压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性的试验研究的任务书.docx

压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性的试验研究的任务书
任务书
项目名称：压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性的试验研究
一、研究背景
土石坝是一种常见的水利工程结构，心墙作为土石坝的核心部分，承担着重要的抗渗、抗滑和稳定作用。然而，在工程实践中，由于心墙周边的变形和渗透作用，会导致心墙的滑动、破坏和渗透失效，严重影响坝体的稳定性和安全性。因此，为了能够科学合理地设计和建设土石坝，必须深入了解土石坝心墙的渗透特性和力学行为。
二、研究目的
本研究旨在通过试验研究方法，探究压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性的影响因素和力学行为，为工程实践提供理论依据和技术支持。具体研究目标包括：
1.建立压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性的试验平台，确定试验参数和方案。
2.通过压-剪耦合试验方法，对比分析不同水头、应力状态和剪切速率对土石坝心墙黏土渗透特性的影响。
3.计算分析土石坝心墙黏土的渗透系数、黏聚力和内摩擦角等力学参数，并探究其变化规律和机理。
4.建立数学模型，对土石坝心墙的稳定性和安全性进行评价和预测。
三、试验内容和方案
1.试验平台的设计和建设
从材料、设备、技术等多个方面综合考虑，设计并建设压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性试验平台，该平台应能够实现多个试验参数和方案的灵活调整和组合。实验平台建设需考虑以下方面：
（1）模拟坝体静压力和水压力双重作用，合理设计挡板和配置应变测点。
（2）采用多参数控制，保证实验数据的可控性和可靠性。
（3）选用合适的土样、隔水膜和压力传感器等设备，确保试验结果准确可靠。
2.材料试验
选择代表性的黏性土作为试验材料，测定其基本物理力学参数，包括弹性模量、泊松比、黏聚力和内摩擦角等。同时，通过剪切试验和压缩试验，获取土样的应力-应变曲线和塑性指标等重要数据。
3.渗透试验
按照国家标准GB/T50123-1999《土工试验规程》的要求，测定土样在不同水头下的渗透系数和渗透力学行为。同时，测定土样的吸水量和含水率等参数。
4.压-剪耦合试验
在试验平台上进行压-剪耦合条件下的试验，模拟土石坝心墙受到静水压和地震等多种力的作用，探究其渗透特性和力学行为。试验参数和方案包括：
（1）应力状态：垂直荷载、剪切应力和法向应力的不同组合。
（2）水头：不同水头下的渗透特性和变化规律。
（3）剪切速率：不同速率下的渗透特性和变化规律。
5.数据分析与处理
通过试验获取的参数和数据进行统计分析和处理，计算渗透系数、黏聚力、内摩擦角等力学参数，并得出相应的试验结论。同时，建立土石坝心墙的数学模型，评价和预测其稳定性和安全性。
四、预期成果
1.建设和完善压-剪耦合条件下土石坝心墙黏土渗透特性试验平台。
2.获得土石坝心墙在不同水头下的渗透特性和力学行为，提高设计和建设土石坝的科学性和合理性。
3.建立土石坝心墙的数学模型，为工程实践提供理论依据和技术支持。
五、研究周期
本研究周期为12个月，包括试验平台建设、材料试验、渗透试验、压-剪耦合试验、数据分析和处理等多个阶段。
六、经费预算
本研究经费共计100万元，其中实验设备和材料采购费用为60万元，研究人员薪酬和差旅费用为40万元。
七、研究团队
本研究由具有土木工程专业背景和较高科研经验的博士和硕士组成，涉及土工材料试验、渗透试验、压-剪耦合试验、数据统计和数学模型建立等方面。研究团队人数为5人。