混凝土水力劈裂的数值模拟
水力压裂裂缝启裂扩展数值模拟
水力压裂裂缝启裂扩展数值模拟何泽轩【摘要】水力压裂过程中对裂缝的启裂和扩展的研究有重大的理论意义.本论文利用Franc2D/L软件,它一方面克服了其他有限元软件需要不断手动划分网格的缺点,另一方面也保证了裂缝尖端参数的精度.本文所要做的第一步是要建立模型,再对水力压裂过程中,裂缝的启裂和扩展进行数值模拟.通过数值模拟,得到了压裂过程中人工裂缝周围地应力的分布,为更好地进行体积压裂裂缝受力分析奠定了基础.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)008【总页数】4页(P58-61)【关键词】水力压裂;数值模拟;Franc2D/L;裂缝启裂扩展【作者】何泽轩【作者单位】西安石油大学,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE357.14在全球油气勘探程度持续增长的条件下，传统常规石油天然气被发现的数量在减少，而且规模同样亦在缩减[1]。
依据我国的资源开采现状，对石油天然气的常规勘探基本上已经趋于稳定，若想要增大开采量，还是有些难度的，除此之外，我国非常规的汽油资源还是挺丰富的，但是还有待于大规模开发[2]。
参考以往的研究成果，纵观国内外，水力压裂对非常规油气田的开发明显是一个非常有效的手段[3，4]。
因此针对非常规储层水力压裂后裂缝的启裂情况、裂缝的形成和裂缝进一步扩展方面进行数值模拟研究，了解在压裂前后裂缝周围的应力状况，以便对水力压裂裂缝的整个形成过程有一个更好的理解。
将地层看成无限大，各项均质的理想线弹性岩体，在建立模型时，作出以下几个假设：（1）水力裂缝在地层中的延伸情况可以归结为平面应变问题；（2）根据地层中的地应力状态，可以忽略垂向应力的作用；（3）忽略井筒造成周围附近的地应力场变化，以及压裂液在地层中的渗透和滤失作用造成的压力损失。
通过以上的假设条件，本文建立二维平面模型，模型大小设置为200 m×200 m，最小水平主应力（Ph）方向为坐标轴中的x方向，最大水平主应力（PH）方向为坐标轴中的y方向，通过Franc2D/L自带的CASCA软件建立好有限元模型后，导入Franc2D/L软件。
混凝土损伤塑性模型的楔入劈拉数值模拟
建立混凝 土和其他准 脆性 材料 结构模 型 ， 用各 向同性 弹 采
性损伤结合各 向同性拉 伸和压缩塑性 理论来 表征 混凝土 的 非弹性行为 。模型为连续 的、 于塑性 的混凝 土损伤模 型 ， 基
它假定混凝土材料 主要 因拉伸开裂 和压缩 破碎 而破坏 。屈
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｂ Ｑ Ｓ ｃｎ ｒｔ； ａ ａｅ ｌ ｔ ｉ ； ｅｇ ｐｉ； Ｅ ｎ ｌ ｉ ｙ ｗ ｒ ｓ Ａ Ａ Ｕ ； ｏｃｅ ｄ ｍ ｇｄｐａ ｉ ｔ ｗ ｄ ｅｓｌ Ｆ Ｍ ａａ ｓ ｅ ｓｃｙ ｔ ｙｓ
混凝土的力 学性 能受很 多因素影 响 ， 十分复 杂 ， 目前主 要采用试验 以及 数值模拟 的方法对 其进行 研究 。通 过试验 得 到的结 果 比较直 观、 靠 ， 费用相 对较 高 ， 可 但 而且周 期往 往 比较长 ， 受试 验 条件 影 响也较 大 。随着近 些年计 算 机技 术和有 限元 数值 模 拟方 法 的大 力发 展 ， 借助 大型 的有 限元
张
华等 ： 混凝土损 伤塑性模 型的楔人劈拉数值模拟
５ ９
混凝 土损 伤 塑 性模 型 的楔 入 劈拉 数 值 模 拟
张 华 ， 赵 艳华
大连 １ ６ ２ ） １０ ４ （ 大连理工大学 国家海岸及近海工程重点实验室 。 辽宁
【 摘
要】 为了评估 Ａ Ａ Ｕ 中混凝土损伤塑性模型分析混凝土材料和构件静力性能的能力， ＢＱ Ｓ 先介绍了损
