高強(qiáng)度大體積混凝土材料特性研究

　　混凝土是一種由多相介質(zhì)組成的復(fù)合材料，具有不連續(xù)性、非均質(zhì)性的特點(diǎn)，在荷載作用下，其力學(xué)性質(zhì)、變形和破壞機(jī)理有很大離散性，并存在試件的尺寸效應(yīng)，這也正是大體積混凝土材料特性研究的困難所在。就高拱壩而言，對(duì)混凝土材料特性的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和合理利用，將極大地關(guān)系到工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。全面深入地開(kāi)展大體積混凝土的力學(xué)、變形、抗裂性能等特性研究，對(duì)高拱壩壩踵的開(kāi)裂機(jī)制和損傷斷裂機(jī)理進(jìn)行探討，可為高拱壩的設(shè)計(jì)和施工提供可靠的科學(xué)依據(jù)，并將對(duì)拱壩設(shè)計(jì)方法的完善和改進(jìn)、保證工程質(zhì)量、提高大壩安全度、節(jié)約混凝土原材料，節(jié)約工程投資都具有重大意義。

　　1　高強(qiáng)度大體積混凝土研究課題

　　拱壩強(qiáng)度安全的正確評(píng)價(jià)，必須從材料（混凝土、壩基巖體）的抗力特性與荷載作用效應(yīng)的仿真性研究著手。從目前大壩建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)分析，下述一些問(wèn)題，還需進(jìn)一步研究。

　　1.1　裂縫防治

　　近代高拱壩建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)表明：壩越來(lái)越高，拱圈弧度越來(lái)越平，壩體斷面越來(lái)越薄，混凝土澆筑強(qiáng)度日益加大，澆筑倉(cāng)面面積也不斷增加。所有這些變化都使壩體和混凝土澆筑塊的應(yīng)力增高，混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性及裂縫擴(kuò)展的危險(xiǎn)性亦加大。為了減少和防止大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的可能性，通常從兩方面著手，一是提高混凝土材料本身的抗力特性，二是減小外力、溫度、約束等作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的效應(yīng)。改善混凝土材料本身抗力特性首先應(yīng)研究混凝土各組分對(duì)抗力特性的影響，通過(guò)混凝土各組分的品種與質(zhì)量選擇、最佳摻量、最佳組合、最佳配合比等項(xiàng)目的確定，達(dá)到提高混凝土材料自身抗裂能力和變形性能的目的。即改變目前混凝土配合比主要以強(qiáng)度、抗?jié)B及耐久性為目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法，提出以抗裂為核心，全面改善混凝土各種物理力學(xué)性能的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以適應(yīng)高拱壩建設(shè)的各種特殊要求。

　　1.2　在地震作用下的力學(xué)與變形特性參數(shù)的確定

　　現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，已完全有可能對(duì)地震作用下的壩－地基－庫(kù)水共同作用的地震響應(yīng)作出精確求解，但精度與仿真性卻受到兩方面的制約：一是當(dāng)遠(yuǎn)場(chǎng)地基深部產(chǎn)生地震后，震波通過(guò)介質(zhì)的傳播，受到反射、折射及不均勻介質(zhì)與不規(guī)則地形的影響，壩址河谷地區(qū)地震地面運(yùn)動(dòng)呈非均勻分布，因此應(yīng)選用正確的計(jì)算模型來(lái)合理地反映地震地面運(yùn)動(dòng)的非均勻變化；另一個(gè)制約因素是對(duì)大體積混凝土在地震作用下的強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系還不十分了解，以往設(shè)計(jì)只能沿用國(guó)外依據(jù)少量試驗(yàn)所確定的

　　資料（如動(dòng)強(qiáng)度可提高30％，動(dòng)彈性模量可提高50％等），并基于經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)設(shè)計(jì)法來(lái)評(píng)價(jià)大壩抗震安全度。國(guó)內(nèi)對(duì)混凝土材料強(qiáng)度與變形的動(dòng)參數(shù)研究不多，且處于起始階段，動(dòng)載作用下混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系與斷裂特性研究尚屬空白，通常用于高拱壩的一些材料動(dòng)參數(shù)的合理性也難以通過(guò)工程實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。

