專利名稱：拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利大壩模擬實驗技術(shù)領(lǐng)域，提供一種模擬拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件發(fā) 生水力劈裂的方法，適用于研究混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生水力劈裂的機理和規(guī)律，也可用于探索減 小水力劈裂的方法。本發(fā)明還提供所述實驗方法中使用的裝置。
背景技術(shù)：
水力劈裂是水流在巖體或混凝土的間隙內(nèi)運動與周圍固體變形耦合的過程，表現(xiàn) 為高壓水流將巖體或混凝土內(nèi)已有的裂隙和空隙驅(qū)動擴張、擴展、相互貫通等。水力劈裂問 題的實質(zhì)是具有高勢能的高壓水對巖體或混凝土的破壞。水力劈裂起源于石油天然氣行業(yè)，已被廣泛的應(yīng)用于油氣井的增產(chǎn)。油氣主要從 巖層中開采，所以目前對巖石水力劈裂的機理研究相對較多。在水利界，水力劈裂在土石壩 中的作用也較早的引起了人們的重視。這是伴隨著一系列嚴重事故開始的，如美國的特頓 壩(Teton)、挪威的海特尤維壩(Hyttejuvet)、英國的巴德海特壩(Balderhead)等。近年來，我國在建和擬建一大批高壩，水力劈裂問題再次成為水利水電行業(yè)研究 的熱點課題。但我國對水力劈裂的研究集中在壩基的裂隙巖體方面，混凝土壩體方面還很 少。然而混凝土壩體存在發(fā)生水力劈裂的可能。例如混凝土重力壩，壩高已達200m級，混 凝土拱壩已達300m級，加之混凝土壩表面不可避免地會出現(xiàn)裂縫，都給水力劈裂的發(fā)生提 供了條件。深入研究混凝土壩壩體的水力劈裂問題具有一定意義。例如國內(nèi)重力壩規(guī)范規(guī) 定，重力壩應(yīng)滿足無拉應(yīng)力準則和抗滑穩(wěn)定。有學(xué)者研究表明，較之瑞士大狄克遜重力壩 (285m)設(shè)計準則，我國規(guī)范設(shè)計的重力壩斷面明顯要小，分析原因，與前者考慮高壩的高壓 水劈裂等因素有關(guān)。目前，已有學(xué)者采用混凝土楔形劈裂試件和圓柱形的無應(yīng)力混凝土試件對混凝土 的水力劈裂問題進行研究。然而，實際工程中混凝土構(gòu)件的水力劈裂問題復(fù)雜。例如，混 凝土壩由于溫度、施工和混凝土干縮等因素的影響，壩體表面不可避免地存在裂縫，裂縫的 形式多樣，如水平縫、豎直縫等。裂縫所處的工況也很復(fù)雜，如無應(yīng)力縫、受壓縫、受拉縫等。為了進一步研究混凝土構(gòu)件的水力劈裂問題，需要設(shè)計一種拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu) 件高壓水劈裂模擬實驗方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模擬拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高 壓水劈裂的方法。本發(fā)明另一個目的在于提供一種上述實驗設(shè)計方法中制作試件所用的裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法包括如下步驟步驟一制備一混凝土試件，在該試件中構(gòu)建一裂縫，該裂縫與外界連通；步驟二 對有裂縫的所述試件施加設(shè)定的恒拉力或恒壓力；步驟三向該裂縫中注水，施加水壓，直至使得所述試件被劈裂。記錄試件劈裂時的水壓。在步驟二中，在所述裂縫中施加水壓時，水壓優(yōu)選以階梯式方式逐漸增加，在每一 個水壓數(shù)值階梯，維持壓力一設(shè)定時間，再提高水壓到下一個階梯數(shù)值。