ｃ ｓ ｅ ｅ ｓ ｎ ｆ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｌｓ ｃ ｔ ｄ ｌｉ ｏ ｃ ｅ ｅｎ ｎ ｉ ｅ ｒａ ａｙ ｉ ｄ ｄ ｔｒ ｎ ｔ ｎ ｕ ｓ ｄ ｔ ｉ ｉ ｃ ｅ ｏ ａ ｇ ｄ ｐ ａ ｔ ｉ ｍｏ ｅ ｎ ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ ｌ ａ ｌ ｓｓａ ｅｅ ｍｉａ ｉ ｈ ｇ ｉｎ ｈ ｉ ｙ ｎ ｎ ｎ ｏ ｏ ｅ ｖ ｌ ｅ ｉ ｏ ｒ ｉａ ａ ａ ｔｒ ．Ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ ｕ ｔ ｅ ｘｅ ｓ ｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｔ ｎ Ｃ ｅ ｍａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｆ ｈ ａ ｕ ｎ ｓ ｍｅ ｃ ｉ ｃ ｌｐ ｒ ｍｅｅ ｔ ｔ ｓ ｈ ｒ ｆｒ ，ｆ ｒ ｒｅ ｔ ｎ ｉ ｎ ｒｍｏｉ ａ ｂ ｄ ａ ｅ ｈ ｏ ｏ ｎ ｏ ｅ ｓｕ ｙ ｎ ｔ ｔｄ ． ｈ
冲击作用下混凝土裂纹扩展试验研究及数值模拟
冲击作用下混凝土裂纹扩展试验研究及数值模拟张华;郭继鑫;傅玉珍;高群;王斌【摘要】采用改进的分离式霍普金森杆（SHPB）分别对混凝土无切槽平台巴西圆盘FBD（Flattened Brazilian Disc）、直切槽平台巴西圆盘CSTFBD（Cracked Straight-Through Flattened Brazilian Disc）试件进行不同应变率的径向劈裂试验，得出无切槽平台巴西圆盘的劈裂拉伸应力－径向应变曲线，以及三种不同强度等级混凝土的动态弹性模量、峰值应力、峰值应变、拉伸敏感系数的应变率效应。
此外，分析了不同角度预制裂纹对中心直裂纹巴西圆盘断裂韧性的影响以及复合裂纹的复合比与加载角度的关系。
采用ABAQUS中的扩展有限元法对劈裂冲击试验中的直切槽平台巴西圆盘的破坏过程进行了模拟，并且对试件的裂纹扩展和破坏机理进行了分析，将数值模拟得到的结果与试验结果进行对比，得到主裂纹的扩展趋势是一致的。
%The radial spitting crack tests were conducted by using improved separated Hopkinson pressure bar (SHPB)for a flattened Brazilian disc (FBD)and a cracked straight through flattened Brazilian disc (CSTFBD)under different stain rates.Splitting tensile stress-radial strain curves of the flattened Brazilian disc,and dynamic elastic modulus,peak stress,peak strain and tensile strain rate sensitive coefficient effects of concrete with three different strength grades were obtained.In addition,the influences of pre-crack with different angles on the fracture toughness of the cracked straight through flattened Brazilian disc and the relationship between composite ratio of mixed mode cracks and loading angle were analyzed.The crack propagation and failure mechanism were studied.The test results and those of numerical simulation with the extended FEmethod were compared.The results showed that the growth trends of cracks with tests are consistent with those of numerical simulation.