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击实粘性土水力劈裂性能研究

一、前 言 七十年代初,诺巴里(N0bari)等人利用钻孔园柱试件对击实粘性土进行水力劈裂性能研究后,国外许多研究者Il,。,盯陆续选用空心园柱试件或钻孔试件来研究击实粘性土的抗水力劈裂性能。他们希望通过室内试验,探索土体产生水力劈裂机理,为莅高土石坝设计中,判断是否会发生水力劈裂提供分析依据。1982年以后,我国也开始注意对水力劈裂试验研究。,。,6】①⑦③,并取得了一定试验成果。从已发表论文和研究报告来看,似尚缺少对试件破坏力学机理的分析,对如何探讨在不同主应力组合条件下试件产生水力劈裂的可能性也缺少研究。鉴于以上原因,本文利用一台由普通液压三轴仪改装的具有多功能的液压三轴仪(可进行三轴压缩、拉伸及薄壁园筒扭剪试验),在严格控制试件边界受力条件及渗流状态的前提下,对具有不同起始主应力的击实粘性土空心园柱试件进行水力劈裂性能研究。通过调整垂直主应力值,在渗水力作用下使试件沿水平面或沿径向发生水力劈裂;但当试件起始垂直主应力与水...  (本文共15页) 阅读全文>>

《水资源与水工程学报》2014年05期
水资源与水工程学报

沥青混凝土心墙坝水力劈裂发生机理及分析

1研究背景通过对大坝的原型观测,发现在土质心墙坝中,心墙的竖向应力往往低于上覆土重,而坝壳中的竖向压力又高于上覆土重,这种现象称之为坝壳与心墙间产生了“拱效应”。当“拱效应”作用足够大时,便可导致土质心墙产生水力劈裂而渗漏,甚至引起土石坝失事而导致灾难性后果。表1给出了几座公认的水力劈裂破坏的工程实例[1]。可以看出不论土石坝高低均有可能发生水力劈裂破坏,其中有3座是属于薄心墙工程,表明薄心墙更容易产生水力劈裂破坏。土石坝的沥青混凝土防渗心墙厚度一般仅为0.5~1.2 m左右,多数以等厚度或在不同高程段采用等厚度布置,其迎水面为直立;试验表明沥青心墙的刚度一般均小于坝壳料和过渡料;心墙的渗透系数在10-8~10-9cm/s数量级,具有低透水性,所有这些因素均将导致在防渗心墙中可能产生“拱效应”,甚至发展到水力劈裂。由连续介质力学概念可知:两种介质接触面上产生相对位移,只要有摩擦存在,摩擦力就会以拉应力形式出现,相应的也就会产生拉...  (本文共5页) 阅读全文>>

《云南水力发电》2010年06期
云南水力发电

加蓬大布巴哈水电站引水隧洞水力劈裂试验研究

1工程概况加蓬国大布巴哈水电站位于加蓬弗朗斯维尔地区(Franceville)奥果韦(Ogooue)河上游流域布巴哈(Poubara)地区。大布巴哈水电站一期工程装机容量160 MW,多年平均发电量9.50亿kW.h;电站水库正常蓄水位411.0 m,总库容4.5亿m3。一期工程由挡水建筑物、溢流建筑物、下游放水建筑物、引水建筑物、发电厂房和开关站组成。挡水建筑物采用中央河床碾压混凝土坝和两岸粘土心墙坝的混合坝型,最大坝高37 m。引水隧洞全长2.2 km,圆形,洞径6.5~7.0m,隧洞内水流最大流速5.50 m/s。发电厂房为地面式布置,其中安装4台单机容量为40 MW的水轮发电机组。二期工程是在一期的基础上加高大坝,最大坝高将达到57 m,水库正常蓄水位达432.0 m。2水力劈裂试验原理及其必要性1976年,Bolston Seed对岩体水力劈裂(hydraulicfracturing)的定义为,“当作用于岩体某个面上的...  (本文共4页) 阅读全文>>