　　我國(guó)高拱壩大多擬建于西南、西北地區(qū)，而這兩個(gè)地區(qū)均屬我國(guó)強(qiáng)震多發(fā)區(qū)，因此開(kāi)展對(duì)混凝土材料在地震作用下的應(yīng)力應(yīng)變特性研究，制定切合實(shí)際的高拱壩抗震安全度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，是高拱壩建設(shè)所急待解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　1.3　力學(xué)與變形的仿真

　　目前，拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)設(shè)計(jì)法，要求壩體最大應(yīng)力小于某一容許應(yīng)力值，容許應(yīng)力等于某一標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件在預(yù)定齡期的極限強(qiáng)度（拉、壓）除以一個(gè)經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)。經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)K是隨標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸和形狀不同而異，亦隨科技水平及施工水平的變化而變化。因此，采用容許應(yīng)力法進(jìn)行拱壩設(shè)計(jì)，用經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)評(píng)價(jià)大壩的強(qiáng)度安全，并不需要開(kāi)展對(duì)全級(jí)配混凝土大試件的強(qiáng)度特性研究，因?yàn)榘踩禂?shù)中已包含了試件尺寸效應(yīng)和粒徑效應(yīng)的影響。這種單一的、粗略的經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)，并不能反映大壩混凝土真實(shí)的抗力安全度，只能是一種數(shù)值上的安全感，它束縛了拱壩設(shè)計(jì)水平的提高。

　　當(dāng)前，對(duì)大壩安全度的評(píng)價(jià)的趨勢(shì)是向半經(jīng)驗(yàn)、半理論的設(shè)計(jì)方法過(guò)渡，用正常使用極限狀態(tài)的平穩(wěn)條件來(lái)評(píng)價(jià)大壩的安全。大壩強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則是控制在使大壩產(chǎn)生大變形或壩體裂縫開(kāi)始擴(kuò)展時(shí)，即大壩失效定義于材料（混凝土、巖基）產(chǎn)生塑性開(kāi)裂、裂縫擴(kuò)展，或是材料處于累積損傷狀態(tài)。材料的極限容許使用強(qiáng)度，只能是其極限強(qiáng)度（峰值強(qiáng)度）的某一分?jǐn)?shù)限值。因此，仿真的破壞全過(guò)程研究，材料的本構(gòu)關(guān)系以及定義于大體積混凝土正常工作狀態(tài)失效的極限容許使用強(qiáng)度的確定，就成為大壩安全評(píng)價(jià)必不可少的基本參數(shù)。

　　高拱壩設(shè)計(jì)的另一個(gè)趨勢(shì)是，既然高拱壩開(kāi)裂較難避免，關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制壩體裂縫的擴(kuò)展。拱壩局部拉應(yīng)力超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)并不會(huì)導(dǎo)致大壩立即失效，只要裂縫是穩(wěn)定的，大壩仍能安全運(yùn)行。三維非線(xiàn)性有限單元法提供了開(kāi)裂分析的手段，但分析成果的可靠性又依賴(lài)于對(duì)材料所假定的本構(gòu)模型，以往用通過(guò)濕篩處理后的混凝土小試件試驗(yàn)資料推出的混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系，難以仿真大體積混凝土受載的性態(tài)。因此，開(kāi)展對(duì)全級(jí)配混凝土試件強(qiáng)度和變形特性的宏觀研究，建立大小試件之間在破壞過(guò)程中各種特征點(diǎn)，如線(xiàn)彈性點(diǎn)、屈服點(diǎn)、峰值點(diǎn)的函數(shù)對(duì)比關(guān)系也就顯得特別重要。

　　1.4　開(kāi)裂機(jī)制與裂縫擴(kuò)張穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則

