本发明专利技术公开了一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置，其包括混凝土试件，所述混凝土试件中含有预制裂缝；所述混凝土试件内设置注水孔、出气孔和水压测压孔；所述混凝土试件的外侧面套接透明橡胶圈；混凝土试件的上部设置楔形加载架和传力压条，所述楔形加载架通过传力轴承压紧所述传力压条，以向所述混凝土试件施加静、动荷载。本发明专利技术结构简单，操作方便，密封安全可靠，可重复利用，成本低廉，不产生额外摩擦力，对试验过程干扰小，便于实时监测。
【技术实现步骤摘要】
一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置
本专利技术属于水工混凝土劈裂模拟实验
，具体涉及一种高水压作用下混凝土构件水力劈裂模拟装置。
技术介绍
目前，我国仍有大批在建和拟建的高混凝土坝，且这些高坝的坝高已达到300米量级，超出了现行规范设计的范围。同时，坝址所在地区环境恶劣、地质条件复杂、地震烈度高，如小湾混凝土拱坝（坝高292m）、锦屏一级（坝高305m）、白鹤滩（坝高275m）等。这些大体积混凝土水工结构中，由于施工期间材料配比、温度和施工工艺等因素的影响，不可避免地会出现（微）裂缝，而蓄水后高水压的作用极易使得裂缝进一步扩展，造成材料的损伤甚至结构破坏。一系列由于水力劈裂发生的重大事故仍历历在目，如意大利的瓦伊昂拱坝（Vaiont）、美国的特顿坝（Teton）、法国的马尔帕赛拱坝（Malpasset）、英国的巴德海特坝（Balderhead）等。因此，进行高水压作用下混凝土开裂机制研究，对高混凝土坝的安全性评价具有特别重要的意义。开展混凝土构件水力劈裂问题试验研究，其关键在于高水压的密封问题。目前，已有部分学者采用环氧树脂胶将橡胶板粘贴于试件表面，此方法的密封效果受环氧树脂胶强度的影响，在高水压作用下，密封效果欠佳，且由于钢板直接紧压橡胶于裂缝端面，所产生的摩擦力也必定影响试件的水力劈裂过程。另一方面，有学者将裂缝完全预制于试件内部，通过细导管向内部裂缝中充水或高压氮气的方法实现混凝土劈裂。此方法虽然解决了试验的密封问题，但由于裂缝完全处于试件内部，无法观测劈裂过程中裂缝的实时路径和缝端水压力。本专利技术提供了一种既能消除摩擦力影响，又能实时观测裂缝路径和缝端水压力，消除水压监测的滞后影响，且能够在高水压下实现自锁的试验密封装置。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术中混凝土构件水力劈裂试验模型存在的密封效果欠佳，密封措施产生的摩擦力影响试验过程，难以实时观测裂缝路径和缝端水压力等不足，提供一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置，其结构简单，安装、使用方便、快捷，密封效果好，不产生额外摩擦力，对试验过程干扰小，便于实时观测。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置，其包括混凝土试件，所述混凝土试件中含有预制裂缝；所述预制裂缝为长方形且垂直于所述混凝土试件的上端面；所述预制裂缝的开口位于所述混凝土试件的上端面上；所述混凝土试件内设置注水孔、出气孔和水压测压孔；所述注水孔和出气孔均与所述预制裂缝连通，且所述注水孔的位置低于所述出气孔的位置；所述水压测压孔垂直于所述预制裂缝设置，所述水压测压孔贯穿所述混凝土试件且不与所述预制裂缝连通；所述混凝土试件的外侧面套接透明橡胶圈；所述预制裂缝位于所述透明橡胶圈所覆盖的范围内；所述透明橡胶圈的两端部均密封固定在所述混凝土试样的外侧面上。