所述裂縫的厚度為1 3mm為宜。所述裂縫太薄成縫困難，裂縫太厚則與壩體上 的實際裂縫相差遠，且不利于縫的保護，因為太厚的縫容易使水泥進入縫內(nèi)。為了使得對試件加水壓的數(shù)值有一個可參考的范圍，可以在制備帶有裂縫的混凝 土試件的同時再制造一些同樣材料的無裂縫試件，并測定其力學(xué)參數(shù)(例如抗拉強度、抗 壓強度等)。再根據(jù)所測出的力學(xué)參數(shù)，通過有限元計算法，計算出帶有裂縫的所述試件開 裂時的水壓力，然后進行所述的步驟三。在模擬受拉裂縫的水力劈裂模擬實驗設(shè)計方法中，帶有裂縫的所述試件的長度優(yōu) 選大于lm，同時構(gòu)建的所述裂縫距離實驗時拉應(yīng)力施加部位的距離在500mm以上。這樣，可 以使得裂縫附近幾乎不受兩端應(yīng)力集中的影響。在所述步驟一中制備帶有裂縫的所述混凝土試件，其具體方法包括如下步驟步驟A 制作成縫構(gòu)件切割兩塊形狀和大小相同的圓形片體，作為兩個成縫片，兩成縫片上下相疊，對齊 放置，在下的所述成縫片上打穿兩個通水孔；兩塊片體相對的表面上，其中之一上設(shè)有一凸 起支撐塊，另一個上相對應(yīng)位置上設(shè)一凹坑，使得支撐塊可插設(shè)在凹坑中，通過支撐塊固定 使兩成縫鋼片沿徑向不能相互移動，而沿法向能自由分開；兩片成縫片之間設(shè)墊片，使得兩 個所述片體中間具有一間隙；在兩成縫片的周圈蒙設(shè)覆蓋物，將所述間隙的側(cè)面封閉；還準備有通水管路，所述通水管路包括兩個相互隔開的通水管，兩個通水管的一 端分別與所述成縫片上開設(shè)的兩個通水孔相連，形成所述成縫片間的間隙與所述試件的外 部連通的通道；再準備一固定構(gòu)件，該固定構(gòu)件為一板體，將所述成縫片和通水管路設(shè)置在該固 定構(gòu)件上形成所述成縫構(gòu)件；步驟B 安裝成縫構(gòu)件并澆注混凝土(如下的步驟擇一使用)其一，在步驟A中所述的固定構(gòu)件上安裝錨桿，然后將成縫構(gòu)件放入一個一端敞 口另一端封閉的鋼模下部固定。在成縫片周圍罩一個內(nèi)徑略大于成縫片的小鐵桶，其目的 是當(dāng)澆注混凝土?xí)r保護成縫片四周的覆蓋物不被振壞。澆注混凝土，并小心振搗，當(dāng)混凝土 澆注到小鐵桶下緣時，隨著混凝土的升高，鐵桶也相應(yīng)上提，混凝土將成縫片淹沒一定厚度 后，撤掉小鐵桶。繼續(xù)澆注，待鋼模澆注滿后，立刻用鐵錘將所述鋼模的一個其上帶有若干 錨桿的上蓋砸入混凝土中。此方法制成的試件適用于受拉狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模 擬實驗。其二，將步驟A中所述的成縫構(gòu)件放入一個一端敞口另一端封閉的鋼模下部固 定。在成縫片周圍罩一個內(nèi)徑略大于成縫片的小鐵桶，其目的是當(dāng)澆注混凝土?xí)r保護成縫 片四周的覆蓋物不被振壞。澆注混凝土，并小心振搗，當(dāng)混凝土澆注到小鐵桶下緣時，隨著混凝土的升高，鐵桶也相應(yīng)上提，混凝土將成縫片淹沒一定厚度后，撤掉小鐵桶。繼續(xù)澆注， 待鋼模澆注滿后，將鋼模上表面抹平即可，無需加蓋。此方法制成的試件適用于受壓狀態(tài)下 混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗。在上述實驗方法中，制作試件的裝置包括一個鋼模和一套成縫構(gòu)件。所述成縫構(gòu) 件主要包括用以構(gòu)成裂縫的剛性成縫件、固定構(gòu)件和通水管。所述成縫件中具有間隙，以構(gòu) 成試件中的縫隙，所述通水管連接所述成縫件的間隙，使得其與外界連通；在所述固定構(gòu)件 的朝向所述鋼模內(nèi)腔的一側(cè)固設(shè)所述剛性成縫件，所述固定構(gòu)件與所述鋼模固定，且使得 所述成縫構(gòu)件在所述鋼模中設(shè)定位置定位。