【導(dǎo)讀】通混凝土的一半甚至更少，它采用碾壓震動(dòng)機(jī)械進(jìn)行震動(dòng)壓實(shí)。工要求，所以它工程上特別是大壩建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛，因此對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行深入研究。通過對(duì)不同試件劈拉結(jié)果的對(duì)比分析，得出結(jié)論。1）碾壓混凝土存在尺寸效應(yīng)，其總體規(guī)律與普通混凝土是相同的。[1]孫恭堯,王三一,馮樹榮.高碾壓混凝土重力壩[M].北京:中國(guó)電力出版社,20xx.[3]成方,安冬英,林長(zhǎng)農(nóng).碾壓混凝土層面極限拉伸試驗(yàn)研究[J].紅水河,20xx,20:62-65.[6]沈英,曾昭揚(yáng),周立峰.碾壓混凝土壩層面剪切斷裂分析[J].力學(xué)學(xué)報(bào),1994,26:679-689.[7]金庭節(jié).龍灘高壩碾壓混凝土的層間抗剪強(qiáng)度參數(shù)[J].紅水河,1995,14:12-17.[8]曾昭揚(yáng),王燕生.高碾壓混凝土拱壩誘導(dǎo)縫和橫縫布置研究[R].北京:清華大學(xué),1998.[11]王智文.碾壓混凝土拱壩誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度試驗(yàn)研究與分析[D].大連:大連理工大學(xué),20xx.本人答辯（評(píng)閱）資格。

　　

【正文】 al Insity Correlation Method， DICM)等，其基本原理是匹配物體表面不同變形條件下的數(shù)字化散斑圖像上的幾何點(diǎn)，跟蹤點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置從而獲得物體表面變形信息。數(shù)字散斑圖像是數(shù)字化的散斑場(chǎng)。散斑場(chǎng)是一種圖像顏色強(qiáng)度高度隨機(jī)分布的結(jié)構(gòu)，其統(tǒng)計(jì)特性表明圖像中一個(gè)點(diǎn)一定大小鄰域內(nèi)的散斑圖案作為整體唯一地區(qū)別于 圖像中其他任何點(diǎn)鄰域內(nèi)的散斑圖案，這是散斑場(chǎng)用來表征點(diǎn)的位置的理論依據(jù)。散斑場(chǎng)可由激光照射漫反射表面后干涉產(chǎn)生，也可由人工散斑化的方法制作，甚至某些材料表面的自然紋理可直接當(dāng)成散斑場(chǎng)。 數(shù)字散斑相關(guān)的基本原理 在數(shù)字散斑相關(guān)法中，用一束激光照明被測(cè)物體表面并拍攝物面變形前后的散斑圖像。被激光照明的物體可以看作表面粗糙的漫反射體，表面上每一點(diǎn)都可以看作互相獨(dú)立的散射基元，產(chǎn)生散射光 (子波 )，散射光經(jīng)攝像機(jī)鏡頭在像面上產(chǎn)生了一個(gè)衍射斑 (相干脈沖響應(yīng) )，所有的衍射班相干迭加形成亮暗相間的光場(chǎng) — 散射場(chǎng) (即物面的散射圖 )。前面我們已經(jīng)說過，散斑分布是隨機(jī)的，而當(dāng)光源不變時(shí)候，散斑場(chǎng)又是固定的。由于散斑分布的隨機(jī)性，散斑場(chǎng)上每一點(diǎn)周圍的一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的斑點(diǎn)分布與其它點(diǎn)是不一樣的，我們通常將這樣的小區(qū)域稱為子區(qū) (或是子集，采樣窗口 )。當(dāng)物面在某種物理作用下發(fā)生微小形變時(shí)，可以認(rèn)為變形只改變散射基元的空間位置而基本上不影響其散射特性，因而也基本上不影響散斑場(chǎng)的微觀結(jié)構(gòu)，這樣散斑圖上每一點(diǎn)的子區(qū)也基本上僅僅隨該點(diǎn)做相應(yīng)的位移。在物體變形不大時(shí)，可以認(rèn)為子區(qū)本身沒有發(fā)生變化。 