›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (12): 3360-3364.doi: 10.16285/j.rsm.2015.12.003

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

水力劈裂楔劈效应试验研究

袁俊平1, 2,王启贵1, 2   

  1. 1.河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098;2.河海大学 岩土工程科学研究所,江苏 南京 210098
  • 收稿日期:2014-05-12 出版日期:2015-12-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:袁俊平,男,1975年生,博士,副教授,主要从事堤坝工程与非饱和土力学方面的研究工作。
  • 基金资助:

    中央高校基本科研业务费项目(No. B15020060)

A experimental study of wedge splitting effect of hydraulic fracturing

YUAN Jun-ping1, 2, WANG Qi-gui1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geotechnical and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. Geotechnical Engineering Institute, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China
  • Received:2014-05-12 Online:2015-12-11 Published:2018-06-14
  • Supported by:

    Project supported by Basic Research Funds for Central Universities (Grant No. B15020060).

摘要: 心墙是否会发生水力劈裂关系土石坝的安全,该问题的难点和关键之一是水力劈裂的发生机制和条件。利用自制模型,在2种不同加压速率条件下,对有无初始裂缝和5种不同初始裂缝深度的试样进行了水力劈裂试验;结合数值模拟和CT观测试验,验证了水力劈裂的楔劈效应机制—当水压力作用在初始裂缝形成的劈背上,引起劈刃上的力超过临界值时就可能导致发生水力劈裂。研究结果表明:初始裂缝深度越大、加压速率越高,越容易发生水力劈裂。为避免土石坝发生水力劈裂破坏,应注意心墙迎水面的施工质量和平整性,宜采用较慢的蓄水方案。

关键词: 水力劈裂, 心墙坝, 楔劈效应, 初始裂缝深度, 加压速率

Abstract: The safety of earth-rock dam relies on whether hydraulic fracturing will happen or not in the core wall. One of the key issues is the mechanism and conditions of hydraulic fracturing. By using the self-made test apparatus, specimens without initial cracks and with 5 different depths of initial cracks are prepared for hydraulic fracturing laboratory tests under 2 different loading rates. Combined with numerical analysis and CT tests, the mechanism of hydraulic fracturing is confirmed as wedge splitting effect. When water pressure is applied onto the “cutting back” formed by initial cracks and the induced force on the “cutting blade” exceeds the critical value, it possibly leads to hydraulic fracturing. Test and analysis results show that the deeper the initial crack on the surface of specimen, and the higher loading rate, the easier hydraulic fracturing occurs. In order to prevent from hydraulic fracturing on earth-rock dams, attentions must be paid on the construction quality and smoothness of upper-surface of the core wall, and the water level of reservoir is recommended for slowly raising.

Key words: hydraulic fracturing, core wall dam, wedge splitting effect, initial crack depth, loading rate

中图分类号: 

  • TV 641
[1] 左永振, 赵娜. 极端条件下心墙泥浆料的渗透反滤试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 520-526.
[2] 高 俊, 党发宁, 李海斌, 杨 超, 任 劼, . 沥青混凝土心墙简化解析受力分析模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 971-977.
[3] 郑安兴, 罗先启, 陈振华, . 基于扩展有限元法的岩体水力劈裂耦合模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 799-808.
[4] 李东奇,李宗利,吕从聪. 考虑裂隙附加水压的岩体断裂强度分析[J]. , 2018, 39(9): 3174-3180.
[5] 郑安兴,罗先启,. 危岩水力劈裂分析的扩展有限元法[J]. , 2018, 39(9): 3461-3468.
[6] 杨石扣,任旭华,张继勋,. 基于数值流形法的重力坝水力劈裂研究[J]. , 2018, 39(8): 3055-3060.
[7] 杨石扣,任旭华,张继勋,. 改进的数值流形法在水力劈裂中的应用[J]. , 2018, 39(10): 3875-3881.
[8] 邹德高,刘 锁,陈 楷,孔宪京,余 翔,. 基于四叉树网格和多边形比例边界有限元方法的岩土工程地震响应非线性静动力分析[J]. , 2017, 38(S2): 33-40.
[9] 石路杨 ,李 建 ,许晓瑞 ,余天堂,. 水力劈裂对岩体中自然裂纹的影响研究[J]. , 2016, 37(10): 3003-3010.
[10] 闫澍旺 ,李 嘉 ,贾沼霖 ,孙立强 , . 海洋石油平台超长桩拒锤分析及工程实例[J]. , 2015, 36(S2): 559-564.
[11] 赵延林,彭青阳,万 文,王卫军,张盛国 , . 高水压下岩体裂纹扩展的渗流-断裂耦合机制与数值实现[J]. , 2014, 299(2): 556-564.
[12] 林 江 ,胡万雨 ,孟凡理 ,邓建辉 ,陈佳伟 . 瀑布沟大坝心墙拱效应分析[J]. , 2013, 34(7): 2031-2035.
[13] 卞 康 ,肖 明 ,胡田清 . 水工隧洞围岩裂纹扩展的临界水压解析解[J]. , 2012, 33(8): 2429-2436.
[14] 杨 艳 ,周 伟 ,常晓林 ,花俊杰 . 高心墙堆石坝心墙水力劈裂的颗粒流模拟[J]. , 2012, 33(8): 2513-2520.
[15] 陈向浩,邓建辉,陈科文,郑 俊,孟凡理,徐 亮. 高堆石坝砾石土心墙施工期应力监测与分析[J]. , 2011, 32(4): 1083-1088.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .