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相变黏土心墙堆石坝结构性态与水力劈裂分析
1
作者
刘东海
常周梅
+1 位作者
杨家琦
陈辉
《河海大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第1期62-70,共9页
为研究相变黏土心墙的应力、位移、渗流及水力劈裂等结构性态,采用有限差分法构建了相变黏土心墙堆石坝渗流-应力耦合分析模型,分析了相变黏土和纯黏土心墙在竣工期和蓄水期的应力、位移、渗流场分布规律及水力劈裂性态等,同时分析了相...
为研究相变黏土心墙的应力、位移、渗流及水力劈裂等结构性态,采用有限差分法构建了相变黏土心墙堆石坝渗流-应力耦合分析模型,分析了相变黏土和纯黏土心墙在竣工期和蓄水期的应力、位移、渗流场分布规律及水力劈裂性态等,同时分析了相变黏土和纯黏土混合填筑心墙的可行性。结果表明:竣工期和蓄水期,相变黏土心墙堆石坝的位移、应力分布与纯黏土心墙堆石坝分布规律基本一致,但最大竖向位移略高于纯黏土心墙;相变黏土心墙的渗透系数分布与纯黏土心墙相似,但整体上大于纯黏土心墙;不同工况下,相变黏土心墙堆石坝的最小安全系数满足规范要求,但多数低于纯黏土心墙堆石坝;正常施工运行状态下,相变黏土和纯黏土心墙堆石坝均不会发生水力劈裂。在冬季负温时段采用相变黏土而非负温时段采用常规土料的混合填筑心墙方案是可行的,该方案可进一步控制相变材料用量,并解决全部采用相变黏土填筑心墙竖向位移略大的问题。
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关键词
心墙堆石坝
相变黏土
应力变形
渗流分析
水力劈裂
有限差分法
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职称材料
相变黏土单向冻融作用下冻胀特性的试验研究
2
作者
王泽帆
刘东海
+1 位作者
岳雪琴
杨家琦
《岩土工程学报》
北大核心
2025年第4期705-714,共10页
掺混相变材料(PCM)的相变黏土以其防冻控温的特性,使黏土心墙、渠道、坝堤、道路等场景下的负温施工成为了可能。针对冬季施工现场日循环冻融作用的环境特点,在室内模拟开展封闭系统、分段控温、浅冻结条件下的单向冻融试验,研究相变黏...
掺混相变材料(PCM)的相变黏土以其防冻控温的特性,使黏土心墙、渠道、坝堤、道路等场景下的负温施工成为了可能。针对冬季施工现场日循环冻融作用的环境特点,在室内模拟开展封闭系统、分段控温、浅冻结条件下的单向冻融试验,研究相变黏土冻胀特性及在冻融循环作用下冻胀发育规律及机理。结果表明:相变黏土的冻胀特性较不掺混PCM的黏土(素土)得到了改良,经历冻融循环后,相变黏土的最终冻胀量远小于相同冻融循环次数下的素土试样,且土料的冻结锋面下移速率及水分迁移程度降低;多次冻融循环后,素土的冷生构造产生了更为显著的发育,而相变黏土未表现出明显的冻胀敏感性,冷生构造的形成和发育都非常缓慢。分析认为,初始饱和度较低、孔隙较大以及PCM的高潜热储能、冻缩性、阻水性等是使相变黏土冻胀特性得到改良的主要原因。研究可为相变黏土作为潜在大坝心墙、渠道、坝堤、道路的建设材料提供寒区冬季施工防冻提供了理论依据。
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关键词
负温施工
相变黏土
冻融循环
冻胀特性
相变
材料
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职称材料
相变黏土在三轴压缩下的渗透和应力应变特性研究
被引量：
3
3
作者
杨家琦
刘东海
王泽帆
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期2584-2593,共10页
掺混石蜡基相变材料的相变黏土为寒区黏土心墙冬季施工过程中防冻控温问题的解决提供了新途径,但关系到其筑坝服役性态的渗透和力学特性尚需深入研究。基于三轴渗透-压缩试验,研究了相变黏土在不同应力和变形状态下的力学和渗透特性。...