具體的，所述鋼模為一端敞口一端封閉的圓筒形鋼模。具體的，所述剛性成縫件主要是由兩塊圓形鋼片組成。兩塊鋼片平行相疊，中間設(shè) 墊片，使之間留有間隙。在其中一塊鋼片上設(shè)有兩個孔洞與所述間隙連通，再將兩條相互隔 開的通水管分別與兩個孔洞相連，兩條通水管的另一端與試件外面相連，形成所述鋼片間 的間隙與所述試件的外部連通的通道。該兩塊鋼片的定位結(jié)構(gòu)是，在兩鋼片沿其表面的法 線方向即相互靠攏的方向定位，在相反方向可自由分開，該兩塊鋼片沿其表面的切線方向 固定即不能有相對位移。為實現(xiàn)這一定位結(jié)構(gòu)，具體的，可在兩塊鋼片相對的表面上，其中之一設(shè)置一個凸 起支撐塊，另一個的對應(yīng)位置上設(shè)一個與所述支撐塊的截面積匹配的凹坑，使得支撐塊可 插設(shè)在凹坑中，通過支撐塊的固定使兩鋼片沿徑向不能相互移動，而沿法向能自由分開。具體的，所述固定構(gòu)件為一塊直徑與鋼模內(nèi)徑相同的圓鋼板。該鋼板朝向所述鋼 模內(nèi)腔的一側(cè)固設(shè)所述剛性成縫件及所述通水管。該鋼板與所述鋼模固定。上述裝置適用于受壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗。具體的，在所述固定構(gòu)件的與設(shè)置所述成縫片同一側(cè)面上可拆分地設(shè)置錨桿；所 述鋼模的該上頂蓋上可拆分或不可拆分地設(shè)置錨桿。如果在所述固定構(gòu)件的與設(shè)置所述成縫件同一側(cè)面上增設(shè)錨桿，所述鋼模增設(shè)帶 有錨桿的上蓋。則裝置就能適用于受拉狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗。本發(fā)明提供的拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法，通過對設(shè)定 裂縫的試件進行注水加壓實驗，能夠得到混凝土中的裂縫在承受高壓水下劈裂的水壓數(shù) 據(jù)，實驗方法簡單，但卻能用來研究拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件的水力劈裂問題。更進一步的， 也許能為國內(nèi)混凝土壩設(shè)計規(guī)范提供水力劈裂方面的合理建議，保證混凝土壩壩體更安全 和設(shè)計結(jié)構(gòu)更合理。本發(fā)明提供的所述實驗方法中使用的裝置結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)建裂縫適合實 驗要求。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖Ia為進行受拉狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗時施加拉力的示意圖；圖Ib為進行受壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗時施加拉力的示意圖；圖2為本發(fā)明提供的受拉狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法中使 用的一種試件制作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖加為圖2的a部局部放大結(jié)構(gòu)示意圖2b為圖2的b部局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1 本實施例描述的是受拉狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法和裝置。