重力坝坝踵裂缝水力劈裂耦合分析

来源：水利水运工程学报杂志 2022年第6期北京时间：

作者：郑安兴,潘国勇

摘要：大坝运行期间，重力坝坝踵裂缝在较高水头作用下易发生水力劈裂破坏。建立扩展有限元法框架下重力坝坝踵裂缝水力劈裂耦合数值模型，并采用扩展有限元法模拟水力劈裂耦合作用下重力坝坝踵裂缝扩展过程。计算结果表明：重力坝坝踵初始裂缝逐渐向坝基底部扩展，且裂缝扩展方向朝向下游；无水力劈裂作用下的裂缝开裂角大于水力劈裂作用下的，无水力劈裂耦合作用下的裂缝开裂角小于水力劈裂耦合作用下的；重力坝坝踵裂缝扩展前，裂缝内水压力基本与边界水压力相同，当裂缝开始扩展时，裂缝内水压力会降低，而后裂缝张开宽度不断增大，裂缝内水压力又会变成边界全水头；裂缝水力劈裂导致裂尖Ⅰ型应力强度因子增大，降低了重力坝裂缝的稳定性。研究结果可为重力坝坝踵裂缝水力劈裂防治提供理论依据。

关键词：水力劈裂, 耦合模型, 扩展有限元法, 裂缝, 重力坝