碾壓混凝土誘導(dǎo)縫與層面斷裂性能的試驗和數(shù)值模擬研究.pdf

1、碾壓混凝土筑壩技術(shù)由于結(jié)合了混凝土壩和土石壩的優(yōu)點，其優(yōu)越性非常明顯，因此在水利工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但在碾壓混凝土拱壩和重力壩的設(shè)計和施工中仍有需要深入研究的內(nèi)容。目前關(guān)于誘導(dǎo)縫等效強度模型的研究還存在一定的問題。對于碾壓混凝土重力壩，由于壩高的不斷增大，碾壓混凝土的層面不斷的增多，使得沿著壩體層面的斷裂穩(wěn)定分析變得尤為重要。針對這些問題，結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目《碾壓混凝土壩誘導(dǎo)縫斷面等效強度研究》，通過試驗研究和數(shù)值模擬，進行了

2、如下的研究工作： 1非穿透型誘導(dǎo)縫等效強度進行了兩種形式的非穿透矩形誘導(dǎo)縫碾壓混凝土試件軸拉實驗。根據(jù)軸拉試驗結(jié)果，建立了雙向間隔非穿透矩形誘導(dǎo)縫的應(yīng)力強度因子的近似解析表達式，得到了斷裂參數(shù)的修正系數(shù)，并利用無限大體深埋橢圓裂縫模型和雙參數(shù)斷裂準則，得到可以用于碾壓混凝土拱壩雙向間隔誘導(dǎo)縫斷裂分析的雙參數(shù)等效強度。 2誘導(dǎo)縫布置方式的數(shù)值模擬在誘導(dǎo)縫的預(yù)留縫長度、間距變化的情況下，利用材料破壞全過程分析的軟件系統(tǒng)MFP

3、A2D，模擬在拉剪應(yīng)力的作用下，誘導(dǎo)縫的開裂、擴展方向以及應(yīng)力場的變化情況，通過對模擬結(jié)果的對比，確定了比較合理的誘導(dǎo)縫布置方式。 3碾壓混凝土層面Ⅰ型斷裂特性的試驗與數(shù)值模擬通過七種工況的碾壓混凝土層面的Ⅰ型斷裂試驗，得出相應(yīng)的Ⅰ型斷裂參數(shù)，并利用MFPA2D系統(tǒng)，從細觀的角度對碾壓混凝土層面接縫二和層面接縫三等情況的層面Ⅰ型斷裂過程進行數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻和良好，從試驗和數(shù)值模擬兩個方面，分析比較了不同工況層面

4、的Ⅰ型斷裂參數(shù)和破壞形態(tài)的差異；并且通過對試驗測試結(jié)果和解析結(jié)果的比較得到，利用電測法測得的起裂荷載對于起裂韌度的確定有一定的參考價值。 4碾壓混凝土層面Ⅱ型斷裂特性的試驗與數(shù)值模擬通過七種工況的碾壓混凝土層面的Ⅱ型斷裂試驗，得出相應(yīng)的Ⅱ型斷裂參數(shù)，并利用MFPA2D系統(tǒng)，從細觀的角度對碾壓混凝土層面接縫二和層面接縫三等情況的層面Ⅱ型斷裂過程進行數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻和良好。從試驗和數(shù)值模擬兩個方面，分析比較了不同工

5、況層面的Ⅱ型斷裂參數(shù)和破壞形態(tài)的差異。 5碾壓混凝土層面Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂特性的試驗與數(shù)值模擬通過六種工況的碾壓混凝土層面的Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂試驗，計算得到了六種層面工況的表征KⅠ/KIC與KⅡ/KIC間關(guān)系的Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂曲線公式，以及相應(yīng)的臨界復(fù)合型應(yīng)力強度因子KⅠ-Ⅱ，并利用MFPA2D系統(tǒng)，從細觀的角度對碾壓混凝土層面接縫二和層面接縫三等情況的層面Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程進行數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻和良好。從試驗和數(shù)