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(035)017【总页数】6页(P107-112)【关键词】裂纹扩展;应变率;平台巴西圆盘;断裂韧性;Hopkinson杆【作者】张华;郭继鑫;傅玉珍;高群;王斌【作者单位】河海大学土木与交通学院，南京210098;河海大学土木与交通学院，南京 210098;河海大学土木与交通学院，南京 210098;江苏省建筑科学研究院有限公司，南京 210098;河海大学土木与交通学院，南京 210098【正文语种】中文【中图分类】O348;TU528混凝土的抗拉强度远远小于抗压强度，在实际工程应用中，混凝土通常是带裂纹工作的。
混凝土_型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的数值模拟
载对应的 KIP即为失稳断裂韧度 KuICn 。
212 数值计算过程 根据上节提出的裂缝扩展准则 ,在整个裂缝扩展过程中 ,外加荷载经历由 0 →Pini
→Pmax →下降的过程 。通过计算得到的每一步裂缝扩展的起裂荷载及其对应的裂缝口张开位移 ,就可
得到试件完整的 P2CMOD 曲线 。
当处于荷载上升段时 ,第 i 裂缝扩展步内 ,在 i - 1 步荷载 load ( i - 1) 的作用下 , KIP - KσI < KiInCi ,根 据扩展准则 ,裂缝不扩展 。在保持裂缝长度 a 不变的前提下 ,给荷载以人为设定微小增量Δ P ,直至使
a0ΠD
PmaxΠkN 试验值 计算值
CMODcΠμm 试验值 计算值
KuICnΠ(MPa·m1Π2 ) 试验值 计算值
acΠD 试验值 计算值
B1
01795
01383
51523
516
4519
5313
11361
1161
01436
01460
B3
01709
01442
41365
414
5111
5812
11308
01662
01376
51033
基于虚拟裂缝模型的混凝土裂缝扩展模拟方法
202019 年 第 6 期采用分离裂缝模型模拟混凝土裂缝扩展时，有限元网格需要不断地调整和再生成，这将导致新的节点拓扑的产生。
为此，本文探讨了基于虚拟裂缝模型的混凝土裂缝扩展模拟方法，通过非线性弹簧模拟虚拟裂缝的黏聚力，旨在避免裂缝扩展过程中有限元网格的不断剖分，提高计算效率和精度。
三点弯曲梁算例结果表明，本文所探讨的方法是合理和有效的。
自20世纪60年代以来，国内外学者在计算机模拟裂缝扩展方面做了很多工作，采用了[1]很多新方法。
有限元法作为强大的分析工具已经得到学术界的广泛认同。
断裂力学中的虚拟裂缝模型对裂缝扩展模拟采用分离网格节点来实现，在裂缝扩展过程中需对单元网格进行不断剖分，这将导致新的节点拓扑的产生，在计算效率和计算精度上都存在一定的缺陷。
本文在分析混凝土断裂过程区材料的软化特性基础上，运用非线性断裂力学模型描述其本构关系，探讨基于虚拟裂缝模型的裂缝自动扩展模拟方法，旨在避免裂缝扩展过程中有限元网格的不断剖分，提高计算效率和精度。
1 虚拟裂缝模型在混凝土宏观裂缝前端存在一个微裂缝区，随着荷载的增加在自由裂缝和微裂缝之间存在裂缝的亚临界扩展。
裂缝的亚临界扩展和微裂缝区合称为断裂过程区。
断裂过程区的存在减小了材料刚度，削弱了材料本身应力传递能力，这种现象就是混凝土的软化特性。
虚拟裂缝模型把裂缝分解为两部分：真实物理裂缝和虚拟裂缝。
前者表征宏观自由裂缝，裂缝面上不传递任何应力，而后者将带状裂缝区简化为一条分离裂缝，即虚拟裂缝。
虚拟裂缝面上可以传递应力，其上某点应力的大小与该点裂缝面的张开位移 之间存在确定的关系。
虚拟裂缝模型通过非线性断裂过程区在混凝土类准脆性材料的断裂分析中引入了基于应变软化机理的非线性本构模型，合理有效地对裂缝由微裂纹向宏观裂缝发展进行了描述，并且虚拟裂缝还表征了由于裂缝张开而出现的非线性连续位移。
裂缝张开位移与拉应力的软化关系是虚拟裂缝的核心内容。
