佐藤浩之1  山口祥司2
1．日本茨城县筑波市南原町1－6号公共工程研究院水坝结构研究组高级研究员
2．公共工程研究院水坝研究组组长, PWRI

摘  要：为了设计土石结构，我们必须考虑结构中渗透破坏的安全性。在提堂坝于1976年溃堤之后，水力劈裂引起了很大的关注并进行了大量试验和分析研究，但是仍有很多不确定因素例如水力劈裂的机理和产生条件。水力劈裂是土石坝的重大问题之一，原因在于它是坝体心墙区域产生裂缝的重要诱因，但是现在还鲜有为确保其水力劈裂安全性对较大土石坝的建筑材料进行试验研究的先例。我们必须对土石坝进行水力劈裂研究，因为在近年结构研究中发现37％的土石坝溃堤由渗透破坏和心墙宽度收缩引起。

在本研究中，我们在实验室试验中使用了在建的堆石坝的心墙材料。最大颗粒尺寸，Dmax，分类为19毫米和2毫米。为了在实验室试验中产生水力劈裂，我们使用了外径为30厘米的大尺寸中空圆柱形试件。我们研究了Dmax和侧限围压σ3对水力劈裂压力pf的影响。

我们发现适当地设置Dmax和试件尺寸对实验室试验中产生水力劈裂现象十分重要。在实验室试验中增大试件的尺寸比较困难，但是如果我们使用小尺寸的试件同样难以有规律地产生破裂压力。在本研究中我们发现试件的最小外径需要为15厘米而且大尺寸试件通常能够产生水力劈裂。

pf 和σ3之间存在线性关系并且pf与σ3由线性方程, pf = m×σ3 + n[1]表述，m和n分别为由试验结果确定的常数。我们发现在30厘米大尺寸试件试验中Dmax＝19毫米时的m小于Dmax＝2毫米时的m，但是在15厘米中等尺寸试件试验中Dmax＝19毫米时的m基本等于Dmax＝2毫米时的m。我们可以断定在本试验中当材料产生水力劈裂时m的数值至少为1.17。

关键词：水力劈裂、堆石坝、心墙材料