法向力作用下接触冲刷破坏的试验模拟研究
接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟
接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟接触爆炸下混凝土墩破坏效应试验与数值模拟一、引言混凝土墩是一种常用的结构形式，广泛应用于建筑、桥梁和隧道等工程中。
然而，在现实生活中，恶劣的环境条件下，如战争或恐怖袭击事件中，混凝土墩往往会受到爆炸冲击而被严重破坏。
因此，研究混凝土墩在接触爆炸下的破坏效应对于提高结构的安全性和抗冲击能力具有重要意义。
二、试验方法为了研究混凝土墩在接触爆炸下的破坏效应，我们设计了一系列试验。
首先，我们选取了几个不同尺寸和材质的混凝土墩样本，制作成标准的实验模型。
然后，我们设置了爆炸装置，将炸药直接接触到混凝土墩的表面，模拟真实的爆炸环境。
试验过程中，我们使用高速摄像机记录了混凝土墩的破坏过程，并使用应变测量仪器记录了关键部位的应变数据。
三、试验结果通过分析试验结果，我们发现混凝土墩在接触爆炸下的破坏过程可以分为以下几个阶段。
首先是冲击波阶段。
当爆炸发生时，产生的冲击波传播到混凝土墩表面，造成表面裂纹和剥落。
冲击波的能量会导致混凝土墩发生变形和应变。
接着是爆炸气浪阶段。
爆炸产生的巨大气浪会导致混凝土墩发生局部破坏，例如爆炸侧产生的大片飞溅。
同时，气浪的冲击力也会加剧混凝土墩内部的变形和破坏。
最后是碎片飞溅阶段。
在爆炸过程中，混凝土墩的碎片会被弹射出去，对周围环境造成伤害。
碎片的飞溅距离和速度与爆炸的能量和墩体的材质有关。
四、数值模拟为了更深入地研究混凝土墩在接触爆炸下的破坏效应，我们采用了数值模拟方法。
首先，我们建立了混凝土墩的几何模型，然后通过有限元方法进行网格划分。
接着，我们根据文献资料和试验数据，选取合适的材料模型和爆炸参数进行模拟。
通过数值模拟，我们成功地再现了混凝土墩在接触爆炸下的破坏过程。
模拟结果与试验结果相吻合，证明了数值模拟的有效性。
同时，我们还通过改变不同参数值，研究了混凝土墩的抗冲击性能，并提出了一些改进措施。
五、结论通过接触爆炸下混凝土墩破坏效应的试验与数值模拟研究，我们得出以下结论：1. 冲击波、爆炸气浪和碎片飞溅是混凝土墩在接触爆炸下破坏过程的主要因素。
山东大学材料力学实验指导之实验8 冲击实验
实验8 冲击实验在实际工程机械中，有许多构件常受到冲击载荷的作用,机器设计中应力求避免冲击波负荷,但由于结构或运行的特点,冲击负荷难以完全避免，例如内燃机膨胀冲程中气体爆炸推动活塞和连杆，使活塞和连杆之间发生冲击，火车开车、停车时，车辆之间的挂钩也产生冲击，在一些工具机中，却利用冲击负荷实现静负荷难以达到的效果，例如锻锤、冲击、凿岩机等，为了了解材料在冲击载荷下的性能，我们必须作冲击实验。
一、实验目的１）了解冲击实验的意义，材料在冲击载荷作用下所表现的性能α。
２）测定低碳钢和铸铁的冲击韧度值k二、实验设备和仪器摆式冲击试验机、游标卡尺等三、基本原理１）冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快，使材料内的应力骤然提高，变形速度影响了材料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出另一种反应。
往往在静荷下具有很好塑性性能的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。
２）此外在金属材料的冲击实验中，还可以揭示了静载荷时，不易发现的某结构特点和工作条件对机械性能的影响（如应力集中，材料内部缺陷，化学成分和加荷时温度，受力状态以及热处理情况等），因此它在工艺分析比较和科学研究中都具有一定的意义四、冲击试件工程上常用金属材料的冲击试件一般在带缺口槽的矩形试件，做成制品的目的是为了便于揭露各因素对材料在高速变形时的冲击抗力的影响。
并了解试件的破坏方式是塑性滑移还α值的影响极大，要保证实验结果是脆性断裂。
但缺口形状和试件尺寸对材料的冲击韧度kα值的冲击实验实能进行比较，试件必须严格按照冶金工业部的部颁布标准制作。