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 15 假設(shè)在物體變形前，物面上的待測(cè)點(diǎn) p 在變形后 位移到了 P’ ，則變形前散斑圖上點(diǎn)p 的子區(qū) A 就與變形后散斑圖上點(diǎn) P‘ 的子區(qū) B 相對(duì)應(yīng)，兩者的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)最大。根據(jù)統(tǒng)計(jì)相關(guān)原理，對(duì)于物體表面上任意一點(diǎn)的變形的測(cè)量可以通過研究以該點(diǎn)為中心的子區(qū)的移動(dòng)和變形來完成。因此 P’ 位置可以通過對(duì)子區(qū)的相關(guān)搜索來找出，具體做法是在變形后的散斑圖上取一系列位置不同的子區(qū) (大小與子區(qū) A 相等 )，逐個(gè)與 A 相關(guān)，計(jì)算相關(guān)系數(shù)。所取子區(qū)位置越接近 P’ 點(diǎn)，相關(guān)系數(shù)就越大 (相關(guān)系數(shù)具有單峰值 )，使相關(guān)系數(shù)取得最大值的 子區(qū)中心位置就是 P’ 的位置，這就是散斑相關(guān)法原理。因此通過記錄物體變形前后的兩幅散斑灰度圖，找到某一子區(qū)的相關(guān)最大點(diǎn)，即可以得到物體位移或變形后該子區(qū)的位置，從而確定物體的位移量。 碾壓混凝土層面 I 型斷裂破壞的試驗(yàn)研究 自 Kaplan 于 1961 年將線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)用于混凝土以來，混凝土斷裂力學(xué)已經(jīng)走過了幾十年的發(fā)展歷程。關(guān)于混凝土 I 型斷裂的研究也由 最初的將線彈性斷裂力學(xué)直接應(yīng)用于混凝土到考慮混凝土的非線性特征。由于裂縫尖端存在亞臨界擴(kuò)展，混凝土的開裂過程表現(xiàn)出明顯的非線性特征。而傳統(tǒng)意義上的線彈性斷裂力學(xué)和適用于金屬材料的斷裂模型并不適合混凝土材料，根據(jù)混凝土現(xiàn)有理論結(jié)合混凝土自身變形特點(diǎn)，研究學(xué)者相繼提出了適用于混凝土類非線性材料的雙 K 模型，將混凝土裂縫前端斷裂過程區(qū)的粘聚力與能得到解析解的應(yīng)力強(qiáng)度因子概念結(jié)合起來，提出了混凝土起裂韌度 Kiniic 和失穩(wěn)斷裂韌度 Kunic的計(jì) 算方法，同時(shí)提出了雙 K 斷裂準(zhǔn)則來描述混凝土破壞的全過程 :裂縫初始起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)破壞。 KKiniic 裂縫不擴(kuò)展 。 K=Kiniic 裂縫開始穩(wěn)定擴(kuò)展 。 Kiniic KKunic 裂縫處于穩(wěn)定擴(kuò)展階段 。 K=Kunic 裂縫開始失穩(wěn)擴(kuò)展 。 KKunic 裂縫處于失穩(wěn)擴(kuò)展階段 我國(guó)水工混凝土斷裂試驗(yàn)規(guī)程即采用這個(gè)理論研究混凝土的斷裂問題，其中對(duì)混凝西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 16 土失穩(wěn)韌度的計(jì)算即采用了其中的觀點(diǎn)。但對(duì)于起裂韌度的計(jì)算，規(guī)程中并沒有采用雙 K斷裂理論通常所用的由失穩(wěn)韌度減去由粘聚力所引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子的方法，而是通過由試驗(yàn)曲線直接確定起裂荷載，進(jìn)而直接計(jì)算起裂韌度。 I 型裂紋應(yīng)力函數(shù)分析 1）確定應(yīng)力函數(shù)公式 根據(jù)彈性力 學(xué)知識(shí)，我們可以定義一個(gè)復(fù)變應(yīng)力函數(shù) ZiIRzZ me ??)( （ 21） 其中 iyxz ?? 若 Z 為解析函數(shù)，那么導(dǎo)數(shù) zZ?? 必定能夠確定從而導(dǎo)出 CauchyRiemann 條件： zZRyZIxZR eme ???????? zZIy ZRxZI mem ????????? （ 22） 對(duì)于 I 型（張開型）裂紋情況，采用 Westergard 指出的應(yīng)力函數(shù)是很方便的。