【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于水利工程設(shè)施，具體涉及一種溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法。
技術(shù)介紹
1、水利工程建設(shè)中的混凝土壩體在使用過程中常常出現(xiàn)裂紋裂縫等現(xiàn)象；具體地，大壩上游常年受到高水壓以及淤泥力等荷載作用，面臨水力劈裂與滲透破壞的風(fēng)險(xiǎn)。尤其是壩踵部位，處于強(qiáng)約束區(qū)，無論是施工期還是運(yùn)行期，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，易發(fā)生水力劈裂破壞，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致壩踵開裂或防滲帷幕拉裂，影響大壩的安全。對(duì)于高壓輸水隧道，混凝土襯砌在多次充水-放空運(yùn)行，溫差沖擊和復(fù)雜圍壓作用下，滲透溶蝕與劈裂作用影響建筑物的安全穩(wěn)定與服役壽命。
2、現(xiàn)有的對(duì)混泥土的水力劈裂研究主要考慮混凝土外部的環(huán)境溫度和水壓對(duì)混凝土裂縫的影響，但是影響混凝土劈裂的因素還包括有混泥土內(nèi)部與混凝土表面的溫度差異等，由于現(xiàn)有研究考慮因素不夠全面，導(dǎo)致對(duì)混凝土水力劈裂的評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確、不可靠。
3、綜上，現(xiàn)有對(duì)水利劈裂的評(píng)估存在評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
3、一種溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，該方法包括如下步驟：
4、對(duì)各混凝土試件進(jìn)行不同溫差的熱損處理，得到熱損傷后的混凝土試件；
5、通過計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)對(duì)熱損傷后的混凝土試件進(jìn)行掃描獲取熱損傷后的混凝土試件對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率；通過對(duì)熱損傷后的混
6、根據(jù)得到的密度、孔隙率、滲透率、彈性模量、抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度建立一個(gè)設(shè)定長度邊長的二維正方形數(shù)值模型，根據(jù)廣義胡可定律約束數(shù)值模型的固體力學(xué)場，根據(jù)達(dá)西定律約束數(shù)值模型的滲流場，對(duì)數(shù)值模型的左邊界和下邊界施加輥支承約束，在數(shù)值模型上表面開設(shè)一個(gè)圓孔；
7、對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行水力劈裂試驗(yàn)，通過圓孔進(jìn)行模擬注水，并按照設(shè)定時(shí)間間隔增加設(shè)定注水壓力，當(dāng)數(shù)值模型出現(xiàn)裂縫時(shí)，將當(dāng)前注水壓力作為起裂水壓，當(dāng)數(shù)值模型出現(xiàn)貫穿裂紋時(shí)，將當(dāng)前注水壓力作為對(duì)應(yīng)的破壞水壓，構(gòu)建溫差-起裂水壓-破壞水壓的關(guān)系，以此作為評(píng)估混凝土設(shè)施指標(biāo)。
8、進(jìn)一步地，獲取熱損傷后的混凝土試件對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率的過程為：從混凝土試件中心鉆取圓柱狀的試樣，對(duì)該圓柱試樣進(jìn)行三軸方向切片，獲取切片的ct切片圖像；對(duì)ct切片圖像依次進(jìn)行質(zhì)量提升，所述質(zhì)量提升包括有平均亮度處理、去除環(huán)狀偽影、濾過射線硬化和濾波處理；根據(jù)質(zhì)量提升后的ct切片圖像獲取對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率。
9、進(jìn)一步地，廣義胡可定律約束數(shù)值模型的固體力學(xué)場的控制方程為：
10、
11、其中，g為剪切模量，ui為位移在i方向上的位移分量，uj為位移在j方向上的位移分量，α為biot系數(shù)，fi為i方向上的體力，po為孔隙流體壓力，ν為泊松比。
12、進(jìn)一步地，根據(jù)達(dá)西定律約束數(shù)值模型的滲流場的控制方程為：
13、
14、其中，s為儲(chǔ)水系數(shù)，εv為體積應(yīng)變，α為biot系數(shù)，p為注水壓力，t為時(shí)間，為梯度算子，k為滲透率，μ為流體的動(dòng)力粘滯系數(shù)。
15、進(jìn)一步地，熱損處理的過程為：在混凝土試件的中心設(shè)置帶溫度傳感器的加熱棒；將混凝土試件放置于溫濕度控制試驗(yàn)箱中，控制混凝土試件內(nèi)外溫度一致達(dá)到設(shè)定溫度；控制不同的混凝土試件的加熱棒分別加熱到不同的加熱溫度，并持續(xù)加熱設(shè)定時(shí)間；所述溫差指的是混凝土試件的加熱棒的加熱溫度與溫濕度控制試驗(yàn)箱的溫度的差值。
16、進(jìn)一步地，設(shè)定溫度為0℃。
17、進(jìn)一步地，數(shù)值模型利用comsol軟件建立，所述設(shè)定長度為100mm。
18、進(jìn)一步地，設(shè)定注水壓力為0.1mpa。
19、進(jìn)一步地，混凝土試件的包括有圓柱體結(jié)構(gòu)的混凝土試件和正方體結(jié)構(gòu)的混凝土試件。