故测定k质上是一种比较性实验，其冲击试件形状如图所示。
图8-1五、冲击实验形式１）简梁式弯曲冲击实验２）肱梁式弯曲冲击实验３）拉伸冲击实验简梁式弯曲冲击实验工程中最常用六、实验方法与步骤１）测量试件尺寸，要测量缺口处的试件尺寸。
２）首先了解摆锤冲击试验机的构造原理和操作方法，掌握冲击试验机的操作规程，一定要注意安全。
桥梁基础冲刷研究综述
（西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）
摘 要：冲刷是导致桥梁结构破坏的关键因素之一，从机理、计算、模型、探测及防护、承载及变形等 5 个方面较 为系统地对桥梁基础冲刷的研究和实践进行了综述. 首先，在总结现有桥梁基础冲刷机理的基础上，对比分析了 已有冲刷计算公式，阐明不同公式的局限性；随后，通过综述桥梁基础冲刷在试验和数值方面的研究，指出模型试 验及数值模拟方法存在的不足和问题；此外，讨论了桥梁基础冲刷探测方法及主要的冲刷防护措施，比较了各种 探测方法的优缺点及各种防护措施的作用原理，概述了冲刷对桥墩承载及变形特性的影响；最后，指出了桥梁基 础冲刷方面值得进一步研究的问题和发展方向. 关键词：桥梁基础；冲刷；综述；研究现状 中图分类号：CT447 文献标志码：A
引文格式：向琪芪，李亚东，魏凯，等. 桥梁基础冲刷研究综述[J]. 西南交通大学学报，2019，54(2)： 235-248． XIANG Qiqi， LI Yadong， WEI Kai， et al. Review of bridge foundation scour[J]. Journal of Southwest Jiaotong University， 2019， 54(2)： 235-248．
Abstract: Scour is one of the key causes of bridge failures. This paper presents a comprehensive review of the current research on scour at bridge foundations from five aspects：mechanism，calculation，modelling，monitoring and countermeasures， load and deformation. Based on the mechanism of scour around bridge foundations， different formulae developed for calculating scour depth are compared and analysed， and the limitations of the existing formulae are summarized. The results of numerical and laboratory models established for the scour studies are presented，along with a summary of the experimental and simulation limits. Moreover，a summary of monitoring methods with their advantages and disadvantages， as well as the countermeasures with their mechanisms and the effects on lateral load and deformation of bridge pillars is given. Finally，the future research trends of bridge foundation scour are presented， which provides some reference for research， design， and construction.
水流作用下圆柱局部冲刷三维数值模拟
流绕流流态及局部冲刷情况做了许多研究，但对大尺度墩柱的研究仍不完善。利用 ＦＬＯＷ３Ｄ三维模