掺混石蜡基相变材料的相变黏土为寒区黏土心墙冬季施工过程中防冻控温问题的解决提供了新途径,但关系到其筑坝服役性态的渗透和力学特性尚需深入研究。基于三轴渗透-压缩试验,研究了相变黏土在不同应力和变形状态下的力学和渗透特性。研究结果表明:相变黏土的应力-应变曲线为硬化型,剪胀现象不明显,其强度指标与其相同初始干密度条件下的纯黏土较为接近,但刚度指标存在差异,分析认为在相同初始干密度下,非极性石蜡基相变材料掺入会显著增加土体的脆性,但对其他力学指标影响较小;相变黏土的渗透系数总是小于相同条件下的纯黏土,表明疏水性的石蜡基相变材料能够显著提升土料的抗渗性;以孔隙比和偏应力水平为变量,建立的回归模型能够很好预测相变黏土在不同应力和变形状态下的渗透系数,可为相变黏土作为心墙筑坝所用的普通黏土的替代材料提供依据。
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关键词
石蜡基
相变
材料
相变黏土
三轴压缩
力学特性
渗透特性
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职称材料
题名
相变黏土心墙堆石坝结构性态与水力劈裂分析
1
作者
刘东海
常周梅
杨家琦
陈辉
机构
天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室
出处
《河海大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第1期62-70,共9页
基金
国家自然科学基金面上项目(51979189,52279136)。
文摘
为研究相变黏土心墙的应力、位移、渗流及水力劈裂等结构性态,采用有限差分法构建了相变黏土心墙堆石坝渗流-应力耦合分析模型,分析了相变黏土和纯黏土心墙在竣工期和蓄水期的应力、位移、渗流场分布规律及水力劈裂性态等,同时分析了相变黏土和纯黏土混合填筑心墙的可行性。结果表明:竣工期和蓄水期,相变黏土心墙堆石坝的位移、应力分布与纯黏土心墙堆石坝分布规律基本一致,但最大竖向位移略高于纯黏土心墙;相变黏土心墙的渗透系数分布与纯黏土心墙相似,但整体上大于纯黏土心墙;不同工况下,相变黏土心墙堆石坝的最小安全系数满足规范要求,但多数低于纯黏土心墙堆石坝;正常施工运行状态下,相变黏土和纯黏土心墙堆石坝均不会发生水力劈裂。在冬季负温时段采用相变黏土而非负温时段采用常规土料的混合填筑心墙方案是可行的,该方案可进一步控制相变材料用量,并解决全部采用相变黏土填筑心墙竖向位移略大的问题。
关键词
心墙堆石坝
相变黏土
应力变形
渗流分析
水力劈裂
有限差分法
Keywords
core wall rockfill dam
phase change material-mixed clay
stress and strain
seepage analysis
hydraulic fracturing
finite difference method
分类号
TV641.41 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
相变黏土单向冻融作用下冻胀特性的试验研究
2
作者
王泽帆
刘东海
岳雪琴
杨家琦
机构
天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室
出处
《岩土工程学报》
北大核心
2025年第4期705-714,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(5227090128)。
文摘
掺混相变材料(PCM)的相变黏土以其防冻控温的特性,使黏土心墙、渠道、坝堤、道路等场景下的负温施工成为了可能。针对冬季施工现场日循环冻融作用的环境特点,在室内模拟开展封闭系统、分段控温、浅冻结条件下的单向冻融试验,研究相变黏土冻胀特性及在冻融循环作用下冻胀发育规律及机理。结果表明:相变黏土的冻胀特性较不掺混PCM的黏土(素土)得到了改良,经历冻融循环后,相变黏土的最终冻胀量远小于相同冻融循环次数下的素土试样,且土料的冻结锋面下移速率及水分迁移程度降低;多次冻融循环后,素土的冷生构造产生了更为显著的发育,而相变黏土未表现出明显的冻胀敏感性,冷生构造的形成和发育都非常缓慢。分析认为,初始饱和度较低、孔隙较大以及PCM的高潜热储能、冻缩性、阻水性等是使相变黏土冻胀特性得到改良的主要原因。研究可为相变黏土作为潜在大坝心墙、渠道、坝堤、道路的建设材料提供寒区冬季施工防冻提供了理论依据。
关键词
负温施工
相变黏土
冻融循环
冻胀特性
相变
材料
Keywords
negative temperature construction
PCM-clay
freeze-thaw cycle
frost heave characteristic
phase change material
分类号
TU41 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
相变黏土在三轴压缩下的渗透和应力应变特性研究
被引量：
3
3
作者
杨家琦
刘东海
王泽帆
机构
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期2584-2593,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(52279136,51979189)。
文摘
掺混石蜡基相变材料的相变黏土为寒区黏土心墙冬季施工过程中防冻控温问题的解决提供了新途径,但关系到其筑坝服役性态的渗透和力学特性尚需深入研究。基于三轴渗透-压缩试验,研究了相变黏土在不同应力和变形状态下的力学和渗透特性。研究结果表明:相变黏土的应力-应变曲线为硬化型,剪胀现象不明显,其强度指标与其相同初始干密度条件下的纯黏土较为接近,但刚度指标存在差异,分析认为在相同初始干密度下,非极性石蜡基相变材料掺入会显著增加土体的脆性,但对其他力学指标影响较小;相变黏土的渗透系数总是小于相同条件下的纯黏土,表明疏水性的石蜡基相变材料能够显著提升土料的抗渗性;以孔隙比和偏应力水平为变量,建立的回归模型能够很好预测相变黏土在不同应力和变形状态下的渗透系数,可为相变黏土作为心墙筑坝所用的普通黏土的替代材料提供依据。
关键词
石蜡基
相变
材料
相变黏土
三轴压缩
力学特性
渗透特性
Keywords
paraffin-based phase-change material
phase-change clay
triaxial compression
mechanical property
permeability
分类号
TV641 [水利工程—水利水电工程]
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1
相变黏土心墙堆石坝结构性态与水力劈裂分析
刘东海
常周梅
杨家琦
陈辉
《河海大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
相变黏土单向冻融作用下冻胀特性的试验研究
王泽帆
刘东海
岳雪琴
杨家琦
《岩土工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
相变黏土在三轴压缩下的渗透和应力应变特性研究
杨家琦
刘东海
王泽帆
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
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