　　從細(xì)觀分析，混凝土是一種多相復(fù)合介質(zhì)，由于各種內(nèi)外原因，內(nèi)部總是存在一些細(xì)微裂隙和缺陷。這些細(xì)微裂隙本質(zhì)上是不連續(xù)的，是隨機(jī)偶然發(fā)生的，在外界環(huán)境改變（如溫度、濕度、荷載、動(dòng)力等）及基礎(chǔ)沉降等作用下，就會(huì)發(fā)展、擴(kuò)大、貫通，直到產(chǎn)生宏觀斷裂失穩(wěn)。混凝土的破壞過(guò)程，實(shí)際上就是這些內(nèi)部裂隙的萌生、發(fā)展、擴(kuò)張、貫通直至失穩(wěn)的過(guò)程，是一種局部應(yīng)力現(xiàn)象。對(duì)設(shè)計(jì)而言，重要的是需要判斷裂縫擴(kuò)展的可能性、擴(kuò)展條件、擴(kuò)展后果以及如何防止擴(kuò)展等。而損傷－斷裂力學(xué)正是研究混凝土裂縫擴(kuò)展行為及其發(fā)展過(guò)程的有力分析手段。

　　如何在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中引入損傷－斷裂因素進(jìn)行應(yīng)用分析，這在國(guó)內(nèi)外都只是處于起步階段。大壩開(kāi)裂可以代表一種局部破壞，它預(yù)示將來(lái)可能導(dǎo)致大壩工作的失效，因此，開(kāi)展大體積混凝土損傷－斷裂特性的研究，是正確評(píng)價(jià)大壩的安全和耐久性所必須的。

　　2　高強(qiáng)度大體積混凝土研究?jī)?nèi)容與方法

　　2.1　配合比優(yōu)化研究

　　(1)結(jié)合二灘工程，開(kāi)展大體積混凝土原材料（水泥、骨料、摻合料及外加劑）的品質(zhì)因素、摻量及組合對(duì)大體積混凝土的抗壓、抗裂性能的分析，確定大體積混凝土抗裂性指標(biāo)評(píng)估的數(shù)學(xué)模型，建立混凝土配合比設(shè)計(jì)與抗裂指標(biāo)的關(guān)系。

　　(2)總結(jié)以往的資料，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，以混凝土的強(qiáng)度、變形和抗裂等性能為綜合指標(biāo)，建立配合比設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，并編制混凝土抗裂優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)程序。

　　(3)結(jié)合二灘工程施工，選擇最優(yōu)配合比，用編制的程序驗(yàn)證其抗裂性能，并通過(guò)澆筑塊溫度應(yīng)力的核算，驗(yàn)證所推薦配合成分的合理性，使其符合大體積混凝土應(yīng)具有高強(qiáng)、中彈、低熱的要求。

　　2.2　動(dòng)態(tài)強(qiáng)度特性研究

　　(1)進(jìn)行混凝土在動(dòng)力(地震)荷載作用下的破壞機(jī)制研究。通過(guò)改變應(yīng)變速率、低周反復(fù)加載、在振動(dòng)臺(tái)上模擬加載過(guò)程等試驗(yàn)方法的研究，確定混凝土材料動(dòng)參數(shù)的仿真試驗(yàn)方法。

　　(2)在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出大體積混凝土在地震荷載作用下，材料的極限強(qiáng)度（拉、壓）、動(dòng)彈性模量與泊松比、比例極限與屈服極限及動(dòng)態(tài)斷裂參數(shù)。

　　(3)初步提出拱壩抗震設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)及抗震強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

　　2.3　全級(jí)配混凝土試件特性的試驗(yàn)研究

　　(1)進(jìn)行全級(jí)配混凝土試件的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法研究，包括試件形狀、尺寸、成型工藝、養(yǎng)護(hù)條件、加載方式等。通過(guò)試驗(yàn)研究，提出全級(jí)配混凝土試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的建議。

　　(2)開(kāi)展全級(jí)配混凝土試件的系列性試驗(yàn)。確定混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)上升段范圍內(nèi)的各種特征點(diǎn)，以及它們與濕篩小試件之間對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。

　　(3)開(kāi)展對(duì)全級(jí)配試件試驗(yàn)資料的小子樣統(tǒng)計(jì)技術(shù)研究，以便從小子樣或極小子樣資料推斷大體積混凝土的本構(gòu)關(guān)系。

　　(4)采用細(xì)觀力學(xué)的分析方法，對(duì)混凝土宏觀力學(xué)特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。此研究可作為擴(kuò)大樣本的另一手段，也可作為推斷大小試件之間函數(shù)關(guān)系的一種輔助方法，以及作為多軸全級(jí)配試驗(yàn)的替代手段。

