岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (10): 2889-2898.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0729

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于动土压力影响的坝基动剪切模量反演研究

黄晓实1，黄俊清2，颜业敢2，汪玉冰1, 2   

  1. 1. 浙江大学 超重力研究中心，浙江 杭州 310058；2. 浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江 杭州 310058
  • 收稿日期:2023-06-06 接受日期:2023-07-24 出版日期:2023-10-13 发布日期:2023-10-16
  • 通讯作者: 汪玉冰，男，1987年生，博士，研究员，主要从事岩土地震工程及震害风险分析等方面的研究。E-mail: wangyubing@zju.edu.cn E-mail:huangxiaoshi@zju.edu.cn
  • 作者简介:黄晓实，女，1996年生，博士研究生，主要从事土石坝失稳机制等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金基础科学中心项目（No.51988101）

Inverse analysis on dynamic shear modulus of earth-rockfill dam foundation based on the influence of dynamic earth pressure

HUANG Xiao-shi1, HUANG Jun-qing2, YAN Ye-gan2, WANG Yu-bing1, 2   

  1. 1. Center for Hypergravity Experimental and Interdisciplinary Research, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 2. MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China
  • Received:2023-06-06 Accepted:2023-07-24 Online:2023-10-13 Published:2023-10-16
  • Supported by:
    This work was supported by the Basic Science Center Program of the National Natural Science Foundation of China (51988101).

PDF (Chinese)

212

PDF (English)

2

摘要： 对于土石坝的坝基中土体应力−应变关系的求解，由于非自由地表以及土体所受水平正应力变化的影响，理想一维剪切梁模型方法并不适用。利用下覆饱和砂土地基的土石坝离心振动台试验，分析了不同输入地震峰值下非坝体覆盖区地基、坝中、坝趾处土体加速度的响应规律，得到了坝基中上部土层动土压力在水平向的变化特征，提出了考虑水平向动土压力影响的坝基土体剪应力−剪应变反演计算方法，并与利用理想一维剪切梁模型所绘制的应力−应变滞回圈对比，分析了动土压力对坝基土动剪切模量的影响。结果表明：由坝基底部至坝顶，加速度的放大效应基本呈线性增大；土压力在水平向的变化情况在剪应力−剪应变反演计算中不能忽略；考虑水平向动土压力的影响后，土体剪切模量的计算值减小。随着深度增加，动土压力对坝基中部土体剪切模量的影响比上部土体更大，且计算相对误差随着深度和输入地震波峰值加速度的增加而变大。

关键词: 土石坝, 剪应力?剪应变, 反演方法, 一维剪切梁, 动土压

Abstract:

The one-dimensional shear beam model method is unsuitable for determining the stress-strain relationship in the earth-rockfill dam foundation because of the constrained ground surface and the effects of the lateral normal stress. A centrifugal shaking table test was conducted on an earth-rockfill dam with overburden saturated sand foundation to analyze the soil acceleration response in the non-dam-covered area of the foundation, middle and toe of the dam under different input seismic loads. This test also obtained the variation characteristics of the horizontal dynamic earth pressure in the upper and middle layers of the dam foundation. An inverse calculation method was proposed to obtain shear stress-strain in the dam foundation soil, considering the influence of horizontal dynamic earth pressure. Comparing it with the stress-strain hysteretic loop inversed through the ideal one-dimensional shear beam model, the effect was analyzed about dynamic soil pressure on the dynamic shear modulus of the dam foundation soil. The test results show that the amplification effect of acceleration increases linearly from the bottom of the dam foundation to the top dam, and the variation of horizontal earth pressure cannot be ignored in the inverse analysis of shear stress-strain. Besides, the soil shear modulus decreases after considering the effect of horizontal dynamic earth pressure. As the depth increases, the effect of dynamic earth pressure on the shear modulus in the middle of the dam foundation is greater than that of the upper sand layer. Moreover, the relative calculation error increases with the increase of depth and peak acceleration of the input seismic wave.

