[发明专利]一种确定高填方库盆现场压实土石混合料流变参数的方法

说明书

本发明公开了一种确定高填方库盆现场压实土石混合料流变参数的方法，涉及技术领域，具体为一种确定现场压实土石混合料流变参数的方法，包括以下步骤：S1、在现场碾压结束后的土石混合料库盆表面开展平板载荷试验和直剪试验，获取加载‑沉降和剪应力‑剪切位移数据；S2、反演确定现场压实土石混合料的静力本构模型参数，并计算出库盆填筑产生的瞬时位移；S3、结合施工期位移监测资料，分离出流变产生的位移，进而反演确定流变参数。本发明避免了利用运行期位移监测资料反演出的流变参数难以在填筑施工阶段应用于库盆变形控制方案优化设计的问题，通过施工期监测资料获取的流变参数更具工程指导意义。

技术领域

本发明涉及土石混合料流变参数确定技术领域，具体为一种确定高填方库盆现场压实土石混合料流变参数的方法。

背景技术

近年来，我国抽水蓄能电站建设进入了高速发展阶段，为抬高上库水头并实现电站内部的土方平衡，不少电站的上水库库盆填筑料均采用下水库的土石混合开挖料。为控制土石混合料高填方的沉降变形，工程中通常采用薄层重碾+激振的碾压方式。尽管如此，由于土石混合料具有较为显著的流变特性，其产生的长期变形仍会对运行期的库盆防渗系统安全运行造成不利影响，因此，若能在施工阶段准确地预测库盆长期变形，对于变形控制措施的提前设置以及竣工后预沉降时间的确定、保障库盆防渗系统安全运行至关重要。

目前，确定填筑料流变参数主要包括室内流变试验和反演分析两种方法。对于室内试验，由于试样尺寸和试验时间上均存在缩尺效应，无法反映现场真实填筑料的流变特性，所得参数难以准确预测库盆长期变形。对于反演分析方法，通常情况下采用运行期的位移监测资料进行流变参数反演，但反演结果只能对竣工后的库盆运行安全性进行评价，无法指导填筑施工阶段的变形控制方案实施。此外，对于施工期监测到的坝体位移，通常包括填筑引起的瞬时位移和流变引起的位移两部分，反演时难以将两者准确分开，这使得反演得到的流变参数不具唯一性，难以合理预测库盆长期变形。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种确定高填方库盆现场压实土石混合料流变参数的方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种确定高填方库盆现场压实土石混合料流变参数的方法，包括以下步骤：

S1、当库盆填筑至一定高度时，在不同材料分区的库盆表面开展平板载荷试验，获取加载-沉降（p-s）曲线的数据；

S2、在平板载荷试验位置，同步开展大型直剪试验，获取剪应力-剪切位移曲线的数据，并确定压实土石混合料的内摩擦角和粘聚力；

S3、选用邓肯E-B模型作为压实土石混合料的静力模型，建立平板载荷试验和直剪试验的有限元模型，利用平板载荷试验和直剪试验结果，基于改进加速遗传算法反演压实土石混合料E-B模型参数；

S4、根据库盆的实际填筑施工分级以及材料分区，建立库盆三维有限元模型；

S5、选用南科院五参数模型作为流变模型，利用施工期的库盆位移监测资料，采用改进加速遗传算法反演流变参数，以计算沉降量与实测沉降量的均方根误差最小为目标函数，得到一组最优的计算参数，即为反演结果。

可选的，所述步骤S1、步骤S2中，在开展平板载荷试验和直剪试验时，对应的库盆填筑高度不小于20m。

可选的，所述步骤S3中，同时采用平板载荷试验和直剪试验结果反演E-B模型参数，反演分析时，对平板载荷试验和直剪试验两套有限元网格进行交替计算，目标函数为：

其中，j为平板载荷试验加载级数的编号，n为平板载荷试验总共加载级数，为第j级荷载下实测沉降，为对应的计算值；k为直剪试验中剪切力的编号，m为直剪试验剪切力的数量，为剪切力k对应的实测剪切位移，为对应的计算值。