为了数值计算的方便，一般将软化曲线简化成图1示的单直线模型或双直线[2]模型。
混凝土材料细观结构断裂数值模拟
混凝土材料细观结构断裂数值模拟α徐 菁,吴子燕(西北工业大学土木工程系,陕西西安 710072)摘 要:在细观层次上,应用蒙特卡洛法,在二维平面上建立了混凝土多边形骨料随机分布结构模型。
对该模型采用有限元方法,根据最大周向正应力准则,以混凝土三点弯曲梁试件为例,进行了开裂过程的模拟,得出了裂纹在基质、骨料及界面中的扩展路径。
仿真分析表明,混凝土试件的承载能力随着组成骨料粒径的不同而变化,文中对此进行了讨论。
关 键 词:混凝土,界面,断裂,有限元方法,数值模拟中图分类号:TU 501 文献标识码:A 文章编号:100022758(2003)0520556204 混凝土材料由于其自身诸多的优点,多年来一直在土木工程上广泛采用。
人们对于混凝土力学性质的研究已经进行了相当长的时间,在混凝土断裂方面完成了许多富有成效地工作,Park S W 等还对混凝土的动态性能进行了研究[1,2],目前混凝土类复合材料力学行为的研究大多建立在试验研究基础上。
但由于试验条件、方法、环境和材料本身的限制,有些试验很难进行,或者离散性太大,或者难于突破时间限制。
随着近年来计算机技术和测试设备的发展,用计算机模拟和预测材料结构的破坏过程已成为本学科目前的研究热点。
宏微观相结合研究,在90年代已发展成为主要学科方向之一。
从细观角度出发,混凝土可视为由水泥砂浆为基相,粗骨料为分散相的二相复合材料,是一种细观表现为非均质性的多相非金属脆性材料。
大量试验表明,其宏观力学性能与其骨科的分布、大小、形状以及各相异性的物理力学性能等许多因素有关。
因此,本文利用细观力学及断裂力学方法建立了一组细观模型,运用M atlab 软件对三点弯曲试件的破坏全过程进行了模拟。
并对由不同粒径的骨料组成的混凝土的承载能力,进行了初步的分析。
1 有限元模型1.1 骨料模拟目前工程上常用的混凝土以碎石混凝土居多,碎石混凝土在二维上表现为多边形,因此可以用随机分布的多边形来模拟梁构件横截面上骨料的分布。
混凝土断裂损伤数值分析及其应用
混凝土断裂损伤数值分析及其应用一、引言混凝土是目前建筑、交通、水利等领域中使用最广泛的材料之一。
在使用过程中，混凝土会受到多种外部力的作用，例如荷载、温度、湿度等，这些外部力可能会导致混凝土出现断裂损伤。
因此，对混凝土的断裂损伤数值分析具有重要的意义。
本文将探讨混凝土断裂损伤数值分析的原理及其应用。
二、混凝土断裂损伤数值分析的原理混凝土的断裂损伤数值分析是指通过数值模拟的方法，计算混凝土在受到外部力作用下的应力和应变分布，从而确定混凝土的断裂损伤程度。
其原理主要包括以下几个方面：1.材料本构方程混凝土的本构方程是描述混凝土应力和应变关系的数学模型。
常用的混凝土本构模型有弹性模型、弹塑性模型、本构模型等。
其中，弹性模型适用于小应变范围内的混凝土；弹塑性模型适用于中等应变范围内的混凝土；本构模型适用于大应变范围内的混凝土。
2.有限元方法有限元方法是一种通过将实体分割成有限个小单元，在每个小单元内建立数学模型，再对整个实体进行有限元组装的计算方法。
在混凝土断裂损伤数值分析中，有限元方法主要用于求解混凝土应力和应变的分布情况。
3.断裂准则断裂准则是指描述材料断裂破坏的数学模型。
常用的混凝土断裂准则有极限强度理论、最大剪应力理论、最大能量释放率理论等。
其中，极限强度理论适用于强度控制型断裂；最大剪应力理论适用于剪切型断裂；最大能量释放率理论适用于断裂过程中能量释放最大的情况。
三、混凝土断裂损伤数值分析的应用混凝土断裂损伤数值分析在实际工程中有着广泛的应用，以下是几个典型的应用场景：1.桥梁工程桥梁是交通工程中的重要组成部分，其承载能力对行车安全及运输效率有着重要的影响。
混凝土断裂损伤数值分析可用于评估桥梁在荷载作用下的承载能力，预测桥梁的破坏形式和破坏时刻，为桥梁的设计、改造和维护提供依据。
2.水利工程水利工程中的堤坝、水库等结构物也需要经常进行断裂损伤数值分析。
通过对混凝土结构物的应力和应变分布的计算，可以评估结构物的安全性，为工程的维护和改造提供技术支持。
