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沥青混凝土心墙模型水力劈裂的试验研究

鲁超  
【摘要】: 土石坝的水力劈裂问题是国内外水利工程界中最具争议的重要问题之一,人们对水力劈裂的发生机理、发生条件、影响因素及判别方法等尚存在不同的看法。近年来,沥青混凝土心墙坝有了长足的发展,国内外修建了一批沥青混凝土心墙坝,并且开始出现了坝高超过100m的沥青混凝土心墙坝,但是对于沥青混凝土心墙的水力劈裂的性能,机理,发生条件以及影响因素都不清楚。本文通过自行设计、制造的试验设备,进行不同温度,不同水压力下的沥青混凝土水力劈裂试验研究。主要内容如下: 1)本文通过自行研制沥青混凝土水力劈裂试验设备,选择了圆形试件,然后选择了5℃,10℃,20℃条件下进行水力劈裂试验,研究了温度对于沥青混凝土的抵抗水力劈裂性能的影响。 2)在0.5MPa水压力下的5℃、10℃、20℃进行拉应变条件下的水力劈裂试验,测出在此条件下的应变变化。然后,对于10℃条件下,沥青混凝土在压应变条件下的水力劈裂进行了研究。 3)通过调整轴向压力和水压力来模拟大坝施工,蓄水等过程中发生水力劈裂的试验。 4)采用常用经验公式进行分析,得出常用的经验公式对于沥青混凝土水力劈裂的判断偏于保守。 主要结论: 1)随着温度的降低沥青混凝土抵抗水力劈裂的性能增强(临界水压力从0.8MPa升高至3.OMPa以上),但是温度的降低导致在固定水压力下承受拉应变的能力减弱。 2)沥青混凝土承受压应力时,抗水力劈裂能力得到明显提高,当轴向压力为1.5MPa时,水压为3.5MPa也是安全的。 3)常用的判别土石坝发生水力劈裂的经验公式Uifσ1+T,在判断沥青混凝土时较为保守。沥青混凝土心墙相对于粘土心墙来说不容易发生水力劈裂。 4)心墙水力劈裂的发生条件至少包括物质条件和力学条件2个方面,物质条件是指心墙中裂缝或缺陷的存在和心墙材料的低透水性,而足够大的水压力作用是其发生的力学条件。


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