:阐述 了混凝土结构水力劈裂的研 究现状,结合 多场耦合作用下高混凝土坝水力劈裂研究中存 在的问题 ,从水工混凝土结构水力劈裂理论、试验技 术、数值模 拟和不 同耦合条件下裂缝扩展研究 等方面归纳 了国内外的研 究成果 ,提 出了多场耦合作用下高混凝土坝水力劈裂试验仪 器设备研制、 试验测试技术、多场耦合作用下裂缝扩展机理及耦合机理、考虑结构裂缝任意性的数值模拟技术等 尚待 进 一步研 究 的 问题 。 关键词 :高混凝 土坝;水力劈裂;多场耦合;裂缝扩展 ;综述 中图分类号:TV642 文献标志码 :A 文章编号:1006—7647(2013)02—0087—08 Renew on hydraulic fracture in high concrete dam under m ulti-field coupling conditions//GAN Lei一 ,SHEN Zhenzhong ,XU Liqun (1.CollegeofWaterConservancyand HydropowerEngineering,HohaiUniversity,Nanjing 210098,China;2.StateKeyLaboratoryofHydrology一耽 把rResourcesandHydraulicEngineering,HohaiUniversity, Nanjing210098,Ch ina ) Abstract:Theresearchstatusof hydraulicfracturesinconcretestructuresisreviewed.W ithregardtotheexistingproblems in theresearch onhydraulicfracturesin high concretedamsundermuhi—field couplingconditions,theworldwideresultsof hydraulic fractures in concrete structures are summarized from the perspectives of hydraulic fracturing theories, test techniques,numericalsimulation methods,and crack propagation studies under diferentcoupling conditions. Several prospects are proposed:testequipmentand techniquesfor hydraulic fracturesin high concrete damsundermulti—field coupling conditions, crack propagation and coupling mechanisms for different coupling conditions, and numerical techniquesconsideringarbitrarystructuralcracks. Key words:high concretedam ;hydraulicfracture;multi-filedcoupling;crackpropagation;review 随着大型水利水电工程建设的不断建成和投入 运行 ,大型水工混凝土结构越来越多 ,受设计和施工 以及养护等方面因素 的影响,混凝土出现裂缝及裂 缝扩展几乎是不可避免 的,有的甚至在施工期就 出 现了各种各样的裂缝 ,影响了结构的安全性 、实用性 和耐久性… 。混凝土坝 的失 效和破坏总是 由坝体 混凝土的裂缝萌生和扩展 引起 』,随着筑坝技术的 快速发展 ,许多坝 高 200m 以上甚至 300in级的混 凝土高坝已在建设 ,而高坝都是在深水压力和温度 变化作用下运行 ,因此坝身存在的裂缝 引起 的水力 劈裂问题尤为突出_3J,坝身存在的损伤裂缝在深水 压力和温度变化作用下有可能进一步扩展 ,特别在 坝踵这样的要害部位 ,如果裂缝延伸较长,就有可能 破坏坝体的整体性 ,发展成为渗漏通道 ,威胁坝体的 安全 ,造成 巨大 的经 济 以及 生命 财产损 失 J。因 此 ,水工混凝土结构水力劈裂 问题 已成为 目前迫切 需要研究解决 的热点问题。 水工混凝土内部存在着随机分布的初始微观裂 纹 ,当混凝土结构受力时,这些缺陷极易产生应力集 中并迅速起裂、扩展 、汇聚形成宏观裂缝 ,诱发混凝 土结构的宏观开裂 或破坏 J。同时,混凝土 中的裂 纹通常不是单一的,而是 由多种裂纹共 同扩展形成 。 对于水工混凝土水力劈裂问题 ,由于水压力和温度 荷载作用下的混凝 土裂缝扩展试验难度大 ,装置复 杂 ,导致 目前的相关试验研究还不多。 水工混凝土水力劈裂问题的实质就是具有高势 能的水对混凝土的破坏 ,由于混凝土内孔隙水的渗 流过程及孔隙水压力 的存在 ,使得对渗流与应力耦
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