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图 ５ 水力劈裂试件
另外表 ２中序号 ４—１６的混凝土龄期相同但养护条件不同，洒水养护比标准养护的试件更干燥。
序号 ４—１２试件（洒水养护）的气压劈裂压力大于序号 １３—１６试件（标准养护）的气压劈裂压力，且
４—１２试件的抗压强度也较 １３—１６试件的抗压强度大，表明标准养护试件的强度软化程度大。序号 ４—
１２试件（洒水养护）在进行水力劈裂时应被高压水软化，抗劈裂能力也应下降，然而序号 ４—１２试件的水
力劈裂压力明显大于气压劈裂压力，可认为混凝土裂缝里高压水的表面张力显著增大了抗劈裂能力。
试验中水力劈裂的临界压力大于气压劈裂的临界压力，是水在混凝土裂缝发展过程中提供了额外
作用。两种劈裂试验工况的唯一差别是介质的属性，气体分子间作用力弱，水分子间的作用力强，因
此可认为断裂过程区内的水分子之间的表面张力，提供了额外的抗劈裂作用。

３ 考虑水的表面张力的水力劈裂计算模型

建立考虑水的表面张力作用的高压水劈裂和气动劈裂计算
模型，通过该模型对试验结果进行分析。
３．１ 缝内水压或气压 采用混凝土断裂力学理论建立本试验的
劈裂模型。如图 ６所示，模型属于有限体中存在圆盘形裂缝的劈
裂求解，在裂缝面上作用的是分布式水（气）劈裂力。因此采用
Ｆｏｕｒｉｅｒ － Ｈａｎｋｅｌ变换推导出裂缝前缘的应力强度因子公式 ［２７］ ，并
且考虑试件的几何尺寸 ［２８］ ，可得试件裂缝尖端的应力强度因子
的计算模型：
ａ
１ ２ π ｒ·σ （ｒ） ａ
Ｋ＝ ３∫ ｄｒ·Ｆ ( ) （１）
Ｉ ２ ｅ ｂ
ｒ
（ π ａ） ２ ０ １ － ( )
槡 ａ 图 ６ 正方体存在钱币形裂缝示意
５ ＋ ２９ ３ １
１ ＋
ａ
[
(
( ))]
Ｆ ( ) ＝ π ａ ２ ａ ４ · ｓｅｃ π ａ ２ ２ （２）
ｅ ｂ ４．９２８ １１１ ( ) １２３ ( ) ２ ｂ
ｂ
ｂ
式中：ａ为裂缝发展过程中，裂缝尖端到试件中心的距离；ｂ为正方体试件边长的一半；σ （ｒ）为缝面
ａ
上沿半径方向上作用的应力值；ｒ为函数变量，指圆的半径；Ｋ为裂缝尖端应力强度因子；Ｆ ｅ ( ) 为
Ｉ
ｂ
试件的几何尺寸影响因子。由于混凝土裂缝发展中微裂缝区（断裂过程区）的长度一般很难确定，所以
式（ １）中的 ａ值未知。因此 试块 处于 临界 破 坏 状 态 时，其 内 部 微 裂 缝 区 的 产 状 是 推 导 计 算 模 型 的
关键。
试验过程中发现，在水压达到临界劈裂水压之前，试件的表面已存在渗水现象，因此为便于计
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