(1)混凝土試件的制備制備0 450mmX 1350mm的圓柱形全級配混凝土試件2，試件中間預(yù)設(shè)平行于上、下 底面的圓形裂縫1，裂縫的直徑150mm，厚約1 3mm，優(yōu)選2mm。實驗原理圖如圖Ia所示。 需要說明的是，試件長度大于lm，且裂縫設(shè)置在試件長度的中間部位，從而使裂縫附近幾乎 不受兩端應(yīng)力集中的影響。還可以在試件中形成垂直于試件上下底面或傾斜的裂縫。裂縫 也可以是非圓形狀。制作試件的裝置包括一個0 450mmX 1350mm的圓筒鋼模20和一套成縫構(gòu)件，如圖 2、圖加所示。成縫構(gòu)件主要包括厚圓鋼板觀(即所述固定構(gòu)件)和兩個成縫鋼片21、22 (即 所述成縫件)。成縫構(gòu)件還包括一些附屬物件進出水管12^131對、25，通道件沈，錨桿 27和支撐管23等。具體的，成縫構(gòu)件的制作有以下① ⑤個要點①.成縫構(gòu)件的核心是兩個成縫鋼片21、22，要求它們沿鋼片表面的法向能自由 分開，沿鋼片徑向即其表面的切向不能相互移動，并保證鋼片之間形成約1 3mm厚的圓縫。具體的，切割兩塊直徑150mm的鋼片，作為鋼片21和鋼片22。在鋼片22上打穿兩 個通水孔。兩鋼片平行相疊，在兩塊鋼片相對的表面上，其中鋼片21上設(shè)置一個凸起支撐 塊30，鋼片22的對應(yīng)位置上設(shè)置一個凹坑，支撐塊30可插設(shè)在凹坑中，使兩成縫鋼片沿徑 向不能相互移動，而沿法向能自由分開。只在鋼片22周邊粘一圈1 3mm厚的墊片31，優(yōu) 選用502膠水粘一圈1 3mm厚的紙片，然后成縫鋼片21、22平行疊放，之間形成1 3mm 厚的圓縫，如圖2b所示。②.一個其中具有兩個相互隔開的通道的通道件26。通道件沈的作用是連接通 向鋼片22的進出水管對、25，以及通向試件外面的進出水管12、13，以及支撐管23。用螺絲 16將通道件沈連接在厚圓鋼板觀(即所述固定構(gòu)件)的一個側(cè)面上，如圖加。③.支撐管23，其一端固定在所述通道件沈上，且該支撐管23的管口罩住所述通 道件沈上兩個所述通道的各一個端口。支撐管23另一端與所述成縫鋼片22固聯(lián)，該端管 口罩住所述成縫鋼片22上的兩個通水孔。支撐管采用鋼管。④.在支撐管23中設(shè)有兩根水管，即進出水管對、25，每根連接管的兩端分別連接 成縫鋼片22上一個通水孔和通道件沈上一個孔洞。再加上進出水管12a、13a，由此，形成 鋼片21、22間的所述間隙與外界連通的通道。注入裂縫的水從通道件的一個管路口例如水 管12a的管口 12進入，再通過連接管M進入兩個鋼片21、22之間的間隙(即混凝土試件 預(yù)設(shè)裂縫中)，裂縫的排水可以從水管25、13a的管口 13排出。⑤.如圖加所示，厚圓鋼板觀的直徑與鋼模內(nèi)徑匹配，在其下方的中間部位固設(shè) 一支承構(gòu)件觀1，使得固定構(gòu)件在距離鋼模底板一段間距例如為70mm處定位。在鋼板觀的 周邊穿孔，軸對稱的設(shè)置若干錨桿27，錨桿通過螺母固定，該螺母設(shè)置在鋼板28和鋼模底板之間的間隙中。在鋼模20的另一端口設(shè)置上頂蓋29 (如圖2所示)，該上頂蓋四上也設(shè) 有若干錨桿27，且與固定構(gòu)件即圓形鋼板觀上的錨桿27對應(yīng)。在制成試件后，所有錨桿都 固結(jié)在試件中，用來連接加拉機施加恒拉力。如圖2所示。安放成縫構(gòu)件，如圖2。成縫鋼片21疊放在22上后，為了防止?jié)沧r水泥漿進入 21與22間的裂縫，在裂縫的周邊蒙覆蓋物，例如可以是3 4層報紙。作為試件的進、出水 口，水管12、13的端口用膠帶密封，防止雜物進入。將成縫構(gòu)件，放入鋼模20底部。