【www.zhangdahai.com--其他范文】
刘 辛，李友彬，刘 磊，廖仕信，刘 涛
(1.贵州新中水工程有限公司，贵州 贵阳 550005；
2.贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025)
高填充自密实混凝土砌石坝筑坝新技术广泛应用于水利水电工程等行业，具有环境友好、节能环保、工艺简单、经济性好等优点。超声回弹综合法是利用超声仪和回弹仪，检测混凝土的声速值和回弹值推定混凝土强度和匀质性，该方法具有不破坏结构，不影响使用性能等特点。
本文对高填充自密实混凝土砌石坝试验仓及对切割加工高填充自密实混凝土砌石坝大试件进行超声回弹试验，分析大粒径砌石和自密实混凝土组成形式、大试件各相所占比例及大试件尺寸效应等对高填充自密实混凝土砌石坝受力及均匀性、密实度的影响。
高填充自密实混凝土砌石坝是一种典型的复合材料，理论上具备2个特征：
(1)受力时主要由高弹性、高模量的组分大粒径砌石承受荷载。低弹性、低模量组分高填充自密实混凝土主要传递荷载。
(2)大粒径砌石与高填充自密实混凝土组合应有足够的结合强度，保证高填充自密实混凝土所承受的荷载能传递给大粒径砌石，理论上要求能降低脆性破坏的概率。
声波速度是岩体及其大体积混凝土物理力学性质的重要指标。高填充自密实混凝土砌石坝声波速度不仅取决于堆石与自密实混凝土本身的强度，而且还与堆石和自密实混凝土的粘接程度，高填充自密实混凝土砌石坝内部密实度，有无孔洞等有着密切的关系。因此，采用超声波和回弹法检测高填充自密实混凝土砌石坝，可以很好地反应均匀性、密实度和强度等评价指标。
本试验研究高填充自密实混凝土为C9015W6F50，其中大粒径砌石体积比例51%，高填充自密实混凝土填充体积比例49%。
3.1 超声回弹试验
本研究开展现场试验仓及大试件室内综合法试验，相关数据如图1—3所示，见表1—3。
图1 超声回弹综合法检测高填充自密实混凝土砌石坝试验仓
图2 大试件超声试验统计
图3 大试件回弹试验统计
表1 超声回弹值和切割大试件强度值对应关系
(续表)
表2 超声回弹综合法检测试验数值
表3 试验数值分布
3.2 试验现象及数据分析
在超声回弹综合法试验中，由于大粒径砌石体积比例一般大于50%，切割大试件每个面基本都有大粒径砌石断面并占比较大面积。对试验仓及大试件按规程要求从选定的测区进行回弹试验时，不可避免回弹在大粒径砌石表面，采集的较大的数值实际是大粒径砌石的硬度，导致回弹值数理统计偏高造成数据失真。
在声波试验时，选择良好耦合剂，采用对测法进行声波检测，容易找到首波并采集完整的波形。数据显示大部分波形声学参数无异常，每个完整波形由多个不同波幅的短波形组成，分析波幅大者是大粒径砌石，波幅小者是高填充自密实混凝土，短波形间平滑连接基本上没有异常值存在，说明大粒径砌石和高填充自密实混凝土填充密实。也存在少部分波形存在声学参数轻微异常、波形轻微畸变，说明高填充自密实混凝土砌石坝内部随机分布空隙和裂纹、存在气泡和隐缝，断面可见大粒径砌石和高填充自密实混凝土局部填充不密实、包裹不紧密。通过切割及可视化分析，高填充自密实混凝土砌石坝内部确实存在较小缺陷，局部大粒径砌石搭接处有空洞，大粒径砌石和大粒径砌石的颗粒间接触面积较大处高填充自密实混凝土填充效果较差，没有完全充填密实。通过重点对异常局部核查和分析力学试验数值高于平均值，不影响高填充自密实混凝土砌石坝整体密实度和力学性能。