所述自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置还包括楔形加载架和传力压条，所述楔形加载架和所述传力压条均设置于所述混凝土试件的上部，所述传力压条固定于所述混凝土试件的顶面；所述传力压条的数量为2根，分别位于所述楔形加载架的两侧；每根所述传力压条的两端均连接传力轴承；所述楔形加载架通过传力轴承压紧所述传力压条，以向所述混凝土试件施加静、动荷载。较佳地，所述预制裂缝的开口位于所述混凝土试件上端面中心处；进一步地，所述预制裂缝的宽度为1~3mm，深度为100~150mm。较佳地，所述混凝土试件的外侧面设置内嵌箍条，所述透明橡胶圈的两端部均通过钢片压条密封固定于所述内嵌箍条上；较佳地，所述钢片压条通过螺栓如M10螺栓，进行固定。较佳地，所述透明橡胶圈以所述预制裂缝为中心对称设置；进一步地，所述内嵌箍条、钢片压条和传力压条均于所述预制裂缝的两侧对称设置。较佳地，所述透明橡胶圈內截面的尺寸大于所述混凝土试件外截面的尺寸，以避免产生额外的摩擦力。较佳地，所述透明橡胶圈外侧面设置铁丝网罩，以加强其径向强度。进一步地，所述水压测压孔设置于所述混凝土试件的中下部，数量为多个。在不违背本领域常识的基础上，本专利技术各优选技术特征可任意组合。有益效果：本专利技术的自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置结构简单，操作方便，密封安全可靠，可重复利用，成本低廉。通过设置透明橡胶圈，可利用现代光测力学技术，记录整个劈裂过程中裂缝附近区域的实时状况，且可通过注满水的水压测压孔测得缝间水压力的分布情况，能够有效消除缝间水压监测的滞后性；通过将透明橡胶圈的内截面尺寸设定为大于混凝土试件外截面的尺寸，使得透明橡胶圈不与所述混凝土试件直接接触，不产生额外摩擦力，可消除传统装置中摩擦力对裂缝扩展的影响；本装置中不使用环氧树脂胶进行密封，而是直接采用内嵌箍条、钢片压条、传力压条通过螺栓固定，操作方便、快捷、效率高；在试验过程中，透明橡胶圈内部形成水腔，其所产生的竖向分力能够进一步增强内嵌箍条和钢片压条间的密封效果，从而实现自锁；由楔形加载架进行加载时，传力轴承传递的竖向分力能够加强内嵌箍条和传力压条间的密封效果，亦可实现自锁。附图说明图1是本专利技术自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置实施时的结构示意图；图2是本专利技术沿内嵌箍条的纵截面方向的剖面示意图；图3是本专利技术自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置实施时的左视图；图4是图3中a方向的剖面示意图；图1~4中：1-混凝土试件，2-水压测压孔，3-注水孔，4-内嵌箍条，5-传力压条，6-传力轴承，7-预制裂缝，8-出气孔，9-楔形加载架，10-钢片压条，11-螺栓孔，12-铁丝网罩，13-透明橡胶圈。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例：如图1~4所示，一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置，其包括混凝土试件1，所述混凝土试件1为全级配混凝土试件，其尺寸为400×400×400mm。所述混凝土试件1中含有预制裂缝7；所述预制裂缝7为长方形且垂直于所述混凝土试件1的上端面；所述预制裂缝7的开口位于所述混凝土试件1上端面中心处；所述预制裂缝7的宽度为2mm，深度为100mm。所述混凝土试件1内设置注水孔3、出气孔8和水压测压孔2；所述注水孔3和出气孔8均与所述预制裂缝7连通，且所述注水孔3的位置低于所述出气孔8的位置；所述注水孔3和出气孔8均由所述混凝土试件1浇筑时预制；所述水压测压孔2垂直于所述预制裂缝7设置，所述水压测压孔2贯穿所述混凝土试件1且不与所述预制裂缝7连通。所述注水孔3的直径为10mm；所述出气孔8和所述水压测压孔2的直径均为2mm。所述水压测压孔2设置于所述混凝土试件1的中下部，数量为多个。