　　(5)根據(jù)試驗(yàn)成果，提出大體積混凝土容許使用強(qiáng)度和強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

　　2.4　損傷—斷裂特性研究

　　(1)系統(tǒng)開(kāi)展混凝土損傷—斷裂特性的試驗(yàn)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)成果，探求混凝土的損傷、斷裂機(jī)理，確定復(fù)合型裂縫擴(kuò)展的宏觀判據(jù)和開(kāi)裂評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，建立能反映大體積混凝土損傷斷裂特性的本構(gòu)關(guān)系。

　　(2)用細(xì)觀力學(xué)理論模型分析損傷的擴(kuò)展，建立裂縫擴(kuò)展模型。用分?jǐn)?shù)維理論建立裂縫尖端過(guò)程區(qū)的損傷特性、過(guò)程區(qū)與斷裂能、斷裂韌度的關(guān)系，以及用分?jǐn)?shù)維方法建立非線(xiàn)性斷裂能的尺寸效應(yīng)。

　　(3)通過(guò)對(duì)概率模型和分布模型的分析，推斷大體積混凝土的斷裂參數(shù)，以解決單一型和復(fù)合型斷裂韌度的尺寸效應(yīng)。

　　(4)用損傷斷裂理論探討大壩澆筑塊溫控標(biāo)準(zhǔn)。

　　(5)研究三維非線(xiàn)性損傷－斷裂有限元分析程序；核算二灘大壩壩踵開(kāi)裂可能性及開(kāi)裂后的穩(wěn)定性，并進(jìn)一步探討高拱壩壩踵開(kāi)裂機(jī)理。

　　3　主要成果

　　3.1　在我國(guó)首次建立了高拱壩混凝土抗裂優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)系統(tǒng)

　　該配合比的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要有兩大特點(diǎn)：一是以提高壩體混凝土抗裂性能為主要目標(biāo)，通過(guò)配合比的調(diào)整，提高混凝土的綜合性能，改變了過(guò)去以強(qiáng)度指標(biāo)和耐久性為目標(biāo)的傳統(tǒng)配合比設(shè)計(jì)方法；二是通過(guò)計(jì)算機(jī)的分析計(jì)算來(lái)代替大量的試驗(yàn)室拌和工作，初步尋求較合理的混凝土各組分的配合比例，以滿(mǎn)足高拱壩的特殊需要。該優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：

　　(1)在研究了壩體混凝土合理的抗裂性能評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立起混凝土各組分的品質(zhì)、含量與抗裂評(píng)估指標(biāo)之間影響關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。該模型反映了混凝土抗裂有利的和不利的各種因素，綜合體現(xiàn)了在不計(jì)入環(huán)境條件（氣溫、基礎(chǔ)約束等）下，混凝土自身抵抗水化熱溫度應(yīng)力的能力。

　　(2)通過(guò)對(duì)以往工程資料的分析與總結(jié)，建立了混凝土配合比設(shè)計(jì)的資料數(shù)據(jù)庫(kù)，供配合比設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。

　　(3)以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在豐富的數(shù)據(jù)資料庫(kù)支持下，研制了我國(guó)第一個(gè)大體積混凝土抗裂配合比設(shè)計(jì)程序。該程序采用菜單結(jié)構(gòu)和功能選擇方式，模塊化拼裝，通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)干預(yù)分析計(jì)算，具有混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)的雛形。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)可在有資料或缺資料（借用資料庫(kù)資料）情況下，用計(jì)算機(jī)選擇符合高拱壩設(shè)計(jì)要求的混凝土最優(yōu)配合比，可對(duì)已知配合比成分進(jìn)行優(yōu)劣評(píng)價(jià)。這在國(guó)內(nèi)外均屬開(kāi)創(chuàng)性的研究。該程序還針對(duì)二灘工程施工與監(jiān)理的需要，推薦了優(yōu)化的混凝土配合比，通過(guò)對(duì)壩塊溫度應(yīng)力的核算，驗(yàn)證了推薦配合比的合理性。

　　3.2　在國(guó)內(nèi)首次對(duì)地震作用下壩體混凝土特性參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究