Key words: earth-rockill dam, shear stress-strain, inverse analysis method, one-dimensional shear beams, dynamic earth pressure

中图分类号: 

  • TU435，TV641
[1] 张常光, 关港辉, 李海祥, 范家燊, 石晶, . 水位变化下含裂缝非饱和土挡墙的地震主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1575-1584.
[2] 彭文明, 张雪东, 夏勇, . 软弱覆盖层上土石坝动力离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1771-1778.
[3] 邹德高, 屈永倩, 孔宪京, 陈楷, 刘京茂, 龚瑾, . 超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的精细化分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1826-1836.
[4] 王家全, 陈家明, 林志南, 唐毅, . 基于三角形滑移面的地基松动土压力研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 697-707.
[5] 邓波, 杨明辉, 王东星, 樊军伟, . 刚性挡墙后非饱和土破坏模式及主动土压力计算[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2371-2382.
[6] 陈柏吉, 肖世国, . 考虑条间剪力的刚性挡墙静力与 地震主动土压力水平条分法[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2263-2276.
[7] 刘新喜, 李彬, 王玮玮, 贺程, 李松. 基于主应力迹线分层的有限土体土压力计算[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1175-1186.
[8] 张恒志, 徐长节, 何寨兵, 黄展军, 何小辉, . 基于离散元方法的不同挡墙变位模式下有 限土体主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 257-267.
[9] 石峰, 卢坤林, 尹志凯. 平移模式下刚性挡土墙三维被动滑裂面的确定与土压力计算方法研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 735-745.
[10] 张恒志, 徐长节, 梁禄钜, 侯世磊, 范润东, 冯国辉, . RB模式下刚性挡墙有限土体主动土压力的 离散元模拟与理论研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2895-2907.
[11] 张慧姐, 曹文贵, 刘涛. 基于主应力迹线分层的挡墙被动土压力分析方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3022-3030.
[12] 陈建功, 杨扬, 陈彦含, 陈小兵. 考虑抗拉强度的黏性填土挡土墙主动土压力计算[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1829-1835.
[13] 朱俊高, 赵晓龙, 何顺宾, 田雨, . UH模型对粗颗粒土适用性验证及土石坝工程应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(12): 3873-3881.
[14] 刘庭伟, 李俊超, 朱斌, 汪玉冰, 高玉峰, 陈云敏, . 小型土石坝加密抗液化离心机振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3695-3704.
[15] 陈建旭, 宋文武, . 平动模式下挡土墙非极限主动土压力[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2284-2292.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 殷 杰，高玉峰，洪振舜. 连云港软黏土的不排水强度试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3297 -3301 .
[2] 陈绍杰，郭惟嘉，杨永杰. 煤岩蠕变模型与破坏特征试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2595 -2598 .
[3] 赵炼恒，罗 强，李 亮，杨 峰，但汉成. 层状岩体边坡动态稳定性拟静力上限分析[J]. , 2010, 31(11): 3627 -3634 .
[4] 刘小丽，张丹丹，刘 凯，苏媛媛. 一种直剪式模型试验设备的设计及应用[J]. , 2010, 31(S2): 475 -480 .
[5] 康永君，杨 军，宋二祥. 地震作用下边坡安全系数时程计算及参数研究[J]. , 2011, 32(1): 261 -268 .
[6] 卢坤林，杨 扬. 考虑位移影响的主动土压力近似计算方法[J]. , 2009, 30(2): 553 -557 .
[7] 李荣建，于玉贞，吕 禾，李广信. 饱和砂土地基上抗滑桩加固边坡的动力离心模型试验研究[J]. , 2009, 30(4): 897 -902 .
[8] 周万欢 ，殷建华. 上覆压力和剪胀作用下土钉抗拔的有限元模拟[J]. , 2011, 32(S1): 691 -0696 .
[9] 钱建固 ，黄茂松. 土体塑性各向异性的微宏观机理分析[J]. , 2011, 32(S2): 88 -93 .
[10] 朱崇辉 ，王增红 ，希罗科夫 B. H.. 单点击实法击实试验研究[J]. , 2012, 33(1): 60 -64 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发