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本文以广西南宁武鸣的红粘土为主要研究对象,建立均质土坝模型,模拟红粘土分层填筑土坝的过程,主要研究填筑过程中土体的孔压增长、土体的沉降和水平变形、填筑坝体的稳定性等,同时,运用土体饱和-非饱和渗流和变形理论,研究了在降雨条件下,填筑引起的孔压增长、工后沉降变化规律以及坝体在降雨条件下稳定性的变化,主要研究成果如下:
1、研究坝体在不同分层数条件下的稳定性,通过比较分析,得出如下成果:确定武鸣红粘土填筑坝体的最大高度在23~24米之间,考虑分15~20层进行填筑时是比较合理的层数,同时对分层填筑过程的稳定性进行分析,可知随着填筑高度的增加,安全系数在下降。取填筑高度为20米进行研究,可知在填筑完成时,安全系数达到最小值(1.30);在降雨条件下,安全系数随着降雨持时的增加呈减小趋势,开始安全系数的变化很大,降雨1天后,其安全系数降幅为3.2%,降雨2天后,降幅为2%,随后安全系数变化明显呈减小趋势,降幅在1%左右。
2、研究了红粘土土坝在填筑过程中孔压、土体变形、固结变形等变化规律,得到了如下一些主要结论:
(1)孔压变化:孔压基本呈线性增长。考虑降雨时,在降雨初期,越靠近坝基,其孔压增长越大,在降雨后期,坝体中间部位孔压增长幅度变大,在坝体的同一高度位置,坝体外层孔压增长幅度大于内部孔压增长幅度。
(2)沉降变形:沉降呈抛物线变化,先呈曲线增大后呈曲线减小;最大沉降发生在坝体的中间位置,最大的沉降约为坝高的1.4%,坝顶的位移接近于零。孔压消散后,坝顶的固结沉降位移最大,约为填筑期间最大沉降的25%。在降雨条件下,坝体中间位置的固结沉降最大,越接近坝基,其固结沉降越小,固结沉降的变化幅度随着降雨持时的增加而减小。
(3)水平位移:上下游坝体的最大水平位移都在坝高的1/2附近,坝体的水平位移随着填筑高度的增加而增大,在坝体中部位置,水平位移变化很小。