高混凝土重力壩壩踵裂縫水力劈裂特性分析

甘 磊，吳 健，馬澤鍇

(1.河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098；2.水利部堤防安全與病害防治工程技術研究中心，河南 鄭州 450003)

隨著筑壩技術的快速發展，世界上已建成了許多高混凝土壩，其中不少已達200 m級，甚至300 m級，這些高壩常年在高水位條件下服役，大壩初始裂縫易起裂、擴展甚至貫穿，影響壩體整體性，威脅大壩安全[1]。國內外諸多學者開展了混凝土水力劈裂試驗及機理研究，研究了混凝土裂縫張開速度對縫內水壓分布的影響[2-4]，探討了不同縫內水壓對裂縫擴展過程的影響[5-10]，分析了不同裂縫形態或縫內水壓分布形式對水力劈裂裂縫擴展過程的影響[11-14]，討論了不同位置、不同裂縫深度情況下混凝土重力壩裂縫穩定性[15]。在水力劈裂數值模擬方法方面，方修君等[16]基于擴展有限元法，模擬了重力壩地震開裂過程；董玉文等[17]采用擴展有限元法，開展了重力壩水力劈裂分析；Wang等[18]在董玉文等[17]的研究基礎上，考慮了縫內水壓與裂縫寬度的耦合關系，模擬了某重力壩水力劈裂演化過程；周維垣等[19-20]采用無單元伽遼金法模擬了拱壩的三維開裂過程和含孔洞巖體的水力劈裂裂縫擴展過程。

本文采用筆者建立的混凝土結構水力劈裂數值分析模型[21-23]，模擬某高混凝土重力壩水力劈裂破壞過程，研究縫內水壓作用對重力壩極限承載能力和裂縫擴展過程的影響，分析不同初始裂縫位置和初始裂縫深度下重力壩水力劈裂裂縫的穩定性，探討縫內水壓作用對重力壩建基面抗滑穩定安全的影響。……