拟软件中大涡模拟紊流模型模块以及泥沙冲刷模块，对不同尺度的圆柱周边的局部冲刷进行系统模拟
研究。计算结果表明，在不同圆柱直径下，圆柱的迎水侧、背水侧以及对称侧的平衡冲刷深度始终保持
着特定的比例关系。同时，圆柱周围的最大冲刷深度随圆柱直径的增大而增大，但其与圆柱直径的比
墩柱绕流现象所带来的墩柱周边冲刷问题是实际工程所不容忽视的一大问题，国内外有许多研究成 果，采用数值模拟方法的研究工作起源于墩柱周围的流场模拟。１９９２年，Ｋｏｂａｙａｓｈｉ［１］通过将二维离散涡模 型进行扩展，提出了三维涡段模型，尝试了在振荡流的情形下模拟圆柱周围的三维流场分布，模拟出了尾涡 的不稳定特征，并和实测的流速场分布吻合较好。１９９３年，Ｏｌｓｅｎ和 Ｍｅｌａａｅｎ［２］首次将数值模拟运用于计算 三维圆柱周围局部冲刷问题，他们通过引入泥沙输运方程，模拟了清水冲刷条件下圆柱周围无粘性沙局部 冲刷过程的初期发展阶段，计算结果与实验冲刷型态能够较好地吻合。１９９８年，Ｏｌｓｅｎ和 Ｋｊｅｌｌｅｓｖｉｇ［３］在 １９９３ 年模型的基础上进一步开展研究，模拟的冲刷过程不再仅局限于冲刷的初始阶段，而是扩展到了冲刷的全 过程，最终计算所得的清水条件下圆柱周围的冲刷深度与经验公式计算结果吻合良好。２００３年，Ｃａｔａｌａｎｏ和 Ｗａｎｇ［４］在高雷诺数的条件下运用大涡模拟研究了墩柱周围的绕流问题，通过与 ＲＡＮＳ紊流模型所得计算结 果进行比对后发现，大涡模拟所得的计算结果能够更好地反应高雷诺数情况下拖曳系数减小和边界层分离 推后的现象，但是由于大涡模拟对计算资源的要求较高，并未得到广泛运用。２００５年，Ｒｏｕｌｕｎｄ和 Ｓｕｍｅｒ［５］ 基于 ＳＳＴｋω紊流模型模拟了圆柱周围的三维冲刷问题，较好地模拟出了床面沙纹的产生以及冲刷坑的形 成过程，模拟结果中的平衡冲刷深度与实验值吻合良好。
散体介质冲击载荷作用下力学行为理论分析与算法实现
散体介质冲击载荷作用下力学行为理论分析与算法实现随着工程技术的发展，散体介质在工程领域中的应用越来越广泛。
散体介质是由大量颗粒或颗粒状物质组成的材料，如砂土、粉末、颗粒等。
在工程实践中，散体介质常常会受到冲击载荷的作用，例如地震、爆炸等。
因此，对散体介质在冲击载荷作用下的力学行为进行理论分析与算法实现具有重要的意义。
首先，散体介质在冲击载荷作用下的力学行为可以用力学模型进行描述。
通常采用的模型有离散元法和连续介质力学模型。
离散元法将散体介质看作是由大量颗粒组成的离散系统，通过建立颗粒之间的相互作用力模型，可以模拟散体介质在冲击载荷下的变形和破坏过程。
而连续介质力学模型则将散体介质看作是连续的介质，通过建立方程组来描述散体介质的变形和破坏行为。
这些模型可以为理论分析提供基础。
其次，针对散体介质在冲击载荷作用下的力学行为，可以通过数值方法进行模拟和分析。
数值方法是一种基于计算机科学的分析方法，通过建立数学模型和计算算法来模拟实际问题。
在散体介质的数值模拟中，常用的方法有有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法可以将散体介质的力学行为转化为数学问题，并通过计算机的计算能力来求解。
最后，实现散体介质冲击载荷作用下力学行为的算法需要考虑多个方面的因素。
首先，需要选择适合的力学模型和数值方法。
不同的模型和方法适用于不同的问题和条件。
其次，需要合理选择计算参数，如时间步长、网格划分等。
这些参数的选择直接影响到计算结果的准确性和计算效率。
此外，还需要考虑计算机硬件性能和编程技术的支持，以保证算法的实现和计算的可行性。
综上所述，散体介质在冲击载荷作用下的力学行为理论分析与算法实现是一个综合性的问题。
通过建立适当的力学模型和选择合适的数值方法，可以对散体介质在冲击载荷下的变形和破坏行为进行模拟和分析。
这将为工程实践提供重要的参考依据，进一步推动散体介质领域的发展。
