高沥青混凝土心墙堆石坝水力劈裂问题研究

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1、分类号密级ＵＤＣ编号？中？水剩水电新營蚵究淀学位论文高沥青混凝土心墙堆石坝水力劈裂问题研究学位类別工学硕＋学科专业水工结构工稈研究生曹岩指导教师鲁一暉教高中国北京二〇一八年五月分类号密级＿ｕｄｃ／Ｔ编号ｉｗｈｒ＼＾中？水剩水电噼＃蚵究院学位论文高沥青混凝土心墙堆石坝水力劈裂问题研究学位类别工学硕士学科专业水工结构工程研究生曹岩指导教师鲁一晖教高中国北京二〇一八年五月Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｄｒａ

2、ｕｌｉｃｆｒａｃｔｕｒｉｎｏｆｈｉｈｒｏｃｋｆｉｌｌｙｇｇｄａｍｗｉｔｈａｓｈａｌｔｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｒｅｐＤｅｒｅｅ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＭａｏｒ：ＨｄｒａｕｌｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｉｎｅｅｒｉｎｊｙｇｇＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＹａｎＣａｏＳｕｅｒｖｉｓｏｒ．ｐ：ＰｒｏｆＹｉｈｕｉＬｕＭａｙ２０１８ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＨｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩＷＨＲｙ（）Ｂｅｉｊｉｎｇ

3、１０００３８，ＰｅｏｌｅｄＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＣｈｉｎａｐ独创性声明关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研宄成果，也不包含本人或他人为获得中国水利水电科学研究院或其它教育机构的学位或证书等而使用过的材料。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：脅惠ｉ／及／客年ｒ月＾曰中国水利水电科学研宄院学位

4、论文摘要随着筑坝技术的发展，沥青混凝土心墙堆石坝坝高已达到ｌ〇〇ｍ以上，如挪威的Ｓｔｏｒｇｌｏｍｖａｔｎ现琐高１２８ｍ，我国四川的冶勒规规高１２５．５ｍ等。在高沥青混凝土心墙堆石坝的建设中，沥青心墙的水力劈裂问题不时引发人们的关注。沥青混凝土与防渗土料相比明显不同。当土体填筑含水量为１０％时，其孔隙率可达２０－３０％，土体中的孔隙水可以形成连续分布的静水压力。而沥青混凝土孔隙率一很低，般小于３％，加之沥青本身憎水，其内部无法形成连续分布孔隙水压力。°另外１０Ｃ时的沥青黏度已经大到无法量测，已有试验证

5、实，水压力通过沥青传递压力的可能性也微乎其微一。由于孔隙水压力及其压力传递这主要先决条件不一存在，沥青混凝土的水力劈裂般可以不考虑。但是出于工程安全的考虑，国内一些沥青混凝土心墙坝在建设过程中，曾进行了水力劈裂问题的研宄。目前已有的沥青混凝土水力劈裂试验研宄，主要是检验在心墙实际受力状态下，是否会产生水力劈裂。但由于缺乏合适的试验方法，相关实验研宄仍存在种种不足，对水力劈裂问题的研宄还有待深入。对于剪胀是否会引发水力劈裂问题，未见有文献研宄。本论文根据国内某高沥青混凝土心墙坝的设计情况，对沥青混凝土发

6、生剪胀时的水力劈裂问题进行了研究，试验中选取沥青混凝土因剪胀导致孔隙率升至３５０．１３ＭＰａ．％左右，且小主应力为零，对应的作用水压力为。具体研宄内容包括：（１）研宄浙青混凝土不同孔隙率与抗拉强度的关系，了解因剪胀导致孔隙一率上升后沥青混凝土抗拉强度的变化，以及沥青混凝土心墙内旦形成孔隙水压力，沥青混凝土抵抗水力劈裂的能力变化。（２）研宄不同孔隙率下沥青混凝土的渗透特性和水力劈裂特性及在水压力作用下沥青混凝土内部孔隙水压力的形成及演变规律。（３）根据试验结果，对孔隙率为３．５％的沥青混凝土，在小主应力

7、为零、作用水压力为０．１３ＭＰａ时的抵抗水力劈裂能力进行了评价。论文创新点：（１）大量直拉、弯拉试验，研宄分析了孔隙率对抗拉强度和极限拉伸应变的影响，并建立了相关关系。（２）开发了水力劈裂模型试验装置，通过模型试验研究了不同孔隙率沥青混凝土的水力劈裂演变规律。论文主要结论：（１）在０．１３ＭＰａ水压力作用下且无竖向无外力作用时，孔隙率３．５％的浙青混凝土会发生水力劈裂，孔隙率３．０％的沥青混凝土历经近５００ｈ试验，未发现有中国水利水电科学研究院学位论文发生水力劈裂的迹象。孔隙率越小，发生水

8、力劈裂破坏所需的时间越长。当竖向施加有拉应力时，会加速水力劈裂破坏。（２）沥青混凝土塑性变形性明显，发生水力劈裂时的塑性区尺寸已大于试。件尺寸，不适于用断裂力学方法进行分析，可以采用黏弹塑性力学方法进行分析（３）通过不