所述混凝土试件1的外侧面套接透明橡胶圈13；所述透明橡胶圈13以所述预制裂缝7为中心对称设置；所述预制裂缝7位于所述透明橡胶圈13所覆盖的范围内；所述透明橡胶圈13的两端部均密封固定在所述混凝土试样1的外侧面上。所述混凝土试件1的外侧面设置内嵌箍条4，所述内嵌箍条4的内侧设置加强筋，用于稳固所述内嵌箍条4与所述混凝土试件1的接触强度。所述透明橡胶圈13的两端部均通过钢片压条10密封固定于所述内嵌箍条4上；所述钢片压条10通过螺栓如M10螺栓，进行固定；所述螺栓通过螺栓孔11将所述钢片压条10压紧。所述透明橡胶圈13內截面的尺寸为420×420mm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置，其特征在于，包括混凝土试件（1），所述混凝土试件（1）中含有预制裂缝（7）；所述预制裂缝（7）为长方形且垂直于所述混凝土试件（1）的上端面；所述预制裂缝（7）的开口位于所述混凝土试件（1）的上端面上；所述混凝土试件（1）内设置注水孔（3）、出气孔（8）和水压测压孔（2）；所述注水孔（3）和出气孔（8）均与所述预制裂缝（7）连通，且所述注水孔（3）的位置低于所述出气孔（8）的位置；所述水压测压孔（2）垂直于所述预制裂缝（7）设置，所述水压测压孔（2）贯穿所述混凝土试件（1）且不与所述预制裂缝（7）连通；所述混凝土试件（1）的外侧面套接透明橡胶圈（13）；所述预制裂缝（7）位于所述透明橡胶圈（13）所覆盖的范围内；所述透明橡胶圈（13）的两端部均密封固定在所述混凝土试样（1）的外侧面上；所述自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置还包括楔形加载架（9）和传力压条（5），所述楔形加载架（9）和所述传力压条（5）均设置于所述混凝土试件（1）的上部，所述传力压条（5）固定于所述混凝土试件（1）的顶面；所述传力压条（5）的数量为2根，分别位于所述楔形加载架（9）的两侧；每根所述传力压条（5）的两端均连接传力轴承（6）；所述楔形加载架（9）通过传力轴承（6）压紧所述传力压条（5）。...
【技术特征摘要】
1.一种自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置，其特征在于，包括混凝土试件（1），所述混凝土试件（1）中含有预制裂缝（7）；所述预制裂缝（7）为长方形且垂直于所述混凝土试件（1）的上端面；所述预制裂缝（7）的开口位于所述混凝土试件（1）的上端面上；所述混凝土试件（1）内设置注水孔（3）、出气孔（8）和水压测压孔（2）；所述注水孔（3）和出气孔（8）均与所述预制裂缝（7）连通，且所述注水孔（3）的位置低于所述出气孔（8）的位置；所述水压测压孔（2）垂直于所述预制裂缝（7）设置，所述水压测压孔（2）贯穿所述混凝土试件（1）且不与所述预制裂缝（7）连通；所述混凝土试件（1）的外侧面套接透明橡胶圈（13）；所述预制裂缝（7）位于所述透明橡胶圈（13）所覆盖的范围内；所述透明橡胶圈（13）的两端部均密封固定在所述混凝土试样（1）的外侧面上；所述自锁式密封的混凝土水力劈裂模拟装置还包括楔形加载架（9）和传力压条（5），所述楔形加载架（9）和所述传力压条（5）均设置于所述混凝土试件（1）的上部，所述传力压条（5）固定于所述混凝土试件（1）的顶面；所述传力压条（5）的数量为2根，分别位于所述楔形加载架（9）的两侧；每根所述传力压条（5）的两端均连接传力轴承（6）；所述楔形加载架（9...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉泉，赵文虎，陈小翠，李开春，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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