混凝土重力坝模型试验研究 荣 华 ，董 伟 ，吴智敏 (大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室 ，辽宁 大连 116024) [摘 要]为了真实反映带裂缝混凝土重力坝的破坏过程，本文开展 了重力坝比例模型试验研 究 工作 ，同时也进行了模型试验中所用混凝土材料的断裂参数测定试验。通过制备比例为 1：80的重 力坝模型 ，研 究 了不 同初始裂缝位 置条件下 重力坝的破 坏全过程 ，并记 录了荷 栽一裂缝 口张开位 移曲线及 裂缝 扩展轨 迹。通过本 文的研 究获得 了较 为完备 、准确的重 力坝模 型试验数 据 ，这 为评 估带裂缝工作重力坝的安全性提供 了试验依据，也为数值计算提供 了可靠的验证数据。 [关键词]混凝土；卜Il复合型断裂；重力坝模型试验；断裂参数试验 【中图分类号]TU520．6 【文献标识码]A 自 20世纪 60年代一系列大坝失事事件发生后 ，混凝 土坝体的安全问题引起了国际学 者的广泛关注 fl】。混凝土 重力坝是实际工程中较为常见的坝体型式，而坝体破坏往 往会导致灾难性的后果。因此，重力坝等水工建筑物的安 全分析和裂缝扩展监控研究是工程技术人员急需解决的 课题 ，这具有重要的科研意义和工程应用价值。 本文的工作重点是对带裂缝混凝土重力坝模型进行试 验研究 ，在试验中记录荷载一裂缝口张开位移曲线，并补充混 凝土材料的断裂试验 ，以获得更为完备、准确的试验数据。 1 试验 目的 为了能够反映重力坝在复杂应力状态下的裂缝扩展 过程，重力坝模型试验是一种有效的技术手段。通过模型 试验可以观测到重力坝真实、直观的裂缝扩展过程 ，并反 演原型重力坝的破坏模式。这样，一方面为重力坝的设计 施工提供了重要的试验参考，另一方面更为数值及理论计 算提供了可靠的验证数据。 目前被引用频率较高的重力坝模型试验是 由 Barpi等 学 者121在意大利都灵大学结构材料实验室内制作完成的 ， 这一经典算例 因被众多学者用于验证数值计算结果的可 靠性而被广泛使用 ，但是该模型也存在两个不完善之处： 一 方面是该模 型试验中两个不同初始缝长试件的试验数 据存在一定的测量偏差 ，这使数值计算方法的验证缺乏客 观性和真实性 。图 1为 Bali在试验中测得的初始缝长分 别为 150nlln和 3001-nil1重力坝模型的荷载(P)～裂缝口张 开位移(CMOD)曲线结果与多位学者数值计算结果的对比 图。断裂力学理论分析认为，相同工况时在 同一荷载水平 作用下初始缝长为 300mm的模型坝对应的 CMOD值应该 大于初始缝长为 150mm模型的 CMOD值。此外 ，根据图 1 中试验与数值的对比结果可知 ，对于初始缝长为 150IFI1TI 的模型，数值与试验得到的荷载一裂缝口张开位移 曲线都 吻合较好。但是计算初始缝长为 300mm模型时，不同数值 · d · 方法计算得到的 P-CMOD曲线较为接近 ，但均与试验结果 偏差较大，在荷载的上升段 ，CMOD的测定值普遍小于计算 结果。综上分析 ，本文认为该模型试验中初始缝长为 300 n un 的模型结果应存在一定偏差。该模型试验有待完善的另 一 方面是模型试验中没有测得完备的断裂参数 ，如试验中 没有提供材料断裂韧度等参数，这给基于断裂力学理论计 算重力坝裂缝扩展过程的方法带来一定困难。 因此 ，本文开展了重力坝模型试验和断裂参数测定试 验 研究 。

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