20、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
21、本專利技術(shù)的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法首先對(duì)混凝土試件進(jìn)行熱損處理，來模擬混凝土內(nèi)外溫度不一致對(duì)混凝土造成的損傷情況，對(duì)熱損傷后的混凝土試件的進(jìn)行掃描和試驗(yàn)來獲取熱損傷后的混凝土試件的參數(shù)，具體包括有孔隙率、滲透率、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量和抗壓強(qiáng)度等；根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)值模型，通過圓孔進(jìn)行模擬注水，來觀察數(shù)值模型的變化，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)的壓裂水壓和破壞水壓；通過數(shù)值模型降低試驗(yàn)的成本，同時(shí)也能有效縮短試驗(yàn)的時(shí)間，對(duì)混凝土試件快速做出評(píng)估。根據(jù)不同溫差下混凝土試件的壓裂水壓和破壞水壓可以知道當(dāng)前混凝土試件抵抗水壓的能力，同時(shí)利用該數(shù)據(jù)也可以指導(dǎo)后續(xù)該混凝土的維護(hù)工作。在對(duì)混凝土進(jìn)行評(píng)估時(shí)考慮溫差的影響，從而提高水利劈裂評(píng)估的準(zhǔn)確度。
22、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：
2.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：所述獲取熱損傷后的混凝土試件對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率的過程為：從混凝土試件中心鉆取圓柱狀的試樣，對(duì)該圓柱試樣進(jìn)行三軸方向切片，獲取切片的CT切片圖像；對(duì)CT切片圖像依次進(jìn)行質(zhì)量提升，所述質(zhì)量提升包括有平均亮度處理、去除環(huán)狀偽影、濾過射線硬化和濾波處理；根據(jù)質(zhì)量提升后的CT切片圖像獲取對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率。
3.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：廣義胡可定律約束數(shù)值模型的固體力學(xué)場的控制方程為：
4.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：根據(jù)達(dá)西定律約束數(shù)值模型的滲流場的控制方程為：
5.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：所述熱損處理的過程為：在混凝土試件的中心設(shè)置帶溫度傳感器的加熱棒；將混凝土試件放置于溫濕度控制試驗(yàn)箱中，控制混凝土試件內(nèi)外溫度一致達(dá)到設(shè)定溫度；控制不同的混凝土試件
6.按照權(quán)利要求5所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：所述設(shè)定溫度為0℃。
7.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：所述數(shù)值模型利用COMSOL軟件建立，所述設(shè)定長度為100mm。
8.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：設(shè)定注水壓力為0.1Mpa。
9.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：所述混凝土試件的包括有圓柱體結(jié)構(gòu)的混凝土試件和正方體結(jié)構(gòu)的混凝土試件。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：
2.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：所述獲取熱損傷后的混凝土試件對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率的過程為：從混凝土試件中心鉆取圓柱狀的試樣，對(duì)該圓柱試樣進(jìn)行三軸方向切片，獲取切片的ct切片圖像；對(duì)ct切片圖像依次進(jìn)行質(zhì)量提升，所述質(zhì)量提升包括有平均亮度處理、去除環(huán)狀偽影、濾過射線硬化和濾波處理；根據(jù)質(zhì)量提升后的ct切片圖像獲取對(duì)應(yīng)的密度、孔隙率和滲透率。
3.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：廣義胡可定律約束數(shù)值模型的固體力學(xué)場的控制方程為：
4.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征在于：根據(jù)達(dá)西定律約束數(shù)值模型的滲流場的控制方程為：
5.按照權(quán)利要求1所述的溫差作用下混凝土水力劈裂的評(píng)估方法，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹靖，賀紹倫，柴軍瑞，楊毅，覃源，許增光，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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