　　(1)在總結(jié)國(guó)內(nèi)外資料和大量摸索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了改變應(yīng)變速率、低周循環(huán)加載和在振動(dòng)臺(tái)上模擬結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)等探求材料動(dòng)力參數(shù)的試驗(yàn)方法。本次試驗(yàn)研究的關(guān)鍵是為了獲得動(dòng)態(tài)應(yīng)力～應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線(xiàn)，以及真實(shí)模擬動(dòng)應(yīng)力。此應(yīng)力是由于結(jié)構(gòu)物因地震反應(yīng)激發(fā)的自身慣性力效應(yīng)，這種效應(yīng)有別于沖擊荷載，也不同于疲勞荷載。

　　(2)通過(guò)試驗(yàn)研究，探討了在地震作用下，混凝土動(dòng)態(tài)強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、阻尼等特性參數(shù)的變化規(guī)律，以及動(dòng)力破壞機(jī)理和試件尺寸效應(yīng)等。

　　(3)在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，提出混凝土動(dòng)參數(shù)取值建議。研究表明，大體積混凝土動(dòng)強(qiáng)度提高幅度與加載速率、建筑物結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)特性有關(guān)。當(dāng)大壩自振頻率在1Hz左右時(shí)，目前規(guī)范建議的混凝土動(dòng)強(qiáng)度可比靜強(qiáng)度提高30％的指標(biāo)是偏于不安全的。

　　3.3　完成了全級(jí)配混凝土破壞全過(guò)程的仿真性研究

　　(1)首次制定了全級(jí)配混凝土試件的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，為統(tǒng)一我國(guó)大壩全級(jí)配混凝土試驗(yàn)、建立我國(guó)全級(jí)配混凝土試驗(yàn)規(guī)程奠定了基礎(chǔ)。

　　(2)首次全面、系統(tǒng)地進(jìn)行了全級(jí)配混凝土試件的應(yīng)力～應(yīng)變?nèi)^(guò)程（主要是硬化上升段過(guò)程）的試驗(yàn)研究，提出了大體積混凝土容許使用強(qiáng)度的建議，為深入開(kāi)展按正常使用極限平衡條件評(píng)價(jià)大壩強(qiáng)度設(shè)計(jì)法提供了可靠的依據(jù)。

　　(3)全級(jí)配混凝土試驗(yàn)資料的小子樣統(tǒng)計(jì)分析方法研究，從理論上解決了大試件的最小樣本容量問(wèn)題，同時(shí)也解決了借助小試件資料推斷大試件特性的置信限問(wèn)題，為今后繼續(xù)開(kāi)展全級(jí)配混凝土研究提供了科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析手段。

　　(4)探索了混凝土力學(xué)特性的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，研制了模擬混凝土宏觀力學(xué)特性的計(jì)算模型和計(jì)算程序，開(kāi)辟了混凝土試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的研究途徑，在較少試驗(yàn)基礎(chǔ)上，即可獲得可信的試驗(yàn)成果，有助于對(duì)混凝土材料特性的研究和認(rèn)識(shí)。

　　(5)建立了考慮試件尺寸影響的主應(yīng)力空間與八面體應(yīng)力空間的雙軸拉壓狀態(tài)破壞準(zhǔn)則，對(duì)高拱壩按雙軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和制定拱壩宏觀容許拉應(yīng)力有重要的參考價(jià)值。

　　3.4　豐富了混凝土損傷斷裂理論

　　壩踵開(kāi)裂可能性及開(kāi)裂后裂縫演化和穩(wěn)定性的追蹤判斷分析，是本項(xiàng)研究的關(guān)鍵技術(shù)。研究成果主要反映在：

　　(1)從理論上（包括細(xì)觀力學(xué)理論模型）分析探討了混凝土損傷－復(fù)合斷裂的裂縫尖端過(guò)程區(qū)的損傷特性、演化模型、本構(gòu)方程、失效模型和強(qiáng)度理論，為大壩壩踵開(kāi)裂分析計(jì)算提供了理論依據(jù)。

　　(2)通過(guò)系列試驗(yàn)、概率模型與分布模型的統(tǒng)計(jì)推斷、復(fù)合型斷裂能分離、分形幾何理論運(yùn)用等不同的途徑與方法，解決了斷裂能與斷裂韌度的尺寸效應(yīng)問(wèn)題，得出了能反映大體積混凝土各種損傷—復(fù)合斷裂的參數(shù)與本構(gòu)關(guān)系，解決了將斷裂力學(xué)實(shí)際運(yùn)用于水工建筑物進(jìn)行損傷—斷裂—裂縫擴(kuò)展的追蹤分析。

