含淤泥覆盖层砂砾石力学特性及本构模型研究

来源：水利水运工程学报杂志 2026年第3期北京时间：

作者：曹卫锋,温立峰,杨莹,司政

摘要：覆盖层砂卵砾石地基是一种典型的坝基条件，材料的力学特性关乎坝基的应力变形特征，影响大坝变形协调安全与控制。通过室内固结排水三轴剪切试验研究覆盖层地基砂砾石材料的力学特性，此基础上提出适用于该类材料瞬时变形的本构模型。以淤泥质量分数为影响因素，开展不同围压条件下覆盖层砂砾石材料三轴试验，分析不同淤泥质量分数和围压对材料应力-应变特性、非线性抗剪强度指标和体积应变特性的影响。试验结果表明：随着围压降低和淤泥质量分数的增加，具有相同相对密度的覆盖层砂砾石试样峰值强度降低，试样更容易屈服，围压越低，试样应变软化现象越明显；随着淤泥质量分数的增加，相同围压下试样更容易发生剪缩；低围压下试样先发生剪胀后发生剪缩，围压越低剪胀现象越明显。根据试验结果评估了邓肯-张模型对该类材料的适用性，针对邓肯-张模型的不足，提出了可以表征覆盖层砂砾石材料应变软化和剪胀特征的改进本构模型。研究给出了模型参数的确定方法，构建了淤泥质量分数和模型参数之间的回归关系。最后根据已有研究结果对该模型性能进行了对比评价，认为该模型能较精准地反映覆盖层砂卵砾石试样在三轴剪切作用下的应力应变特征。本研究可为覆盖层地基上大坝变形的准确估计和协调控制提供理论基础。

关键词：覆盖层砂砾石, 三轴试验, 淤泥质量分数, 本构模型, 应变软化