本文分析，高填充自密实混凝土砌石坝回弹推定值平均值为23.0MPa，波速推定值平均值为3500m/s，声波法检测基本能判定高填充自密实混凝土砌石坝的匀质性和密实度，高填充自密实混凝土砌石坝结构上理解为骨架密实型复合材料符合其特征。
3.3 推导高填充自密实混凝土砌石坝超声回弹综合法测强曲线
本研究运用全国统一测强曲线相关公式推导高填充自密实混凝土砌石坝测强曲线，满足多元非线性幂函数方程，见公式(1)：
(1)
通过OriginPro和Excel软件程序计算得表4：
表4 测强曲线回归方程系数
则综合法测强曲线回归方程为公式(2)：
(2)
在本研究中，声波速度是岩体及其大体积混凝土物理力学性质的重要指标。声波速度不仅取决于大粒径块石体与混凝土本身的强度，还与混凝土和大粒径块石料的粘接程度，高填充自密实混凝土砌石坝内部密实度，有无孔洞等有着密切的关系。因此，利用超声波检测高填充自密实混凝土砌石坝，可以很好的反应出高填充自密实混凝土砌石坝的强度与密实度指标。因此，高填充自密实混凝土砌石坝的试验数据中波速分布较均匀，波速稳定，无明显跳跃，无大范围波动，说明高填充自密实混凝土砌石坝填充密实，均质性较好，推定强度稳定。
本研究从工程角度出发立足于解决应用的问题。首先高填充自密实混凝土砌石坝是一种中国工程人员自主创造的新型筑坝技术，具备很多优点，工程应用广泛，但区别于常规混凝土坝；
其次，由于大粒径砌石粒径很大，没有更大的压力机能对高填充自密实混凝土砌石坝原型试验仓进行试验(目前最大为3000吨压力机，贵州只有1000吨压力机)，规程采用高填充自密实混凝土强度代表高填充自密实混凝土砌石坝强度需要进一步再验证，对于高填充自密实混凝土砌石坝物理力学性能的检测应该不能沿用试件统一为150mm的思路；
最后，切割技术是对高填充自密实混凝土砌石坝原型试验仓的分解，尝试由大试件强度再反演分析试验仓的受力性能，采集足够多切割大试件样本，强度值将会趋近高填充自密实混凝土砌石坝复合材料最不利强度下限值，找到规律可以更加接近高填充自密实混凝土砌石坝的本质特征。
(1)高填充自密实混凝土砌石坝回弹推定值满足要求，但是数值范围离散。
(2)高填充自密实混凝土砌石坝大粒径砌石空隙保证密实，实现填充、包裹、机械咬合和传递荷载。波速在1690～5280m/s间分布，数值范围离散，但3500m/s以上波速所占比例较大。
(3)可以采用声波法评定高填充自密实混凝土砌石坝的匀质性和密实度。回弹法检测误差较大，不宜单独采用回弹法判定其强度推定值。
猜你喜欢 综合法声波粒径 大空隙透水铺装基层碎石抗压碎性能的试验和计算南京航空航天大学学报(2022年4期)2022-08-30国六柴油机不同粒径颗粒物排放特性差异汽车实用技术(2022年15期)2022-08-19结冰风洞过冷大水滴粒径测量初步研究实验流体力学(2021年3期)2021-07-15计径效率试验粒径的分析与对比汽车零部件(2020年9期)2020-09-27声波杀手小猕猴智力画刊(2017年6期)2017-07-03声波实验小溪流（画刊）(2017年5期)2017-06-15如影随形的综合法高中生学习·高三版(2017年5期)2017-05-13如影随形的综合法高中生学习·高二版(2017年5期)2017-05-13漫话“分析法”与“综合法”新高考·高二数学(2015年3期)2015-08-19“隐身 金字塔”少年科学(2015年2期)2015-08-12本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0430/591452.html
