巖石-混凝土界面裂縫擴(kuò)展過(guò)程的試驗(yàn)與數(shù)值研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文巖石一混凝土界面裂縫擴(kuò)展過(guò)程的試驗(yàn)與數(shù)值研究ExperimentalandNumericalStudyonCrackPropagationinRockConcreteInterface學(xué)2120605l大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要㈣l，3建立在巖石基礎(chǔ)上的混凝土結(jié)構(gòu)物，巖石與混凝土界面處的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性能影響最大。由于巖石與混凝土本身的非均質(zhì)、非線性及各向

2、異性，加之外界荷載、溫度變化等因素的影響，使得界面處裂縫既可能沿交界面擴(kuò)展也可能向混凝土或基巖擴(kuò)展，這不僅威脅著結(jié)構(gòu)的正常使用更有可能對(duì)結(jié)構(gòu)造成傾覆性的破壞。因此，研究界面裂縫的斷裂特性及裂縫擴(kuò)展全過(guò)程有著重要意義。本文結(jié)合界面力學(xué)相關(guān)理論，采用三點(diǎn)彎曲梁對(duì)界面斷裂基本參數(shù)進(jìn)行了采集；采用四點(diǎn)剪切梁試件研究了不同縫高比、偏縫率、加載方式下的巖石混凝土界面裂縫的擴(kuò)展全過(guò)程，獲得了較為典型的裂縫擴(kuò)展模式：采用有限元方法對(duì)四點(diǎn)剪切條件下裂縫擴(kuò)

3、展全過(guò)程進(jìn)行模擬，數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為一致。具體內(nèi)容如下：(1)自然界面下裂縫斷裂特性試驗(yàn)研究采用三點(diǎn)彎曲加載方式獲得巖石自然斷面，放入模具中澆筑混凝土制作復(fù)合試件，試件尺寸為100mmloommx500mm。通過(guò)對(duì)五種縫高比下的界面試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)獲得起裂荷載和最大荷載，并計(jì)算了界面的斷裂韌度和斷裂能等參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著縫高比的增加，起裂荷載和最大荷載都逐漸減?。黄鹆秧g度和斷裂能基本不隨縫高比的變化而改變，可以認(rèn)為是與試件

4、尺寸無(wú)關(guān)的材料常數(shù)。(2)自然界面下裂縫擴(kuò)展全過(guò)程試驗(yàn)研究本次試驗(yàn)采用100衄100mm500n蚰的梁式試件，一側(cè)為巖石，另一側(cè)為混凝土。采用四點(diǎn)剪切梁試件，對(duì)加載方式、縫高比和偏縫率進(jìn)行變量控制，得到了裂縫擴(kuò)展的不同模式，研究了各種工況下模態(tài)比與裂縫擴(kuò)展模式的關(guān)系，結(jié)果表明：隨著模態(tài)比的增大，界面裂縫會(huì)逐漸傾向于向巖石擴(kuò)展。(3)四點(diǎn)剪切條件下裂縫擴(kuò)展全過(guò)程的數(shù)值模擬采用界面斷裂力學(xué)的方法計(jì)算裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子，提出了能預(yù)測(cè)裂縫擴(kuò)展

5、不同模式的界面裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則。通過(guò)有限元方法對(duì)四點(diǎn)剪切加載條件下界面裂縫擴(kuò)展全過(guò)程進(jìn)行模擬，數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。結(jié)果表明：在得到界面、混凝土與巖石的抗拉強(qiáng)度，斷裂能和起裂斷裂韌度后，采用本文提出的方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂縫擴(kuò)展的不同模式，數(shù)值求解巖石混凝土界面裂縫在I—II復(fù)合型應(yīng)力場(chǎng)下的起裂荷載、極限荷載、裂縫擴(kuò)展長(zhǎng)度等斷裂參數(shù)，對(duì)裂縫擴(kuò)展全過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。關(guān)鍵詞：巖石一混凝土界面；I—II復(fù)合型應(yīng)力場(chǎng)；裂縫擴(kuò)展；斷裂試驗(yàn)；數(shù)值模擬