由于厚 圓鋼板觀的直徑與鋼模內(nèi)徑匹配，所以成縫構(gòu)件能與圓筒鋼模較好的固定，無需其他固定 措施。在成縫鋼片周圍罩一個內(nèi)徑略大于成縫鋼片直徑150mm的小鐵桶，其目的是當(dāng)澆注 混凝土?xí)r保護成縫鋼片四周的覆蓋物不被振壞。澆注混凝土，并小心振搗。當(dāng)混凝土澆注到小鐵桶下緣時，隨著混凝土的升高，鐵 桶也相應(yīng)上提，混凝土將成縫鋼片21、22淹沒約15公分后，撤掉小鐵桶。繼續(xù)澆注，待鋼模 澆注滿后，立刻用鐵錘將帶有錨桿的上蓋四砸入混凝土中，如圖2所示。在澆注現(xiàn)場，還要用相同的混凝土制備一些無裂縫的試件，其體積較小，與普通拉 伸試驗機相適應(yīng)，用于混凝土力學(xué)性能的測量。試件原地靜置一周后，拆模，測試試件的裂縫進、出水是否順暢。確定通水順暢后， 將進、出水口封堵保護。錨桿27的螺絲上涂一層黃油，進行防銹保護。試件小心運至養(yǎng)護 室，養(yǎng)護至相應(yīng)齡期。(2)實驗安裝過程將試件安裝在加拉機上。水管12a或13a的端口 12和端口 13與水壓加壓裝置連 接。啟動水壓加壓裝置，向試件內(nèi)的裂縫充紅墨水，待試件內(nèi)的空氣排完后，停止充水，密封 出水口。開始實驗。(4)水壓加壓過程實驗前需先測定小試件的強度，通過有限元計算，預(yù)估試件的劈裂水壓。據(jù)此確定 水壓加壓步驟。加拉機對試件施加恒拉力，如圖Ia所示，拉力值按實驗要求確定。裂縫內(nèi)施加高 水壓，水壓采用梯級加壓方式。整個過程仔細觀察試件表面有無漏水，以及壓力表的讀數(shù)有 無驟降，并據(jù)此判斷水力劈裂是否發(fā)生。壓力表所能達到的最高值既是劈裂水壓。實施例2本實施例描述的是受壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法和裝置。(1)實驗安裝過程制備0 450mmX 1350mm的圓柱形全級配混凝土試件，試件中間預(yù)設(shè)平行于上、下底 面的圓形裂縫，縫的直徑150mm，厚約1 3mm。試件的結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，試件的制 備過程也基本相同。不同之處在于，制備試件的裝置中不包含上蓋四，厚圓鋼板28 (即所述 固定構(gòu)件)上無需鉆孔安裝錨桿27 ；澆注混凝土?xí)r，鋼模澆滿后抹平即可，無需加蓋四。(2)實驗安裝過程將試件安裝在加壓機上。連接進、出水管，啟動水壓加壓裝置，向試件內(nèi)充紅墨水， 待試件內(nèi)的空氣排完后，停止充水，密封出水口。開始實驗。(3)水壓加壓過程實驗前先測定小試件的強度，通過有限元計算，預(yù)估試件的劈裂水壓。據(jù)此確定水壓加壓步驟，水壓采用梯級加壓方式。實驗時，將試件安裝在加壓機上，加壓機對試件施加恒壓力，如圖Ib所示，壓力值 按實驗要求確定。裂縫內(nèi)施加高水壓，水壓采用梯級加壓方式。整個過程仔細觀察試件表 面有無漏水，以及壓力表的讀數(shù)有無驟降，并據(jù)此判斷水力劈裂是否發(fā)生。壓力表所能達到 的最高值既是劈裂水壓。為了測得各種裂縫情況下的劈裂水壓，試件中的裂縫可以是如實施例1及實施例 2的橫向裂紋，也可以是縱向裂紋，還可以是斜向裂紋。制作各種方向的裂紋，只需要例如將 成縫構(gòu)件與固定構(gòu)件之間的傾斜方向設(shè)定為所需角度即可。試件中的裂縫可以是斷面為圓形的，即制作裂縫的成縫鋼片為圓鋼片，也可以是 其他斷面形狀。
權(quán)利要求
