巖石與混凝土界面斷裂特性的試驗研究.pdf

1、許多重大混凝土工程建立在巖石基礎上。以巖基上的混凝土壩為例，壩基與混凝土的交界面是一個薄弱環(huán)節(jié)。壩踵一般是帶裂縫工作的，壩踵裂縫的擴展可降低大壩抗剪強度，破壞灌漿帷幕，破壞排水系統(tǒng)，造成壩身泄漏，損害大壩整體性。尤其是在地震作用下，較大的拉應力可能導致已有的裂縫快速擴展，威脅大壩的安全。對混凝土大壩尤其是壩基面的斷裂特性進行深入研究，對于保證高壩大庫的安全具有重要意義。
　　發(fā)生于壩踵的裂縫，可能沿壩基面擴展，也可能裂入壩體或建基

2、面。大壩安評中多見人為假定裂縫沿界面擴展，但有研究表明，伸向地基的斜裂縫更危險。準確判定壩踵裂縫的擴展路徑，方能對壩的狀態(tài)做出可靠評價。采用斷裂力學方法求解這一問題時，界面裂縫應力場存在多重奇異性和振蕩現(xiàn)象，Ⅰ、Ⅱ型應力強度因子互相耦合，若仍采用斷裂力學中對均質(zhì)材料的裂尖應力場和位移場的計算公式是不合適的。
　　本文借助于界面力學的相關理論，對雙材料界面裂縫尖端的應力場和位移場重新進行了定義。具體以巖石與混凝土界面斷裂試驗的方式，

3、對巖石與混凝土界面斷裂的相關參數(shù)進行了采集，在此基礎上利用大型有限元程序ANSYS并借助于界面力學的理論對巖石與混凝土界面斷裂特性進行了深入的研究。
　　論文共分為四個章節(jié)。第一章詳細闡述了界面力學的基本理論，本論文的研究背景、選題的意義以及相關的研究內(nèi)容。第二章介紹了試驗之前的主要準備工作內(nèi)容。這其中包括早期試驗方案的設計，試驗中需要使用的加載裝置、采集系統(tǒng)以及各種傳感器，組成試件的巖石和混凝土的相關材料參數(shù)，試驗中四點剪切梁試

4、件的制作、養(yǎng)護以及處理方法，試驗的具體操作步驟。第三章主要介紹了試驗中直接觀察到的試件的斷裂形態(tài)以及直接采集到的荷載與界面裂縫口位移、兩個加載點處試件的撓度值。第四章利用第三章試驗中采集到的界面斷裂試件的最大荷載值，通過大型有限元程序ANSYS計算得到界面裂縫翼緣的位移值，然后通過界面力學理論計算得到試件發(fā)生界面斷裂時的臨界應力強度因子和臨界應變能釋放率。分別以這兩個參數(shù)為基礎，建立了巖石與混凝土界面斷裂的兩個準則:界面橢圓型破壞準則和