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水 利 学 报

２０２４年 ４月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 ４期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０４ － ０４２８ － ０９

水位升降过程中细粒流失促进堆石料湿化变形的试验研究

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王 刚 １，２ ，任恒萱 １，２ ，金 伟 ，乐建华 ，黄 辉 ５
（１．山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 ４０００４５；
２．重庆大学 土木工程学院，重庆 ４０００４４；
３．中国电建集团成都勘测设计院有限公司，四川 成都 ６１００７２；
４．中国华电集团有限公司四川分公司，四川 成都 ６１００９５；
５．中国华电集团有限公司，北京 １０００３１）

摘要：堆石料在周期性水位循环升降作用下会产生细粒流失现象，从而加剧堆石料的湿化变形。以某发生显著后
期变形的心墙堆石坝的上游堆石料为研究对象，采用侧限压缩潜蚀试验装置，针对连续和间断两种颗粒级配的试
样，对比开展了恒定水位和升降水位条件下的单轴固结湿化变形试验，得到了轴向应变和细粒流失量的发展过
程。试验结果证实，周期性水位升降引起的细粒流失会促进湿化变形的发展，其影响程度与颗粒级配、竖向压
力、水位升降速率及初始含水率有关。连续级配试样的内部稳定性优于间断级配试样，细粒流失量更少，因此提
高堆石料级配的连续性会降低细粒流失对湿化变形的促进作用。增大竖向压力会提高堆石料内部颗粒间约束力，
降低细粒流失量，从而降低细粒流失对湿化变形的促进作用。水位升降速率的提高会增大水对颗粒的渗透力，从
而增大细粒流失量，加大湿化变形。增大初始含水率会提高堆石料的压实性，颗粒排列更紧密，细粒流失困难，
降低了细粒流失对湿化变形的促进作用。
关键词：岩土力学；堆石料；湿化变形；细粒流失；周期性水位升降
中图分类号：ＴＵ４１１ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０６７４
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

堆石料的湿化变形是指堆石料在一定的应力状态下浸水产生的变形，其原因是部分颗粒浸水软化
破碎以及浸水润滑颗粒接触面，触发颗粒间受力的不平衡，引起颗粒重新排列、调整并逐渐恢复平
衡，使堆石体中应力重分布并产生变形。堆石坝在运行过程中，因水库蓄水、周期性水位升降及降雨
入渗等因素，不可避免地会产生湿化变形。工程案例 ［１ － ３］ 表明，过大的后期湿化变形是导致堆石坝产
生裂缝的主要原因。
堆石料湿化变形试验方法有双线法 ［４］ 和单线法 ［５］ 。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。魏松等 ［６］ 、左永振 ［７］ 和程展林
等 ［８］ 学者依据试验结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，故大量学者采用单线法开展试验研究，探究堆石料湿化变形
的一般规律。李广信 ［９］ 通过三轴湿化试验研究，认为湿化体积应变、湿化剪应变随着围压增大或应力
水平的提高而增大。左元明等 ［１０］ 、傅华等 ［１１］ 均分析了不同密度的堆石料湿化试验结果，发现等应力
状态下，密度的提高会减小堆石料的湿化变形量。肖晓君 ［１２］ 在不同的应力路径下开展湿化变形试验，
发现堆石料在相同固结条件下，沿不同应力路径剪切，不仅其峰值强度不同，而且其应力应变曲线特

收稿日期：２０２３ － １０ － ３０；网络首发日期：２０２４ － ０４ － ２３
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０４１９．１５０２．００３．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５２０７９０１２）；中国电建重点科技项目（ＫＪ － ２０２３ － １６９）
作者简介：王刚（ １９７８ － ），博士，教授，主要从事土动力学、高坝大型结构和岩土工程数值分析研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｅｗａｎｇｇａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
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