1.一種拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟步驟一制備一混凝土試件，在該試件中構(gòu)建一裂縫，該裂縫與外界連通；步驟二 對有裂縫的所述試件施加設(shè)定的恒拉力或恒壓力；步驟三向該裂縫中注水，施加水壓，直至使得所述試件被劈裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟三中，在所述裂縫中施加水壓時， 水壓以階梯式方式逐漸增加，在每一個水壓數(shù)值階梯維持壓力一設(shè)定時間，再提高水壓到 下一個階梯數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述裂縫的厚度為1 3mm。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在制備帶有裂縫的混凝土試件的 同時，再制造至少一個與帶有裂縫的所述試件同樣材料的無裂縫試件，并測定其力學(xué)參數(shù); 再根據(jù)所測出的力學(xué)參數(shù)，通過有限元計算法，計算出帶有裂縫的所述試件開裂時的水壓 力，然后進行所述的步驟三。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在模擬受拉裂縫的水力劈裂模擬 實驗設(shè)計方法中，帶有裂縫的所述試件的長度大于lm，即保證所述裂縫距離拉應(yīng)力施加部 位的距離在500mm以上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在所述步驟一中制備帶有裂縫的 所述混凝土試件，其具體方法包括如下步驟步驟A 制作成縫構(gòu)件切割兩塊形狀和大小相同的片體，作為兩個成縫片，兩成縫片上下相疊，對齊放置，在 下的所述成縫片上打穿兩個通水孔；兩塊片體相對的表面上，其中之一上設(shè)有一凸起支撐 塊，另一個上相對應(yīng)位置上設(shè)一凹坑，使得支撐塊可插設(shè)在凹坑中，通過支撐塊固定使兩成 縫片沿其徑向不能相互移動，而沿其表面的法向能自由分開；兩片成縫片之間設(shè)墊片，使得 兩個所述片體中間具有一間隙；在兩成縫片的周圈蒙設(shè)覆蓋物，將所述間隙的側(cè)面封閉；還準備有通水管路，所述通水管路包括兩個相互隔開的通水管，兩個通水管的一端分 別與所述成縫片上開設(shè)的兩個通水孔相連，形成所述成縫片間的間隙與所述試件的外部連 通的通道；再準備一固定構(gòu)件，該固定構(gòu)件為一板體，將所述成縫片和通水管路設(shè)置在該固定構(gòu) 件上形成所述成縫構(gòu)件；步驟B 安裝成縫構(gòu)件并澆注混凝土，如下的步驟擇一使用其一，在步驟A中所述的固定構(gòu)件上安裝錨桿，然后將成縫構(gòu)件放入一個一端敞口另 一端封閉的鋼模下部固定；在成縫片周圍罩一個內(nèi)徑略大于成縫片的小鐵桶，其目的是當(dāng) 澆注混凝土?xí)r保護成縫片四周的覆蓋物不被振壞；澆注混凝土，并小心振搗，當(dāng)混凝土澆注 到小鐵桶下緣時，隨著混凝土的升高，鐵桶也相應(yīng)上提，混凝土將成縫片淹沒一定厚度后， 撤掉小鐵桶；繼續(xù)澆注，待鋼模澆注滿后，立刻用鐵錘將所述鋼模的一個其上帶有若干錨桿 的上蓋砸入混凝土中；此方法制成的試件適用于受拉狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實 驗；其二，將步驟A中所述的成縫構(gòu)件放入一個一端敞口另一端封閉的鋼模下部固定；在 成縫片周圍罩一個內(nèi)徑略大于成縫片的小鐵桶，其目的是當(dāng)澆注混凝土?xí)r保護成縫片四周的覆蓋物不被振壞；澆注混凝土，并小心振搗，當(dāng)混凝土澆注到小鐵桶下緣時，隨著混凝土 的升高，鐵桶也相應(yīng)上提，混凝土將成縫片淹沒一定厚度后，撤掉小鐵桶；繼續(xù)澆注，待鋼模 澆注滿后，將鋼模上表面抹平即可；此方法制成的試件適用于受壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓 水劈裂模擬實驗。