清华大学
清华大学

重力坝水力劈裂的数值模拟与坝踵真实应力性态研究

随着水利水电事业的蓬勃发展,我国兴建了大量重力坝,为国民经济发展做出了重要贡献。但是这些已建重力坝存在两个重要问题,一是高坝水力劈裂问题,二是坝踵应力监测值与设计值出入较大的问题,这两个问题引起了国内学者的广泛关注。本文针对这两个问题进行了相关研究,主要工作和创新性成果如下:(1)基于有限单元法提出一种应力-渗流-损伤耦合模型,用于重力坝水力劈裂的模拟,该耦合模型具有以下特点:(a)考虑了混凝土的应变软化特性、损伤对孔隙水压影响系数的影响、未损伤时应力对渗透系数的影响、损伤后变形对渗透系数的影响;(b)采用网格增强技术,使得断裂能的消散不受网格的影响;(c)考虑了水力劈裂过程中的四个耦合过程。通过单边缝正方形板、三点弯曲梁、1:40模型重力坝、Koyna重力坝开裂模拟及内嵌裂缝的圆柱体混凝土试件水力劈裂模拟,验证了本文耦合模型的正确性。(2)采用应力-渗流-损伤耦合模型,以Koyna重力坝为例,研究了水力劈裂效应对重力坝裂缝扩展...  (本文共183页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
武汉大学

高心墙堆石坝心墙水力劈裂的细观机理研究

在心墙坝的设计和建设中,水力劈裂问题是倍受关注的焦点之一,国内外已有不少研究者通过室内外试验或采用基于连续介质力学的数值计算方法,从宏观角度对该问题开展了大量的研究工作,并取得了较丰富的研究成果。但由于问题的复杂性以及心墙土体自身的非连续性,采用连续介质力学的方法可能具有一定的局限性,因而,对心墙水力劈裂的发生机理尚未形成统一的认识。本文采用颗粒离散元软件PFC,对心墙的水力劈裂现象进行了颗粒流数值模拟,首次从细观角度对其发生机理做了初步研究。心墙水力劈裂现象涉及岩土工程中的流固耦合问题,为了从细观角度模拟心墙土体中流体与固体颗粒间的相互作用,本文研究了颗粒离散元的两种流固耦合算法--多边形流体域算法和三角形流体域算法,完善了算法中存在的一些不足,实现了对水压力边界颗粒的外侧表面施加水压力。在此基础上,分别采用这两种算法对水平渗流模型和有效应力模型进行了数值模拟。结果表明:达到稳定渗流阶段后,两种算法得到的渗透水压力均沿渗流方向...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

河海大学
河海大学

岩体水力劈裂机理试验及数值模拟研究

自然岩体由于本身的结构不确定性,使得对其力学效应和渗透性的研究遇到巨大困难。在研究工程区域的岩体稳定问题时,规模巨大的断层等构造可以具体描述,但是大量的小规模构造难以具体描述。正是这些小规模构造在导水方面起到不可忽视的作用。而水的渗流问题又是影响岩体以及其上的建筑物稳定的重要因素。正如人们所知,渗流会降低岩土体的稳定性。在高静水压力作用下,岩体内水的流态已经不能完全被岩体中的通道所约束。具有高势能的水会破坏岩体的原有结构,“创造”出更多的渗流通道来,以满足它卸掉势能的需要。水力劈裂问题的研究实质,就是具有高势能的水对岩体的破坏。本文基于连续介质弹脆性损伤理论,研究岩体水力劈裂的机理,在以下方面有所进展:(1) 在弹脆性力学的范畴内,提出基于应变的岩体破坏模式,并推导了判别准则。认为岩体的破坏具有拉和剪两种形式。由于具体的承载条件和约束条件不同,岩体破坏时,可能是以某一种(拉或剪)形式破坏,也可能两种破坏形式并存发生。两种破坏形式...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>