一种堆石料抗剪强度的尺寸效应修正方法技术

本发明专利技术属于土石坝稳定性分析领域，涉及一种堆石料抗剪强度的尺寸效应修正方法。该方法结合单颗粒强度的尺寸效应特征，推导不同尺寸堆石料集合体的宏观应力和应变张量关系，分析静荷载作用下莫尔

【技术实现步骤摘要】
一种堆石料抗剪强度的尺寸效应修正方法


[0001]本专利技术属于土石坝稳定性分析领域，涉及一种堆石料抗剪强度的尺寸效应修正方法。

技术介绍

[0002]土石坝因其良好的适用性和经济型，广泛地应用于水利水电工程中。堆石料作为主要的填筑材料，土石坝的稳定性分析需要依据室内试验确定的堆石料强度变形参数，然而室内试验都是在缩尺条件下开展的，以往的试验研究结果表明脆性破坏堆石料具有明显的尺寸效应，具体表现为骨料颗粒的强度随着粒径的增大而降低。直接使用由缩尺室内试验得到的强度变形参数不能准确的预测现场的沉降变形，经常出现“高坝算不大，低坝算不小”的问题，不利于土石坝的安全性评估。特别是近年来随着中国施工技术的快速发展，越来越多的高土石坝设计被提出或在建，对于更大坡度的高土石坝，堆石料的尺寸效应已经成为高坝稳定性分析急需解决的问题。
[0003]现场堆石料的颗粒尺寸可达600～1000mm，由于试验设备尺寸的限制，无法直接测试现场尺寸堆石料的抗剪强度。室内试验级配缩尺后，堆石料的最大粒径一般为60mm，已有工程实测和反演结果表明缩尺试验的参数与足尺参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆石料抗剪强度的尺寸效应修正方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：开展不同尺寸和应变率的堆石料单颗粒强度试验，获得堆石料强度与应变率的关系式P、堆石料强度尺寸效应与应变率的关系式Q，见公式(1)和(2)，然后建立考虑尺寸和应变率的单颗粒强度计算模型，见公式(3)；和应变率的单颗粒强度计算模型，见公式(3)；和应变率的单颗粒强度计算模型，见公式(3)；式中，DIF为动态强度增长因子，为应变率，k1、k2、k3为拟合系数，为静态应变率，为尺寸效应消失临界应变率，σ
d
为颗粒动态强度，σ0为基准强度，d为颗粒粒径，d0为基准粒径，m为Weibull分布模量，n
d
为几何相似性参数，n
d
/m即表示尺寸效应的强弱；所述单颗粒强度试验指平板载荷试验；所述P指应变率效应强度的提高关系，通过拟合应变率与强度的关系获得；所述Q指由静态应变率到临界应变率的尺寸效应线性减弱关系，尺寸效应消失的临界应变率由单粒强度数据整体得到；第二步：基于第一步提出的单颗粒强度计算模型，建立不同尺寸骨料集合体的宏观应力和应变张量关系，见公式(6a)和(6b)；具体如下：三维状态下颗粒集合体的应力σ
ij
和应变张量关系ε
ij
如下：如下：其中，V
σ
为计算应力区域的总体积，f
(c/p)
为区域内任意接触点c处颗粒p受到的外力，l
(c/p)
为接触点指向颗粒p中心的支向量；V
ε
为计算应变的区域对应的体积，Δu
e
为构成边e的两个颗粒p和q中心的相对位移，d
e
为边e对应的面积补偿向量；若室内缩尺sc和原型足尺pr试样对应的特征尺寸为d
pr
和d
sc
，假设缩尺和足尺试样堆石料的矿物成分相同，骨料集合体的内摩擦角与颗粒粒径无关，颗粒的破碎属于劈裂张拉破坏，颗粒强度符合Weibull分布，不同尺寸试样集合体的接触状态和孔隙分布相同，即几何状态相同；当缩尺和足尺集合体的破碎状态相同时，缩尺试样颗粒应力σ
sc
和足尺应力σ
pr
与缩尺试样颗粒接触力f
sc
和足尺接触力f
pr
满足：
式中，P
sc
和P
pr
分别表示受应变率影响的缩尺和足尺应力提高关系，Q
pr
表示足尺的尺寸效应减弱关系；同时根据支向量l
(c/p)
、体积V、面积补偿向量d
e
和相对位移Δu
e
的尺寸比例关系，得到动静荷载作用下缩尺试样的应力张量σ
ij,sc
和足尺应力张量σ
ij,pr
与缩尺试样的应变张量ε
ij,sc
和足尺应变张量ε
ij,pr
满足如下关系：ε
ij,pr

【专利技术属性】
技术研发人员：迟世春，闫世豪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：