粘性土水力劈裂全過程數(shù)值模擬及影響因素研究.pdf

1、土質(zhì)心墻壩的水力劈裂問題一直是工程界普遍關(guān)注又亟待解決的關(guān)鍵問題。由于水力劈裂問題的復(fù)雜性，整個(gè)水力劈裂的過程還很不清楚，至今還未見有完全模擬出水力劈裂全過程的相關(guān)報(bào)道。本文在總結(jié)和評(píng)述前人研究成果的基礎(chǔ)上，開展了粘性土水力劈裂試驗(yàn)和軸向壓裂試驗(yàn)，按照Seed和Duncan提出的判別準(zhǔn)則，運(yùn)用修改后的RPFA程序?qū)φ承酝猎嚇铀ε寻l(fā)生、發(fā)展過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析，同時(shí)還針對(duì)水力劈裂影響因素進(jìn)行了研究。本文得到的結(jié)論主要有：

2、 （1）水力劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明，水力劈裂破壞后形成的劈裂面是受小主應(yīng)力控制，劈裂壓力隨著小主應(yīng)力的增加而變大，開孔孔徑愈大則試樣愈容易發(fā)生水力劈裂破壞。 （2）粘性土軸向壓裂試驗(yàn)揭示土體的抗拉強(qiáng)度與含水率關(guān)系緊密，在干密度一定的前提下，抗拉強(qiáng)度隨含水率的增加達(dá)到峰值，隨著含水率的進(jìn)一步增加，抗拉強(qiáng)度逐漸減??；在相同的制樣含水率下，土體抗拉強(qiáng)度隨著試樣干密度的增加而變大。 （3）開孔試樣水力劈裂包括應(yīng)力累積和瞬間破壞階段，模

3、擬結(jié)果顯示水力劈裂破壞是一個(gè)瞬間的過程，因而通過現(xiàn)有手段很難捕捉。通過對(duì)開孔試樣數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)值進(jìn)行的比較說明，基于RFPA的水力劈裂理論作為在水力劈裂破壞過程研究中的初步探索有著較好的可行性。 （4）開縫試樣水力劈裂過程包括三個(gè)階段即應(yīng)力累積階段、逐步擴(kuò)展階段和瞬間破壞階段，開縫試樣的模擬結(jié)果進(jìn)一步說明水力劈裂破壞是一個(gè)瞬時(shí)過程；對(duì)多孔水力劈裂問題的模擬發(fā)現(xiàn)非對(duì)稱的孔隙水壓力場(chǎng)對(duì)于裂縫發(fā)展方向有著一定的影響，因而可以利用其