裂缝是土石坝工程中常见的隐患和主要破坏类型。土石坝裂缝主要包括由不均匀沉降导致的坝体表面张拉裂缝和由楔劈水压力导致的心墙水力劈裂裂缝等。这些裂缝会导致土石坝防渗体破坏,因而认识压实黏土的拉伸特性和破坏机理对于土石坝工程的安全评价具有重要意义。
应用上述卧式三轴拉压仪,对糯扎渡高心墙堆石坝高塑性黏土料和双江口高心墙堆石坝心墙黏土料进行了不同室压下的三轴拉伸试验。三轴拉伸试验是指试样首先在一定室压下等向固结,然后保持室压不变,轴向应力逐渐减小直到破坏的试验过程。减载开始时,试样被轴向伸长,当σ3 < 0 时,试样中实际存在拉应力,最终可能发生拉伸破坏。
1 试验土料和试验方案
上述三轴拉伸试验中所用土料由中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院和成都勘测设计研究院提供。试验土料的基本物性指标及制样标准见表2。试验均为不饱和固结排气( 排水) 试验,加载速率为0. 02mm /min。为了加快试验排气( 排水) 的速度,专门在试样侧面放置了排气导管。
对糯扎渡高塑性黏土料进行了室压力σc =σ1 = 0、50、100、150、200、300、400、500kPa 的非饱和三轴拉伸试验。对双江口心墙黏土料进行了室压力σc = σ1 = 0、50、100、200、300、400kPa 的非饱和三轴拉伸试验。
2 试验步骤
(1) 配土。按照试验方案规定的含水量,称取一定量的土并均匀洒水,将土放于密封的塑料袋中,静置24 小时使水分分布均匀。复测土料的含水量,以确定其是否达到试验要求。
(2) 制样。分四层击实制样,控制每层高度25mm,层间打毛。制样完毕后拆掉模具,并用环氧结构胶将试样两端与传力板黏结,静置6 ~ 8 小时,使环氧胶达到最高强度。环氧胶的强度远高于压实黏土的抗拉强度。
(3) 装样。先将试样与前端试样帽连接,套上乳胶膜,之后连接另一端试样帽,最后将乳胶膜与试样帽两端绑扎好。将装好的试样水平放在压力室内的支架上,连接前后活塞杆,同时微调支架高度使试样可以顺畅地水平移动,将压力室后盖盖好。
(4) 固结及加载。压力室充满水后,进行加压固结10 ~ 12 小时。之后连接活塞杆与力传感器。架设位移传感器,同时打开数据采集系统,调整位移传感器和力传感器取一个合理的初始值。打开加载电机,按合适的加载速度进行匀速加载 。2100433B