混凝土组份的数值模拟及其性能分析
混凝土组份的数值模拟及其性能分析混凝土是一种重要的建筑材料，其强度、耐久性和可靠性都对建筑结构的承载能力和使用寿命产生重要影响。
为了更好地了解混凝土的性能，采用数值模拟技术可以预测混凝土的力学性能，从而更好地设计和优化混凝土结构，提高其可靠性和耐久性。
本文将对混凝土组份的数值模拟及其性能分析进行探讨。
一、混凝土组份的数值模拟1.1 有限元模拟方法有限元模拟方法是混凝土组份的数值模拟中最广泛应用的方法之一。
该方法基于物质力学原理和数字计算方法，将混凝土结构划分为离散的网格单元，并在每个网格内求解相应的方程组。
通过有限元分析，可以得到混凝土的应力、应变、变形和裂纹等相关信息，从而预测其力学性能。
1.2 计算流体力学模拟方法计算流体力学模拟方法是近年来发展起来的一种混凝土组份数值模拟方法。
该方法将混凝土视为一种流体，采用流体动力学算法求解其空气、水、固体颗粒等的流动和相互作用过程，在混凝土的力学性能预测中发挥着越来越重要的作用。
1.3 离散元模拟方法离散元模拟方法是一种基于微观颗粒运动学原理的混凝土组份数值模拟方法。
该方法将混凝土视为由许多颗粒组成的离散体系，并在每个颗粒间求解相互作用的力学和动力学方程。
通过离散元分析，可以得到混凝土颗粒的运动学、动力学和受力状态等信息，从而预测其力学性能。
二、混凝土性能分析2.1 压缩强度和抗拉强度压缩强度和抗拉强度是混凝土性能中最基本的两个指标之一，通常通过实验测量来确定。
数值模拟方法可以预测混凝土的压缩强度和抗拉强度，从而优化其配合比、控制其强度和耐久性。
2.2 变形和裂纹混凝土材料的变形和裂纹是混凝土结构在使用过程中非常重要的性能指标之一。
通过数值模拟方法，可以预测混凝土的变形和裂纹行为，从而优化其配合比和结构设计，提高混凝土结构的耐久性和可靠性。
2.3 疲劳性能混凝土材料在长期使用过程中经历的疲劳循环应力作用对其性能有着重要的影响。
通过数值模拟方法，可以预测混凝土在长期循环载荷下的疲劳性能，为结构耐久性的分析和改进提供依据和指导。
混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟_夏晓舟
混凝土细观上的破坏特性要采用扫描电镜等先进的实验设备进行测试, 只有加载和测试同时进行, 才能 反映该载荷水平下的损伤破坏情形, 所以试验需要精心设计且需花费大量人力和物力, 即便如此, 试验成果 仍然相对离散. 近年来, 随着计算机技术的高速发展, 以及图形软件和网格剖分软件的升级, 用数值实验进行 材料损伤破坏过程的研究已成为热点. 细观数值试验模型由原来的二维[ 1O8] 发展到三维, 由圆骨料[ 1O3] 发展 到椭圆骨料[ 4] 进而到任意多边形骨料[ 5O7] 模型, 由原来的密剖分圆形( 包括椭圆) 骨料[ 8] 到稀疏剖分骨料模 型, 这些模型均能满足精度要求. 对于三维问题, 映射网格方法[ 1O3, 6] 剖分的网格规模过大, 以目前的单机不 得不采用波前算法, 但该方法内、外存数据来回交换, 特别耗时. 为此, 本文采用渐变方式只在骨料表面密集 但在骨料内部可以变得稀疏的网格剖分方法, 既可以有效减少单元数目, 又能体现混凝土的细观构造特性, 借助细观有限元模型进行损伤破坏的追踪模拟及宏观性能的探讨.
材料 弹性模量/ MPa
骨料
52 000
水泥砂浆 26 000
泊松比 内聚力/ MPa
01 23 1010 01 20 310
摩擦角/ ( b)
70 50
强化模量/ MPa
弹脆性
2 500
验, 即界面破坏后, 假设裂缝均匀的充满整个单元空 间, 且沿裂缝垂直的方向的弹模折减一个系数, 相当
界面 混凝土
收稿日期: 2006O09O08 基金项目: 国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基 金重点资助项目 ( 50539090) ; 国家自然科 学 基金资助项目( 50679022) 作者简介: 夏晓舟( 1976 ) ) , 男, 江西泰和人, 博士, 主要从事混凝土细观破坏力学方面的研究.
