Page 95 - 2022年第53卷第11期

水 利 学 报

２０２２年 １１月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 １１期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）１１ － １３６１ － ０９

堆石料湿化试验变形过程分析

１
３
殷 殷 １，２ ，刘盈斐 ，吴永康 ，张丙印 ２
（１．中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８；２．清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 １０００８４；
３．北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 １０００４４）

摘要：堆石料湿化变形是堆石坝变形的主要组成部分之一。由于堆石料具有流变特性，难以区分堆石料湿化过程
中的湿化变形和流变变形。本文采用糯扎渡高心墙堆石坝弱风化花岗岩堆石料，进行了常规三轴试验与饱和湿化
三轴试验，对饱和湿化试验中堆石料试样充水饱和过程以及发生的各类变形进行分析。研究表明，在三轴湿化试
验中，堆石料试样的充水饱和过程通常会持续一定长的时间。在这个过程中，堆石料试样不仅发生湿化瞬时变
形，也会发生一定大小的湿化湿态流变。本文提出了一个进行堆石料饱和湿化试验过程分析的迭代方法，可分离
计算在堆石料试样充水饱和过程中所发生的湿态流变的大小，并采用迭代分析后的模型参数，对本文进行的饱和
湿化试验进行了定量分析和全过程模拟计算，拟合效果较好，验证了方法的合理性和实用性。
关键词：堆石料；湿化；流变；三轴试验
中图分类号：ＴＵ４１１
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０５０４

１ 研究背景

堆石料湿化变形指其由干态遇水变成湿态时所发生的变形 ［１］ 。湿化变形是堆石坝变形的主要组成
部分之一。水库蓄水导致的上、下游水位抬升、降水导致的雨水渗入坝体等，都可使坝体堆石料湿
化，从而导致堆石坝发生湿化变形。湿化变形对土石坝应力变形的性态具有重要的影响。国内外学者
围绕堆石料湿化变形性质开展了系列试验研究工作，取得了丰硕的研究成果。
堆石料湿化变形试验方法主要有双线法 ［２］ 与单线法 ［３］ 。双线法试验操作简单，但是忽略了应力水
平对湿化变形的影响。单线法的试验过程更贴近实际工程中的湿化过程。魏松 ［４］ 、左永振 ［５］ 和程展
林 ［６］ 等学者依据试验成果比较了这两种方法之间的差异，发现双线法与单线法试验所得到的湿化变形
量差别较大，单线法的试验结果更为合理，因此认为堆石料湿化变形特性试验更宜采用单线法。
另一方面，堆石料具有流变特性 ［７ － ９］ ，在应力条件不变的情况下，其应变存在显著的时间效应。
堆石料的流变特性也对湿化试验中的变形分析造成一定困扰：在堆石料单线法湿化试验过程中，堆石
料试样的充水饱和过程一般是以一个相对较慢的速度进行的，也即通常会持续一定长的时间。在堆石
料浸水饱和湿化过程中，应力状态不变，堆石料试样还会有持续的随时间的应变发展。这种现象导致
产生了一个新的问题，即如何区分堆石料湿化过程中的湿化变形和流变变形。
在堆石料三轴湿化试验中，学者一般根据试验时间或变形大小划分堆石料的湿化变形和流变变
形：程展林等 ［６］ 根据堆石料的蠕变取值原则，将湿化试验中开始通水到通水完成后 １小时内的变形作
为堆石料的湿化变形，后期的变形作为堆石料的蠕变变形。张少宏等 ［１０］ 在湿化试验中，将轴向应变每

收稿日期：２０２２ － ０６ － ２７；网络首发日期：２０２２ － １１ － ０８
网络首发地址：ｈｔｔｐ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２１１０７．０９２７．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３０９０１０１）；国家自然科学基金项目（５１９７９１４３）
作者简介：殷殷（ １９８９ － ），博士，高级工程师，主要从事岩土工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙｉｎｙｉｎ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
通讯作者：吴永康（１９８８ － ），博士，硕士生导师，主要从事岩土工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙｋｗｕ＠ｂｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
３
— １ ６ １ —