高土石坝心墙沥青混凝土在不同温度和剪切应变速率条件下的力学性能研究
我国是一个水资源丰富且分布不均的国家，主要集中在西南地区，水利水电开发工程走在世界前列。目前，在土石坝建设中，沥青混凝土心墙由于其良好的防渗性、变形性、抗震性、环境适应性和安全可靠性等优点成为了土石坝的主要坝型之一。沥青混凝土心墙是修建在大坝内部防渗体，受气候和地域的影响沥青混凝土心墙内部的温度大约在5℃-20℃之间。沥青混凝土心墙在水荷载和地震荷载的作用下会发生不同程度的剪切变形，为了更好地了解沥青混凝土心墙发生剪切变形过程中的力学性能的变化，本论文通过室内快剪试验，在两种剪切角度（Φ=45°、Φ=60°）、三种温度(T=10℃、T=20℃、T=30℃)、五种剪切应变速率(0.01%/s、0.05%/s、0.5%/s、1%/s、3%/s)条件下进行沥青混凝土剪切试验，对比分析沥青混凝土的剪切力学性能，得到以下试验成果： (1)在同一剪切角度、温度、速率条件下，沥青混凝土剪切应力随着剪切应变初期以线性关系增长，之后剪切应力以曲线形式增长到沥青混凝土所能承受的最大抗剪强度，直到沥青混凝土试件发生破坏。 (2)通过观察沥青混凝土的快剪试验过程发现沥青混凝土在剪切力的作用下使得沥青混凝土中沥青胶凝材料与骨料的界面发生剥落，破坏过程发生在沥青混凝土内部的任何面层。 (3)在Φ=45°、T=10℃(T=20℃、T=30℃)，沥青混凝土的剪切应力范围0.75MPa-1.09MPa(0.30MPa-1.96MPa、0.19MPa-0.88MPa)，剪切应变的范围在17.25%-17.35%（10.20%-18.50%、11.73%-26.27%），模量范围在4.29MPa-6.29MPa(1.62MPa-19.23MPa、0.72MPa-7.50MPa)；在Φ=60°、T=10℃(T=20℃、T=30℃),沥青混凝土的剪切应力范围0.48MPa-0.79MPa(0.22MPa-1.31MPa、0.10MPa-0.52MPa)，剪切应变的范围在12.91%-15.30%(12.22%-23.45%、12.30%-25.98%)，模量范围在3.14MPa-6.21MPa(0.95MPa-10.72MPa、0.40MPa-4.20MPa)。 (4)在同一剪切角度和速率条件下，不同温度所对应的剪切应力随着温度的升高而减小，对应的剪切应变随着温度的升高而增大，对应的剪切模量随着温度的升高而减小。在温度较低的情况下，沥青混凝土的剪切应力增长速率较快。 (5)在同一温度和剪切应变速率条件下，剪切角度对沥青混凝土的力学性能有一定的影响，具体的影响表现为剪切应力随着剪切角度的增大而减小，剪切应变呈现不规律变化，剪切模量随着剪切角度的增大而减小。 依据沥青混凝土在两种角度，三种温度、五种不同速率条件下的剪切力学性能，研究高土石坝沥青混凝土心墙的动力响应规律，并自行开发软件及软件编程，建立物理力学本构模型，为未来高土石坝沥青混凝土心墙的建立提供技术支持。
土石坝;沥青心墙;快速剪切;物理力学模型
西安理工大学
硕士
建筑与土木工程
王为标;陈贵喜
2018
中文
TV431
81
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）