徐 晗，程展林，泰 培，潘家军，黄 斌

（长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010）

1 引言

岩土工程数值计算中粗粒土常采用邓肯-张本构模型，由于该模型是在轴向加载条件下得到的，而实际工程中土体可能处于轴向卸载、侧向加载、侧向卸载等应力路径[1]，因此，需要验证其在复杂应力路径条件下的适用性，学者们采用复杂应力路径大型三轴、真三轴等试验成果对其进行了验证[2－4]，但目前尚未见离心模型试验的相关研究成果。土工离心试验不仅是当今岩土工程领域中用于相关研究的重要试验手段之一，而且也是各类物理模型试验中相似性最好的模型试验[5－6]。

粗粒土一般用于填筑堆石坝，因此，可进行堆石坝的离心模型试验来验证邓肯-张本构模型的适用性。首先，进行粗粒土的三轴试验，获得其力学特性及本构模型参数，然后，采用与三轴试验同样级配与粒径的粗粒土进行堆石坝的离心模型试验，离心模型试验中堆石坝经过一系列轴向卸载、侧向加载路径，并比较离心模型试验与数值模拟成果，可以判断复杂应力路径条件下邓肯-张本构模型的适用性。

2 粗粒土的三轴试验

文献[7]认为，当离心模型结构物的几何尺寸与模型土的最大粒径之比大于22.5时，不会产生粒径效应。因此，本次试验考虑以模型箱最小尺寸的1/20，即2 cm作为最大限制粒径，级配缩尺采用等量代替法，具体方式为用5～20 mm之间的各级土料等量代替原型料，5 mm以下用原型料，分为覆盖层料与坝体堆石料两种粗粒土，同时在模型箱底部设置一定厚度的低渗透性黏土起防水作用。……