其為： ZyIZR me ??? （ 23） 其中 ZdzdZZdzZdZdzZd ??? , 根據(jù) CauchyRiemann 方程有 022 ???? ZIZR me （ 24） 由此各應(yīng)力可按下式確定： ZyIZR mex ??? ZyIZR mey ??? （ 25） ZyRexy ??? 2)本體的雙 K 斷裂參數(shù)的確定 碾壓混凝土層面問題嚴(yán)格的說應(yīng)屬于兩種相同材料之間結(jié)合另一種材料的復(fù)合材料問題。由于層面很薄導(dǎo)致裂紋最初雖然在層面上但后期極有可能擴(kuò)展到碾壓混凝土內(nèi)部，西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 17 這樣不僅涉及到兩種材料不同的力學(xué)性能，而且破壞機(jī)理也是極為復(fù)雜的。而且在實(shí)際的碾壓過程中，由于兩種材料之間相互的滲透，使得在層面的位置的材料所體現(xiàn)出來的性質(zhì)可能為二者綜 合的性質(zhì)，因此，本文將碾壓混凝土與層面作為一個(gè)整體，將其作為一種材料從宏觀的角度加以考慮，運(yùn)用已有的理論以試驗(yàn)得到的結(jié)果為依據(jù)分析各種工況層面的影響及規(guī)律。 研究表明，混凝土裂縫在失穩(wěn)擴(kuò)展前存在穩(wěn)定擴(kuò)展階段?；炷亮芽p擴(kuò)展過程可大致分為裂縫起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展、失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。將線彈性斷裂力學(xué)、虛擬裂縫模型及混凝土應(yīng)變軟化曲線相結(jié)合，得到混凝土起裂斷裂韌度 Kiniic 和失穩(wěn)斷裂韌度 Kunic 的計(jì)算公式。認(rèn)為當(dāng) K1= Kiniic 時(shí)，裂縫開始起裂 。當(dāng) Kiniic K1 Kunic 時(shí)，裂縫處于穩(wěn)定擴(kuò)展階段 。當(dāng) K1=Kunic時(shí)，裂縫開始失穩(wěn)擴(kuò)展。斷裂韌性 IcK 一般隨材料厚度 B 的增加而下降。 雙 K斷裂參數(shù)的計(jì)算公式 裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子按以下公式計(jì)算 : )(?Fht PK hI ?? ? ? ?? ? （ 26） 式中： IK 為裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度因子 ? ?mMPa ； 23)1) ] (([)( ????? ???F （ 27） 00hh ha???? 是裂縫的相對(duì)縫長(zhǎng)， a 為裂縫的長(zhǎng)度， h 為試件高度， t 為試件厚度，0h 為刀口厚度，單位均為（ m）； hp 為試件施加的水平荷載（ KN） ?tan2 mgpp vh ?? （ 28） 式中： vp 為試驗(yàn)測(cè)得的豎向荷載（ KN）； mg 為楔形加載架的重量（ KN），這里為 ； ? 為楔形加載器的楔面與縱軸的夾角，這里 ??15? 。 裂縫口張開位移與荷載的關(guān)系有 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 18 ])1([ 2 ??? ??EtpC M O D h （ 29） 對(duì)式（ 29）進(jìn)行變換有 ])1([ 20 00 ?????? ?hh hat C M O DPE h （ 210） 將試驗(yàn)得到的 vp 與 CMOD 之間的關(guān)系曲線上升段線性范圍內(nèi)任一點(diǎn)的值代入式（ 210）中可得到混凝土的彈性模量 E。 試驗(yàn)的過程中，當(dāng)荷載達(dá)到最大值 maxvp 時(shí)， 對(duì)應(yīng)的裂縫口張開位移、裂縫長(zhǎng)度達(dá)到臨界值，即裂縫口臨界張開位移 cCMOD 、臨界裂縫長(zhǎng)度 ca 。 由式（ 29）可得到 02m a x0 ])(1)[ hPt E C M O DhhathCc?????（ （ 211） 將試驗(yàn)得到的最大荷載 maxvp 及對(duì)應(yīng)的裂縫口臨界張開位移 CCMOD ,還有求得的混凝土的彈性模量 E 代入式（ 211）中，可得到臨界裂縫長(zhǎng)度 ca 。