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火灾高温后隧道围岩与混凝土交界面性能劣化特征研究
| 论文题名： | 火灾高温后隧道围岩与混凝土交界面性能劣化特征研究 |
| 关键词： | 高速公路隧道;岩石-混凝土交界面;火灾高温;劣化特征 |
| 摘要： | 我国公路、铁路、隧道等基础设施的建设蓬勃发展，其规模居世界首列。火灾是地下工程中的灾难性事故，危害性大、受灾面广，备受工程界的关注。本文以安徽省芜黄高速公路隧道工程为背景，以岩石-混凝土交界面试件为研究对象，综合运用了室内试验和数值模拟等方法，开展高温后隧道围岩与混凝土交界面性能劣化特征研究。主要研究内容及结论如下： （1）基于三维雕刻技术及三维扫描技术实现了不同界面粗糙度的砂岩-混凝土交界面试件制备。通过物理及力学试验，分别测得高温后砂岩和混凝土材料的物理力学特征参数，总结了砂岩和混凝土力学特性随温度的变化规律。 （2）通过单轴压缩和巴西劈裂试验，研究了温度和交界面JRC对砂岩-混凝土交界面试件力学特性的影响规律。随着温度的升高，砂岩-混凝土交界面试件的峰值强度、弹性模量、割线模量和抗拉强度均呈现明显下降的趋势；随着JRC的增大，砂岩-混凝土交界面试件力学性能先下降后提升。与交界面JRC相比，温度在一定程度上占据着主导地位，其对砂岩-混凝土交界面试件的力学性能的影响更为深刻。 （3）基于数字照相和声发射量测技术，对单轴压缩和巴西劈裂作用下砂岩-混凝土交界面的裂纹演化过程及破坏特征展开定量研究。单轴压缩下，随着温度的升高，砂岩-混凝土交界面试件的主裂纹形式从拉伸裂纹逐渐转为剪切裂纹，破坏模式发生受拉破坏-拉剪混合破坏-剪切破坏的转变；随着交界面JRC增大，裂纹形式从拉伸裂纹向拉剪混合裂纹转化，破坏模式逐渐变为拉剪混合破坏。 （4）利用PFC3D建立了“Ball+Clump”颗粒形式的岩石-混凝土交界面试件的三维颗粒流模型，再现了单轴压缩和巴西劈裂条件下岩石-混凝土交界面试件的裂纹演化规律及破坏模式，并分析了温度及交界面JRC对裂纹总数、裂纹种类及对应比例、裂纹空间分布、裂纹倾角特征及试件破坏模式的影响规律。 （5）基于安徽省芜黄高速公路隧道工程实际特征参数，采用PFC3D数值模拟方法，探究了不同温度火灾后隧道围岩与混凝土结构的变形、破裂演化规律。总体上，隧道拱顶区域变形量最大，两帮次之。围岩区域主要裂纹形式为剪切裂纹，呈均匀性分布，少数的拉伸裂纹集中分布于拱顶及两帮中部。 |
| 作者： | 刘嘉伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 蔚立元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2021 |
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