土石结合部接触冲刷渗透破坏特性试验研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｎｅｗ ｆａｃｅ ｏｆ ｔｅｓｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｃｏｕｒｉｎｇ ｂｙ ｉｎｄｏｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗａｓ ｆｉｎａｌ⁃
ｌｙ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｃｏｕｒｉｎｇ ｏｆ ｅａｒｔｈ ｒｏｃｋ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｃｏｕｒｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｒａｃｋ ｓａｍｐｌｅ堤防安全的
土心墙与岩基的接触冲刷试验 ［５］ 、刘杰等开展了土的
形式或在施工过程中回填土质量差、辗压不实等原因，
面法向作用力对心墙与基岩的接触冲刷室内试验 ［７］ 。
重要条件之一。 穿堤涵闸土石结合部因其特殊的结构
加之在闸体不均匀沉降作用下产生裂隙或脱空缺陷，
ｃｌｏｓｅ， ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｗｉｄｔｈ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ２．７ ｍｍ． Ａｔ ｔｈｉｓ ｐｏｉｎｔ， ｔｈｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ｉｓ ｎｏ ｌｏｎｇｅｒ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎ ｅｆｆｅｃｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅａｒｔｈ ｒｏｃｋ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ； ｃｏｎｔａｃｔ ｓｃｏｕｒｉｎｇ； ｓｅｅｐａｇｅ ｆａｉｌｕｒｅ
ｉｓ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｌｏｐｅ． Ｔｈｅ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ
ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｗｉｄｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｌａｙ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ
冲击问题实验应力分析与盾构始发反力架监测
冲击问题实验应力分析与盾构始发反力架监测冲击问题具有重要的工程应用背景。
譬如机械部件间的碰撞、鸟撞飞机、冲压成型、创伤性颅脑损伤等都是常见的冲击问题。
近年来,因军事防护工程中涉及的装甲防护、地下工程防护等问题,冲击问题越来越引起了国内外研究者的关注。
由于冲击过程中,物体的材料性质、形状尺寸、冲击接触方式等都是影响冲击结果的主要因素,因此,从理论上对其进行准确的描述或者用数值方法对其进行仿真模拟都存在一定的困难。
如进一步考虑冲击过程中接触区域的变化及摩擦效应等因素,冲击问题则变得更为复杂。
目前只有少数的简化的冲击问题给出了理论解或者近似的理论解,很多实际的冲击应用问题都超出了这些解的适用范围。
因此,随着实验技术的不断进步,从实验方法入手分析研究冲击问题具有重要的科学意义与工程应用背景。
冲击问题中,杆形射弹与弹性材料的冲击问题是一类具有广泛应用背景的典型问题,已经有了一些相关的理论分析方面研究成果,但仅有少量的实验工作,且冲击速度较低,小于2m/s,未见有系统的实验研究成果发表。
本文从实验的角度系统地研究了杆形射弹与弹性材料的冲击问题,分析了冲击初速度、射弹材料性质、被冲击物材料性质及几何特性等因素对射弹中应力波的影响,讨论了仅通过射弹中应力波的信息来分析被冲击物的材料特性和几何性状的可行性。
本文的另一部分工作是用实验的方法对盾构始发阶段的盾构反力架进行安全监测。
盾构掘进施工是一种先进的隧道施工方法,在我国的隧道建设中正发挥着重要作用。
盾构始发阶段是盾构工法的重要一环,施工难度,事故多发,而盾构反力架是在盾构始发阶段为盾构机掘进提供反作用力的机构,其安全稳定性关系着盾构始发施工的成败。
在本文工作中,首先利用ABAQUS6.5有限元软件对盾构反力架在设计极限载荷作用下的应力分布进行了数值计算,进而结合数值结果与现场工况可行性,设计了反力架监测点的电测应变传感器优化布局方案,进行了历时近四个月的现场跟踪监测。
一种模拟水流对岩石类试件冲刷作用的试验方法[发明专利]
![一种模拟水流对岩石类试件冲刷作用的试验方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3a5dbb67b207e87101f69e3143323968011cf4cf.png)
专利名称：一种模拟水流对岩石类试件冲刷作用的试验方法专利类型：发明专利
发明人：张科,关世豪,保瑞,罗国立,徐奕,李娜
申请号：CN202111427802.7
申请日：20211129
公开号：CN114062112A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种模拟水流对岩石类试件冲刷作用的试验方法，本方法中通过控制水流冲击试件并持续一段时间后，对试件强度进行检测，获得其强度变化，并得到其抗冲刷侵蚀能力，其特征在于，试验时控制试验用水从高处依靠重力自然向下流动并实现对试件的冲击。
本发明能够更好地模拟水流的自然流动状况进行水流冲刷试验，使其能够更好地研究自然流动水体对被测试试件的冲刷作用，具有更加广义的适用性。
申请人：昆明理工大学
地址：650093 云南省昆明市一二一大街文昌路68号
国籍：CN
代理机构：重庆远恒专利代理事务所(普通合伙)
代理人：伍伦辰
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法向力作用下接触冲刷破坏的试验模拟研究高峰，詹美礼河海大学水力学及河流动力学系，南京（210098）E-mail：gaofeng198214@摘要：众所周知，由渗透变形引起的渗透破坏有管涌破坏、流土破坏、接触冲刷破坏、接触流土破坏等四种。
其中关于管涌和流土两种形式，国内外学者们已经做了大量的较为细致的研究。
而接触冲刷、接触流土的研究却相对较少。
本文主要从试验方面对接触冲刷问题进行简单的研究。
由于接触冲刷破坏在接触面附近是三向应力状态问题，但在目前的试验设备条件下还难于对其进行模拟，本次试验主要考虑对接触面的法向压力作用，通过试验模拟出了法向压力作用下接触冲刷破坏发生发展过程并试着对破坏机理进行分析。
这是以往的接触冲刷试验所没有考虑过的，同时也是组织本次试验的目的所在。
关键词：渗透破坏，接触冲刷，试验中图分类号：TV6411 引言国内外水利水电工程（以坝闸为主）在建设和运行过程中，由渗透破坏引起的安全事故时有发生。
据国家水利部调查统计，全国241座大型水库先后发生过的1000宗工程事故中，因渗透破坏所引起的约占31.7 % ，1990年10月22日弥河支流石河上嵩山水库土坝坡面缝中出现渗漏，随后三天出现坍塌和大面积渗漏。
经过勘查就是由于主坝心墙在胶结卵石层接触面发生了接触冲刷破坏所引起的[9]。
由此可见渗透破坏对水工建筑物的安全影响非常大，所以进行系统性研究是十分必要的。
由渗透变形引起的渗透破坏有管涌破坏、流土破坏、接触冲刷破坏、接触流土破坏四种。
对于管涌、流土这两种破坏形式，国内外学者从产生机理、试验成果等方面进行了较为细致的研究,但接触冲刷的研究却相对较少，因为接触冲刷问题本身理论比较复杂，现场组织试验难度比较大，所以一般根据实际工程现场取样和水力相似采用室内试验研究。
由于接触冲刷破坏在接触面附近是三向应力状态问题，但在目前的试验设备条件下还难于对其进行模拟，本试验主要实现了对接触面法向压力状态的模拟。
通过自行研制的试验仪器对试样接触面添加法向应力，并通过试验模拟出了法向压力作用下接触冲刷破坏发生发展过程并试着进行破坏机理分析。
这是以往的接触冲刷试验所没有考虑过的，同时也是组织本试验的目的所在。