混凝土受力性能的数值模拟研究
混凝土受力性能的数值模拟研究一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其力学性能直接影响到工程的安全可靠性。
数值模拟技术是目前研究混凝土受力性能的重要手段之一。
通过数值模拟可以对混凝土受力过程进行分析和预测，为工程设计和施工提供科学依据。
二、数值模拟方法目前常用的混凝土数值模拟方法有有限元方法、离散元方法和边界元方法等。
其中有限元方法是比较常用的一种方法，其优点在于适用范围广、计算精确度高、计算速度快等。
在进行混凝土数值模拟时，需要先建立混凝土的数学模型，模型的准确性和合理性直接影响到数值模拟结果的准确性和可靠性。
三、混凝土数学模型建立混凝土数学模型需要考虑混凝土的物理性质及其受力过程。
混凝土是一种非均质材料，其内部包含大量的孔隙和裂缝，因此需要考虑其非线性性。
常用的混凝土数学模型有弹性模型、弹塑性模型和本构模型等。
其中弹塑性模型是比较常用的一种模型，其可以考虑混凝土的弹性和塑性变形，并且可以考虑混凝土的蠕变性和损伤性。
四、混凝土数值模拟应用混凝土数值模拟应用广泛，主要应用于混凝土构件的设计和分析、混凝土的损伤分析和评估、混凝土的耐久性研究等。
其中混凝土构件的设计和分析是数值模拟的主要应用之一，可以通过数值模拟对混凝土构件在极限状态和耐久状态下的受力性能进行分析和预测。
五、数值模拟结果分析数值模拟结果分析是混凝土数值模拟研究中的重要环节。
通过对数值模拟结果进行分析可以得出混凝土受力过程中的各种参数和性能指标，如应力、应变、位移、破坏模式等。
同时也可以对混凝土的受力性能进行评估和优化，为工程实际应用提供科学依据。
六、数值模拟存在的问题及解决方案混凝土数值模拟研究中存在的问题主要包括数学模型准确性、计算精度和计算效率等方面。
为了解决这些问题，可以采用多种方法，如优化数学模型、提高计算精度和优化计算算法等。
同时需要结合实际工程情况和实验数据对模拟结果进行验证和修正。
七、结论混凝土数值模拟是目前研究混凝土受力性能的重要手段之一。
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关 键词 ：混凝 土坝 ； 混凝 土 断裂 ； 水 力劈 裂 ；裂缝 开展 ； 发 生机理 ；有 限元
中图分 类号 ： Ｔ Ｖ ６ ４ ２ ； Ｔ Ｂ １ １ ５ ． １ 文献标 志码 ：Ｂ
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ
．
Ｔｈ ｅ ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂｌ ｅ ｍ ｉ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｓ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ３ ４ ０ ／ ｊ ． ｃ ａ ｅ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ９
混凝 土水 力 劈 裂 的数 值 模 拟
金剑 ， 雷冬 ， 余 快
（ 河海大 学 力学与材料学 院， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ８ ）
摘要 ： 针 对混凝 土坝越 来越 高 ， 越 来越 容 易产 生水 力劈 裂的 问题 ， 总结 已有混 凝 土水 力劈 裂 问题 的 研 究成 果 ， 结合 水力劈 裂的发 生条 件 、 在 水压 作 用下 混凝 土裂缝 的 开展 以及 影 响水 力劈 裂作 用的 因
ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
Ｊ Ｉ Ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ，Ｌ Ｅ Ｉ Ｄｏ ｎ ｇ ，ＹＵ Ｋｕ ａ ｉ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ， Ｈ ｏ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｄ ａ ｍｓ ｂ ｅ ｉ ｎ ｇ ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂｌ ｅ ｍｓ ａ ｒ ｅ ｅ ａ ｓ ｉ ｌ ｙ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｒａ ｆ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｉｚ ｒ ｅ ｄ
第２ ３卷 第 １ 期
２ ０ １ ４年 ２月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ４
文 章编 号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ｌ 一 ０ ０ ４ ４ ． ０ ８
素， 探讨 水 力劈 裂数值模 拟 的方 法． 比较 有 限元 法 、 扩展 有 限元 法和 无单 元 法在 水 力劈 裂 数值 模 拟 问题应 用上 的优 点与 不足 ， 并分析 数值 模拟模 型建 立过 程 中参 数设 置 的差 别． 结 果表 明 ， 必 须从 坝 材料、 施 工 和水压 等 多方 面考虑 才能 确保 水力劈 裂数值 模 拟结 果 的可靠性 ．