水力劈裂楔劈效应试验研究

心墙是否会发生水力劈裂关系土石坝的安全,该问题的难点和关键之一是水力劈裂的发生机制和条件。利用自制模型,在2种不同加压速率条件下,对有无初始裂缝和5种不同初始裂缝深度的试样进行了水力劈裂试验;结合数值模拟和CT观测试验,验证了水力劈裂的楔劈效应机制—当水压力作用在初始裂缝形成的劈背上,引起劈刃上的力超过临界值时就可能导致发生水力劈裂。研究结果表明:初始裂缝深度越大、加压速率越高,越容易发生水力劈裂。为避免土石坝发生水力劈裂破坏,应注意心墙迎水面的施工质量和平整性,宜采用较慢的蓄水方案。

土石坝水力劈裂发生机理及模型试验研究

探讨了心墙堆石坝心墙发生水力劈裂的机理,认为在土石坝心墙中可能存在的渗水弱面以及在水库快速蓄水过程中所产生的弱面水压楔劈效应为心墙发生水力劈裂的重要条件。基于上述思想,研制了一种新型的研究水压力沿渗透软弱面渗入土体形成水压楔劈效应并诱导发生水力劈裂现象的试验装置,采用糯扎渡高心墙堆石坝心墙混合土料进行了水力劈裂试验。研究结果证实了所提出的渗透软弱面水压楔劈效应作用模型的正确性。

基于CT试验的水力劈裂机理研究

利用黏土心墙料开展了室内条件下的水力劈裂试验,并通过CT仪对试验前后试样的结构形态进行了研究,分析了水力劈裂发生时试样中的裂缝状态变化、劈裂的发生机理及影响因素。研究结果表明,利用图像观测手段可以很好地观察水力劈裂过程中土体裂缝的产生过程及其具体形态;水力劈裂试验显示,均质试样不会出现劈裂现象,而初设裂缝试样在较高水压下出现了水力劈裂现象,CT图中发现了贯穿的裂缝,且试样内部结构变化较大;验证了水力劈裂中的"水压楔劈"效应,认为土体贯穿性破坏是张拉作用导致的。

心墙坝水力劈裂三维静力分析

基于三维楔劈效应对黏土心墙土石坝在蓄水过程中的水力劈裂进行了研究。对渗透弱面位置和蓄水速度的影响进行了三维静力有限元分析,得出蓄水速率是水力劈裂影响最大的因素,渗透弱面的顺河向长度次之,渗透弱面的坝轴向宽度影响最小。因此在实际工程中应注意蓄水的速度,防止发生水力劈裂。