2 接触冲刷问题的研究现状接触冲刷是指流体沿着两种不同介质的接触面流动时，把其中颗粒层的细粒带走的现象，这里指的接触面，其方向是任意的[1]。
上下两层间的颗粒直径差异越大就越容易发生接触冲刷。
在实际水利工程中水流沿着两种介质界面流动，例如坝体与坝基的接触面或土坝心墙与基岩都容易发生接触冲刷破坏。
以前研究发现在砂砾石层与粘土层的交界面处最容易发生接触冲刷破坏，也最容易造成事故导致大坝的安全出现隐患或溃坝。
理论研究方面，接触冲刷是与土石坝渗流控制研究紧密结合在一起的，土石坝渗流控制理论布莱做出来很大的贡献[9]。
20世纪初，他首次提出了渗流控制的数学模型，明确提出了渗流控制中三要素即作用水头、防渗体的渗径长度及土的抗渗强度之间的本构关系。
同时布莱调查了印度的闸坝的破坏实例，根据调查的结果，他提出了布莱法则，布莱法则的实质是土体实际承受的水力比降与土体本身的抗渗强度相一致。
布莱法则起初是针对设计水闸底板长度提出的，但他并未考虑渗流在闸底板进出口处的水头损失，也未考虑地下轮廓有垂直的情况，所以布莱法则本身具有其局限性。
美国人莱恩通过调查建在土和砂基上的278座闸坝(其中150座遭破坏)实际运行情况，于1934年对布莱的理论提出修正。
他提出了将垂直段的地下轮廓长度换算为水平轮廓长度的方法，即以垂直段的轮廓长度为基准，采用加权的方法换算，使水平段的效应长度只有垂直段的三分之一。
20世纪50年代，邱加耶夫以流体力学求解渗流场为基础提出了确定水闸的地下轮廓长度的近似解法—阻力系数法。
该方法既考虑了闸底板地下轮廓进口和出口段的水头损失，也考虑了垂直段的水头损失，远优于莱恩的方法[8]。
试验研究方面，由于接触冲刷试验本身的复杂性，所以组织现场试验难度比较大，一般进行室内试验研究。
在布莱、莱恩等人的研究的基础上，我国学者尤其是南京水科院毛昶熙等通过室内试验和30座水闸资料的调查分析总结出了控制闸基水平段抗接触冲刷破坏的允许比降值，进一步发展和完善了接触冲刷的研究成果。
但其试验本身也存在着一定的局限性，由于接触冲刷问题本身是三向应力状态问题，并且存在着应力场与渗流场的相互耦合作用，因为当时的试验设备所限，只考虑了单一应力状态模拟，并没有考虑法向应力对接触冲刷的影响，但在实际工程中由于粘土心墙作用在混凝土底座或基岩上，因此法向应力对接触面渗透特性影响很大。
3 法向力作用下接触冲刷试验研究3.1 试验目的接触冲刷试验中，接触面的渗流特性不仅依赖相接触的两种介质自身的渗流特性，更依赖于接触面附近的结合程度。
也就是说，与接触面及附近介质的物理力学状态密切相关。
因此，对于接触面渗流特性的研究，其关键问题有两个方面：⑴接触面渗流介质与水力条件模拟；⑵接触面力学工作状态（物理力学状态）模拟。
对于第一个方面，可以通过针对实际工程条件的现场取样和水力相似，采用较大比尺模型得以解决。
对于接触面的物理力学模拟，实际工作条件极为复杂，在目前已有的实验设备下，还难于实现对接触面及附近介质的三向应力状态模拟。
本试验的创新点是实现了接触面法向压力的模拟，最终获得不同法向压力作用下接触面渗流描述关系，直接应用于心墙与岩基、心墙与岸坡接触面的渗透稳定性评价中。
3.2 试验仪器设计试验采用由河海大学渗流试验室自行设计的Φ10cm接触冲刷试验仪，如图4-1所示。
仪器整体主要由外筒、内筒、加压设备等组成。
外筒筒身、上下筒盖为有机玻璃体，透明，可以直接观察筒内试验过程。
外筒与内筒之间注满水并施加压力，主要目的在于给内筒试件外表面施加围压（接触面法向压力）。
内筒筒身、上筒盖也为有机玻璃体，透明，观察筒内土体试样和砼试样接触面间冲刷的发生与发展过程。
内筒分上中下三部分，下筒内由透水板、卵石、细砂石组成，主要目的使水流均匀作用于试件表面。
中筒采用乳胶膜包裹粘土和砼试样，并由围压作用使其紧密接触。
上筒与下筒构造基本相同,当测量下游区域无反滤保护条件下则不填充细砾石。
上下筒进出口各设有测压管，用以测量试样上下游实际水头差。
模型简图见图1 。
3.3 试验方法本试验主要研究渗透水流通过粘土与砼接触面发生的破坏, 选择1～2种土料（视所提供心墙土样干密度和含水量的情况而定），选用了西部某水电站粘土心墙的土料,粘土试样制好后不进行专门的饱和,直接开始试验，用以模拟建成后立即蓄水的情况。
