考虑多因素的碾压混凝土拱坝诱导缝试验研究与实时仿真

Some RCC arch dam which has induced joints still had cracks. It illustrates that the induced joints do not play the expected role in protecting dam. Currently, induced sheet size and spacing of RCC arch dam induced joint equivalent strength model is considered as the main parameters, and crack shape , age, temperature ,intensity and other factors lack consideration. This project aims to use theoretical analysis, experimental study, the prototype observation results inversion analysis, real-time simulation and other combining means to research induced joint equivalent strength models and real-time simulation of the dam. First, considering crack shape, age, temperature, intensity and other factors through combination of theoretical analyses and experiments. This paper establishes RCC induced joint equivalent strength model considering multi-factors and develops real-time simulation program for RCC arch dam. It determines the true strength parameters of arch dam induced joints through prototype observation datas inversion analysis. Through real-time analysis of induced joints, it induces actual working conditions, locations, numbers and forms of induced joints to reveal the cracking mechanism of induced joints. The research project is of great significance for actual working conditions of RCC arch dam and cracking mechanism, and provides theoretical basis and technical support for induced joint settings and cracking in Ultra RCC arch dam.

一些设置了诱导缝的碾压混凝土拱坝中仍出现了裂缝，说明诱导缝并未起到预期的保护坝体的作用。针对目前碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度模型研究中以诱导片的尺寸和间隔为主要参数，缺乏对混凝土裂纹形状、温度、龄期和强度等因素的考虑这一现状，本项目拟采用理论分析、试验研究、原型观测成果反演分析、实时仿真等手段相结合研究诱导缝等效强度模型及在坝体中的实时仿真。首先，通过理论分析与试验相结合考虑裂纹形状、龄期、温度和强度等多因素影响，建立考虑多因素的碾压混凝土诱导缝等效强度模型；然后开发碾压混凝土拱坝实时仿真程序，通过原型观测资料反演研究确定拱坝诱导缝真实的强度特性参数，再对诱导缝进行实时分析，研究诱导缝的实际工作状态以及位置、数量和形式，揭示诱导缝开裂机理。本研究项目对于揭示碾压混凝土拱坝诱导缝实际工作状态和开裂机理具有重要意义，可以为超高碾压混凝土拱坝诱导缝设置和开裂提供理论基础与技术支撑。

碾压混凝土拱坝中普遍设置诱导缝，以备在诱导缝张开之后用重复灌浆的方式保证坝体的整体性，以期解决温度收缩引起的裂缝问题。一些设置了诱导缝的碾压混凝土拱坝中仍出现了裂缝，说明诱导缝并未起到预期的保护坝体的作用。因此对碾压混凝土拱坝诱导缝进行试验研究与数值仿真，具有重要的实际意义。本项目针对碾压混凝土拱坝诱导缝，从室内试验出发，考虑了不同的诱导缝形状、尺寸、削弱度、初始缝高比、龄期、温度、强度和骨料粒径等多因素的影响，进行了碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度试验研究，建立了考虑多因素的碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度模型；考虑碾压混凝土拱坝体型参数，施工进度安排，诱导缝的设置位置和等效强度参数，浇筑温度，浇筑层厚度，坝体蓄水，混凝土热力学参数随龄期的变化和外界气温变化，通水冷却和寒潮保温等各种温控措施的影响，开发了模拟碾压混凝土拱坝诱导缝开裂过程的实时仿真计算程序；考虑到室内试验参数往往很难反映施工现场混凝土的真实性能，基于原型观测资料，采用可变容差法反演分析了碾压混凝土坝热学参数，获得了反映混凝土真实特性的热力学参数；模拟大坝施工过程，以三河口碾压混凝土拱坝、李家河碾压混凝土拱坝、冷水河碾压混凝土拱坝、西花混凝土拱坝、倒流河碾压混凝土拱坝和土溪口碾压混凝土拱坝等实际工程为依托，对大坝进行了实时仿真计算分析，研究了诱导缝的实际工作状态以及位置、数量和形式，揭示了诱导缝的开裂机理以及对碾压混凝土拱坝整体性的影响和对坝体横截面强度的实际削弱程度。研究成果对合理布置碾压混凝土拱坝诱导缝以及采取可行的温控措施提供了依据，具有重要的理论意义和实用价值，可为超高碾压混凝土拱坝诱导缝设置和开裂提供理论基础与技术支撑。