探讨较优的土石坝变形时效模型.pdfVIP

第1 9卷第1期 长 科 学 院 院 报 Vo【19 No 1 2 0 0 2年 2月 Journal of Y-衄gtze llB~r SeienfirJe Research Institute Feb．2 0 0 2 文章编号：1001—5485(2002j0I一0021—04 探讨较优的土石坝变形时效模型 刘正云，顾冲时 (河海大学水电学院，江苏南京 210024) 摘要：针对传统的土石坝变形时效模型的一些不足之处，考虑时效模型应该具有力学依据，根据土的固结理论，提 出了收敛的非线性时效模型：通过比较各模型时效分量的计算值与实测值，认为改进后的土石坝变形时效模型比 传统时效模型合理 关 键 词：土石坝变形；非线胜；时效模型；固结理论 中图分类号：TU433 文献标识码：A 土石坝变形主要包括水压分量和时效分量，在 件，其解析解就不可能得到，而比奥固结理论基本没 高寒地区还应考虑冻胀引起的温度分量，但是其中 有解析解，故目前只能根据一维固结理论来选择因 对坝的安全影响最大、最受人们关注的仍然是时效 子 分量。这是因为时效分量反映了不可恢复的那部分 至于土的流变理论，目前虽然提出了大量的流 变形，其变化是否趋于稳定是评价一座大坝是否正 变模型，但是都缺乏严格的物理力学论证。每种模 常的重要依据，而水压分量往往具有年周期性，冻胀 型都能描述一些特定问题，但是目前尚无一种模型 引起的温度分量只在我国少数地区存在，且该分量 能适用于各种土体，由于土性质的影响因素极其复 也基本为年周期变化。因而．研究较优的土石坝变 杂多变，是否存在这样一种模型也是值得怀疑的。 形时效模型，对建立合理的土石坝变形数学模型是 因而在选择因子时，也只能具体问题具体分析。 极其重要的。 根据上述思路，针对传统模型的一些不足之处， 笔者提出了基于土的固结理论的土石坝变形非线性 时效模型，并通过算例来进行比较，分析其合理性。 1 基本思路 合理的数学模型，不仅应该能够达到理想的拟 2 传统时效模型 合效果，而且更应该具有明确的物理力学含义。这 样的模型才能从变形机理上解释观测数据所反映的 以太沙基饱和土体的一维固结理论为基础，再 规律．不致于为了追求高复相关系数和低剩余标准 考虑土体的蠕变性质．常用的传统时效模型_I_有： 差而任意选取因子。事实上，任何满足狄利克利条 = C】0+C21nO； (1) 件的函数，都可以用三角级数来表示，观测数据的时 南 ； (2) 程过程线显然是满足这一条件的，但这样做对观测 资料的分析毫无用处。总而言之，因子的选择应有 = ∑CO ； (3) 明确的物理力学意义，有理论依据。土石坝变形时 = Cte ， (4) 效因子的选取主要以土的固结和流变理论为基础。 上述各式中：品为时效分量；C】，C2为回归系数； 土的固结理论，从太沙基提出的一维固