试验开始前给内外筒之间注水并施加围压，此围压为施加在接触面上的法向压力。
开始试验，从内筒进水口对试样进行分级施加水头,由小逐级增大,控制0.01Mpa为一级，然后观察接触面处是否出现小气泡，水逐渐变浑浊，当内筒出水口流量突然增大，下游侧测压管突然上升又马上下降，则表明内外压力贯通，产生了接触冲刷破坏。
以围压0.10Mpa为例，其破坏曲线(渗压围压比值与单位流量关系曲线)如图2，可以看到在围压不变的条件下，随着渗压的增加，单位流量也增大，当达到图中渗压围压比值为0.948时，渗流量突变，这就是接触冲刷破坏的开始，之后随着渗压接着增大，流量成线性递增，直到试样完全破坏，此时内外压力相通，水浑，破坏试样见图3。
试验考虑不同组合下发生接触冲刷破坏对渗透系数和破坏坡降的影响，组合包括：⑴围压不同，考虑0.05Mpa、0.10Mpa、0.15Mpa、0.20Mpa四组；⑵土料填筑密度不同，粘土土料的干密度取β干=1.65 g·cm-3、β干=1.597 g·cm-3两种,含水量分别为20% 、22.3% ；⑶渗流出口有无反滤保护措施，主要采取上筒与试件接触处是否填充细砾石来反映下游侧是否采取反滤保护；⑷接触面光滑与粗糙，主要是在制样过程中接触面是否进行人工光滑和人工粗糙。
图 2 围压0.10Mpa 接触冲刷破坏曲线 图 3 破坏试样3.4 试验内容试验内容大体包括以下组合：（1） 试样条件相同（粘土料干密度和含水量相同，砼表面光滑），水力条件相同（下游侧均有反滤保护），比较不同围压作用下对接触冲刷的影响；（2） 试样条件相同（粘土料干密度和含水量相同，砼表面光滑），围压相同，比较下游侧有无反滤保护对接触冲刷的影响；（3） 围压相同，下游侧均有反滤保护，砼表面光滑，比较粘土料不同（干密度和含水量不同）对接触冲刷的影响；（4） 围压相同，下游侧均有反滤保护，粘土料相同，比较砼表面光滑和粗糙条件下对接触冲刷的影响；目前已经完成的组合如下：（1）试样条件相同，水力条件相同，比较不同围压作用试验考虑不同围压（垂直接触面的法向压力）条件对试样产生接触冲刷破坏的影响。
围压主要控制0.05Mpa 、0.10Mpa 、0.15Mpa 、0.20Mpa 四个级别。
以围压0.05Mpa 为例，首先由加压设备施加围压0.05Mp ，然后由从内筒进水口缓慢的，分级进水，由小到大，控制0.01Mpa 为一级，直到观察到内外压力相通，产生接触冲刷破坏为至。
分别记录下每一级下的渗透流量，上下游水头差，。
每一个围压条件下平行做三组试样。
通过比较分析，得出每个围压作用下试样产生接触冲刷破坏时破坏比降变化关系曲线。
结果列于图4 – 1。
接触冲刷破坏比降J5010015020000.050.10.150.2围压P (Mp)图 4 不同围压作用下渗透破坏比降关系曲线（2）试样条件相同，围压相同，比较下游侧有无反滤保护作用试验考虑同一围压作用下试样下游侧有无反滤保护对接触冲刷破坏的影响。
以围压0.10Mpa 为例，上筒通过是否填加细砾石来模拟下游侧是否有反滤保护的情况，试验步骤同上。
同一围压条件下，平行做三组试样，通过比较分析，得出同一围压作用下下游侧是否有反滤保护对试样发生接触冲刷破坏的极限渗透系数，渗透破坏比降的影响。
结果列于表 4 – 2。
表 1 相同围压下游侧有无反滤保护试验结果 温度:24。
C反滤保护围压P 土料ρd 含水量W 渗透系数K 渗透破坏J (Mpa) (g·cm -3)(%) （cm/s ） 有0.10 1.65 20 1～2×10-6 90.00 无0.10 1.65 20 4～6×10-6 83.90 3.5 试验结果分析通过试验可以得出以下几点结论：① 接触冲刷破坏应为三向应力作用问题，本次试验试着对接触面施加法向压力，并通过试验数据分析发现其对接触冲刷破坏有很大关系。
在实际工程中，尤其是在堆石坝心墙与混凝土盖板接触面承受了很大的法向压力，这是以往研究所没有考虑的，也是本次试验的创新点。
② 粘土试样与砼试样在接触面上发生冲刷破坏与施加的围压（垂直于接触面的向压力）有很大关系，并且通过试验结果证明，随着围压的增大，发生接触冲刷的破坏比降也增大，并且近似成线性递增。