　　(3)研制了大壩開(kāi)裂分析的損傷—斷裂三維非線(xiàn)性有限元程序（位移協(xié)調(diào)開(kāi)裂元子結(jié)構(gòu)有限元分析程序）和藕合損傷—斷裂有限元分析程序。這批程序與通常的三維非線(xiàn)性有限元程序的根本區(qū)別就在于，充分考慮了材料軟化特性的影響，即在微裂紋區(qū)反映傳遞應(yīng)力效應(yīng)，因此更能反映混凝土受力特性。

　　(4)結(jié)合二灘工程運(yùn)用損傷—斷裂力學(xué)理論，探討了混凝土澆筑塊溫度控制標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，并開(kāi)發(fā)了不穩(wěn)定溫度場(chǎng)、溫度徐變應(yīng)力、非線(xiàn)性斷裂力學(xué)及損傷力學(xué)的有限元分析程序。分析表明，采用損傷—斷裂力學(xué)分析時(shí)，容許溫差可適當(dāng)放寬。

　　(5)結(jié)合二灘工程，對(duì)二灘拱壩壩踵穩(wěn)定性進(jìn)行了核算。計(jì)算表明：二灘拱壩上游壩踵局部開(kāi)裂是難以避免的；壩踵開(kāi)裂最大深度約為壩底寬的1／6，不會(huì)危及防滲設(shè)施；上游壩踵局部開(kāi)裂對(duì)大壩強(qiáng)度安全和整體穩(wěn)定沒(méi)有任何影響。上述計(jì)算結(jié)果比過(guò)去非線(xiàn)性有限元分析更可靠，對(duì)最終評(píng)定二灘拱壩強(qiáng)度與穩(wěn)定安全都有極大的指導(dǎo)作用。

　　3.5　發(fā)展和提高了混凝土材料的試驗(yàn)技術(shù)

　　本研究以宏觀與細(xì)觀的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，而試驗(yàn)又以全級(jí)配混凝土試件為主、以應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^(guò)程為主，因此試驗(yàn)技術(shù)與量測(cè)技術(shù)的難度較大。如65cm立方體試件的單軸受壓全過(guò)程試驗(yàn)與量測(cè)、45cm×45cm×250cm試件的軸拉全過(guò)程試驗(yàn)、90cm×45cm×420cm試件的三點(diǎn)彎曲斷裂試驗(yàn)、壓汞測(cè)孔技術(shù)量測(cè)混凝土的細(xì)觀孔隙、斷裂微裂縫區(qū)長(zhǎng)度的實(shí)測(cè)等，在國(guó)內(nèi)均是首次或少見(jiàn)的。

　　4　結(jié)　語(yǔ)

　　本研究是針對(duì)二灘工程的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題而開(kāi)展的，一些材料試驗(yàn)主要也是結(jié)合二灘施工進(jìn)行的，例如骨料品質(zhì)因素影響、混凝土優(yōu)化配合比、壩踵開(kāi)裂穩(wěn)定性復(fù)核等，因此，部分中間研究成果已經(jīng)在施工中得到應(yīng)用。

　　混凝土骨料品質(zhì)因素影響分析試驗(yàn)表明，粗骨料采用基礎(chǔ)開(kāi)挖棄料（采用合格棄渣料為二灘招標(biāo)文件所肯定），每立方米混凝土需多用約20kg膠凝材料。

　　在配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)中，推薦配合比對(duì)確定二灘混凝土配合比有指導(dǎo)與參考作用。目前，二灘工程采用的混凝土配合比，接近于所推薦的優(yōu)化配合比，與二灘招標(biāo)文件推薦的配合比相比，每立方米混凝土水泥用量減少了約35kg，且混凝土綜合性能得到改善。

　　壩踵開(kāi)裂斷裂分析核算表明，二灘大壩設(shè)計(jì)合理，大壩強(qiáng)度安全得到保證，整體穩(wěn)定基本不受壩踵局部開(kāi)裂影響。