7.—種拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法中制作試件的裝置，其特 征在于包括一個鋼模和一套成縫構(gòu)件；所述成縫構(gòu)件主要包括用以構(gòu)成裂縫的剛性成縫片、固定構(gòu)件和通水管；所述成縫件中具有間隙，以構(gòu)成試件中的縫隙，所述通水管連通所述成縫件的間隙，且 使得其與外界連通；在所述固定構(gòu)件的朝向所述鋼模內(nèi)腔的一側(cè)固設(shè)所述剛性成縫片，所 述固定構(gòu)件與所述鋼模固定，且使得所述成縫構(gòu)件在所述鋼模中設(shè)定位置定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述鋼模為一端敞口一端封閉的圓筒形 鋼模；和/或，所述剛性成縫片是兩塊圓形鋼片組成；兩塊鋼片平行相疊，中間設(shè)墊片，使之 間留有間隙；在其中一塊鋼片上設(shè)有兩個孔洞與所述間隙連通，再將兩條結(jié)構(gòu)相互隔開的 所述通水管的一端分別與兩個所述孔洞相連，兩條所述通水管的另一端與試件外面相連， 形成所述鋼片間的間隙與所述試件的外部連通的通道；該兩塊鋼片的定位結(jié)構(gòu)是，在兩所 述鋼片沿其表面的法線方向即相互靠攏的方向定位，在相反方向可自由分開，該兩塊鋼片 沿其表面的切線方向固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于在兩塊所述鋼片相對的表面上，其中之一上設(shè)置一個凸起支撐塊，另一個的對應(yīng)位置 上設(shè)一個與所述支撐塊的截面積匹配的凹坑，使得支撐塊插設(shè)在凹坑中，通過支撐塊的固 定使兩鋼片沿徑向不能相互移動，而沿其表面的法向能自由分開；和/或，所述固定構(gòu)件為一塊直徑與鋼模內(nèi)徑相同的圓鋼板；該鋼板朝向所述鋼模內(nèi)腔的一側(cè) 固設(shè)所述剛性成縫片及所述通水管；該鋼板與所述鋼模固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的裝置，其特征在于在所述固定構(gòu)件的與設(shè)置所述 成縫片同一側(cè)面上可拆分地設(shè)置錨桿；和/或，所述鋼模還包括一個上頂蓋，該上頂蓋上可拆分地設(shè)置錨桿。
全文摘要
本發(fā)明提供一種拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件高壓水劈裂模擬實驗設(shè)計方法，包括如下步驟一制備一混凝土試件，在該試件中構(gòu)建一裂縫，該裂縫與外界連通；二對有裂縫的所述試件施加設(shè)定的恒拉力或恒壓力；三向該裂縫中注水，施加水壓，直至使得試件被劈裂。本發(fā)明還提供制作混凝土試件的裝置。本發(fā)明提供的方法，通過對設(shè)定裂縫的試件進行注水加壓實驗，能夠得到混凝土中的裂縫在承受高壓水下劈裂的水壓數(shù)據(jù)，實驗方法簡單，卻能用來研究拉壓狀態(tài)下混凝土構(gòu)件的水力劈裂問題。為國內(nèi)混凝土壩設(shè)計規(guī)范提供水力劈裂方面的合理建議，保證混凝土壩壩體更安全和設(shè)計結(jié)構(gòu)更合理。本發(fā)明提供的制作混凝土試件的裝置結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)建裂縫適合實驗要求。
文檔編號G01N3/10GK102053036SQ20101054456
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者馮煒, 常凊睿, 李新宇, 汪洋, 賈金生, 鄭璀瑩 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院