考慮級配空間隨機特性的堆石壩變形應力分析

朱 晟，盧知是

(1.河海大學水文水資源與水利水電工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210098；2.河海大學水工結構研究所，江蘇 南京 210098 )

近年來，西部地區(qū)一批300 m級高心墻堆石壩即將開工建設，高堆石壩的變形控制問題成為設計研究的重點。已有研究表明，堆石料的級配分布顯著影響其物理性質(zhì)和力學行為，且隨荷載增大，相關性明顯提高。陳镠芬等[1]通過三軸剪切試驗發(fā)現(xiàn)堆石料級配的分形維數(shù)越大，各圍壓下峰值強度越大；趙婷婷等[2]基于顆粒流方法進行數(shù)值試驗，認為分形維數(shù)可用于量化分析堆石料力學特性；加力別克等[3]通過三軸壓縮試驗，得出分形維數(shù)與其抗剪強度、破壞比、切線模量等鄧肯E-B模型參數(shù)之間存在二次函數(shù)關系；朱晟等[4]分析了級配與抗剪強度、剪脹性、壓縮性及顆粒破碎之間的規(guī)律，建立了廣義塑性模型參數(shù)與分形維數(shù)之間的函數(shù)關系。

目前高壩的變形與應力研究成果，絕大部分以各分區(qū)壩料采用單一級配的假定為基礎。然而堆石料級配存在分布上的空間變異性，且受自然條件、巖石性狀、填筑過程等因素影響，表現(xiàn)出結構上的不確定性，按單一級配計算不能完全反映工程實際。Vanmarcke[5]用齊次正態(tài)隨機場模擬土性剖面，建立了巖土參數(shù)隨機場模型。我國專家學者如張征等[6]將地質(zhì)學方法應用于巖土參數(shù)分析，拓展了隨機場理論及應用；蔣水華等[7]提出了考慮空間變異性的非均質(zhì)邊坡可靠度分析方法；劉鑫等[8]采用隨機極限平衡法發(fā)現(xiàn)邊坡破壞的演化與土體參數(shù)的空間分布密切相關；……