碾 压混凝 土软 弱层 面的断裂破 坏是碾压 混凝 土坝稳定性研究 的一 个重要 的方面 ，本 文考虑 了碾 压混凝土 的多相非均匀性细观结构特征 。采用 RFPA分析 系统对在水压与机械荷 裁共 同作用下 。碾压 混凝土水平软弱屡 面 破坏 的全过程进行 了模拟分析 。通过模拟 。给 出了碾压混凝土层 面破 坏过程 的应力、弹性模量 以及 水压 力的分布 图，得 到 了起 裂荷 栽、失稳荷栽 以及 临界 裂缝扩展长度等参数 。并计 算得 到 了各种 工况下碾压混凝 土的双 K 断裂 韧度 ，对碾 压混凝土层 面破坏过程进行了分析 。结果表明。起裂韧度 、失稳韧度都 随着初始荷裁的增加 而产 生的变 化有一定的规律性 。 【关键词 】碾压混凝 土；水压力 ；机械荷载 ；软弱层面 ；数值模拟 [中图分类号 】Tv431 【文献标识码 ]B 1 绪论由于碾压混凝 土坝是混 凝土分 层碾压 浇筑 的 。则坝体 的施工层面是坝 中的薄弱环节 ，是坝体 ． 防渗 的薄弱区域 ．可能发展成为渗流的集 中通道 和抗滑稳定的薄弱面。研究结果表明…，坝体破坏 过程实质上是其层 面裂缝水流运动与其周 围应力 场及坝体的变形耦合过程 ．碾压混凝土坝层面复 杂 的裂缝破坏问题严重影 响了大坝的安全 。因此 坝体碾压混凝土在深水压力下工作 ．其施工层面 出现裂缝后 ．水压力等复杂应力场耦合作用下 的 裂缝扩展和稳定性 问题 引起 了工程界、学术界 的 关注 ，是一个亟待解决的问题。开展水压力等复杂 应力场耦合作用 下的碾压混凝土裂缝扩展与断裂 特性 的研究具有重要 的理论意义和参考价值。 由 于 水 压 作 用 下 的混 凝 土 断 裂 试 验 难 度 较 大 。装置复杂，国内外少数学者通过对碾压混凝土 在有水压与无水压情况下断裂试验进行研究 j， 分析了碾压混凝 土层面在水压力或机械荷载作用 下 的破坏 全 过 程 ．讨 论 了裂 缝 临界 张 开 位移 与 外 部水头或机械荷载的关系 ．裂缝张开速率与水流 加载速率的关系以及水压在缝内的分布情况。 本文从混凝 土的细观结构入手 ．采用细观数 值模拟方式 ．研究碾压混凝土软弱层面在水压力 与 机械荷 载共 同作用两种 情况下 的断裂破坏 特 性 。模 拟中充分考虑 了碾压混凝土材料性质 的非 均匀性 ．构成材料 的微元体间的力学性质 的离散 性 ．认为材料宏 观破坏是细观单元破坏 的积累过 程 ．从细观的角度对上述加载条件下的碾压混凝 土紧凑拉伸试件的层间断裂过程进行数值研究。 2 软件 简介 RFPA 是 RealisticFailureProcessAnalysis的 简称 。它是一种基于有 限元应力分析和统计损伤 理论 的材料破裂过程分析数值计算方法 ．是一个 能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程 的数值试 验工具 采用 了 WeibuI1分布来描述微元体的力学 属性 的离散性 ．将材料的不均质性参数引入到计

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