將 maxvp 和 ca 代入式（ 26）中，就得到了雙 K 斷裂參數(shù)中的混凝土失穩(wěn)斷裂參數(shù) unicK ，即 )(t a n2 m a x cvunic FhtmgpK ?? ???? ， 23)1) ] (([)( ????? cccF ??? 其中00hh hacc ???? 。而對(duì)于混凝土的起裂斷裂韌度有 cicuniciniic KKK ?? （ 212） 其中由混凝土的粘聚力引起的臨界裂縫長(zhǎng)度處的應(yīng)力強(qiáng)度因子 cicK ，可按下式計(jì)算：),(2)/,( 0 cecececic VUFaPVVUZK ??? （ 213） ?? cePcCCe VUVVVVVUZ ????? ?? ? )/()( ) 2 (6)/,( （ 214） 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 19 ])1(1[])1( [)1( ( )1(),( 2122123 ceeeececece VUUUUVUVUVUF ??????????????） （ 215） haV 00 ? ， haV cc ? ；當(dāng) 0 ?? V 時(shí)， )( 0 ??? VP ； eP 是分布在虛擬裂縫區(qū)粘聚力 )(x? 的合力；cee axU ? ， ex 是合力在裂縫張口處的位移。 ])21(2[)1(3 1),)(1(2 001 ecccceecce VVaxUaafP ???? ????????? （ 216） 式中 )e x p ()1()e x p (])1[231002301 ccwC T O DwC T O DcwC T O Dc CCCc ??????? （? （ 217） 這里 31?c , 72?c , mw ?1600 ? , CCTOD 為裂縫尖端臨界張開位移，其與裂縫口臨界張口位移 CCMOD 的關(guān)系式為： 2120xx0 ]})(/)[()/1{( ccccCC aaaahaaaC M O DC T O D ????? （ 218） 這樣由式（ 213）可計(jì) 算得到由混凝土粘聚力引起的臨界裂縫長(zhǎng)度處的應(yīng)力強(qiáng)度因子 cicK ，將其代入式（ 212）中可得到混凝土的起裂斷裂韌度 iniKic 。 碾壓混凝土斷裂韌度尺寸效應(yīng)公式的確定 碾壓混凝土作為混凝土的一個(gè)種類，雖然在施工工藝上與普通混凝土有區(qū)別，但前面研究表明碾壓混凝土斷裂韌度尺寸效應(yīng)規(guī)律與普通混凝土斷裂韌度尺寸效應(yīng)規(guī)律總體是相同的。而且，碾壓混凝土雖然是各向異性材料，但試驗(yàn)中試件的碾壓層方向與裂縫的開裂方向是垂直的。三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中試件裂 縫兩側(cè)的受力是完全對(duì)稱的，沿著高度的方向上每一層的碾壓混凝土都可以看做是均質(zhì)材料，在這個(gè)方向上它和普通混凝土具有相同的性質(zhì)。因而，本文確定碾壓混凝土斷裂韌度的尺寸效應(yīng)公式的方法是在現(xiàn)有普通混凝土斷裂韌度尺寸效應(yīng)公式的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有碾壓混凝土斷裂韌度試驗(yàn)結(jié)果選定一個(gè)適用于碾壓混凝土的公式形式并確定其中的參數(shù)。 混凝土結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)理論研究現(xiàn)狀 早在 1939 年 Webiull 就在試驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上提出了著名的脆性破壞統(tǒng)計(jì)理論，解釋了脆性材料的拉斷強(qiáng)度依賴于尺寸而變化的現(xiàn)象。 Webiull 根據(jù)環(huán)節(jié)破 壞的概率作為應(yīng)西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 20 力的函數(shù)，計(jì)算出一種材料體積為 V1 和 V2 的兩試件破壞時(shí)的應(yīng)力比為 : mVV12121 ??????????? （ 219） 其中， m為威布爾模數(shù) 。 線彈性斷裂力學(xué)用于混凝土則始于 Kapl