原文传递
冻融循环作用下单面浸水衬砌的断裂性能劣化规律研究
| 论文题名： | 冻融循环作用下单面浸水衬砌的断裂性能劣化规律研究 |
| 关键词： | 隧道衬砌;混凝土材料;单面浸水;冻融循环;断裂性能;劣化规律 |
| 摘要： | 多年冻土和季节性冻土分布范围无论是在全球还是我国都十分宽广，冻土主要分布在北半球，而我国冻土区域主要集中在西北、东北、华北、华中部分地区。大量隧道修建于冻土区，在西北地区，由于昼夜温差相差较大，冻融循环作用对隧道衬砌混凝土性能影响较大，同时也是混凝土材料劣化的主要根源。季节性隧道衬砌混凝土在服役期间往往是一侧受到冻融循环作用，因此研究混凝土材料在单面浸水条件下的断裂损伤性能，分析其在此条件下材料微观的断裂机理，通过采用室内试验的方式揭露单侧受冻融循环作用的衬砌断裂性能劣化机理为季节性冻土隧道的建设和管养提供理论指导意义。本文主要研究内容和结论如下： (1)根据对现场隧道附近的温度、湿度环境进行监测，并总结规律，制定室内试验冻融循环机制，然后进行室内冻融试验，分别从混凝土试件表观特征和质量等方面进行分析。冻融试验后混凝土试件经过冻融循环后，表面出现脱落，掉渣等现象。对试件进行质量测试，在冻融次数很少时，混凝土试件的质量出现小幅度增加，随着冻融试验的进行，混凝土试件出现质量降低的情况，在冻融50次循环后，混凝土试件质量损失了2%。 (2)将经过冻融循环试验后的混凝土试件进行三点弯曲断裂试验，分别从荷载-位移，抗弯强度和断裂韧度等方面对混凝土试件进行断裂性能分析，随着冻融循环的增加混凝土试件极限荷载出现逐渐降低的趋势，50次冻融循环后极限荷载降低了16.3%。抗弯强度也随着冻融次数的增加而降低。在单面浸水条件下断裂韧度随着冻融循环降低值较小，两者存在线性相关的趋势。 (3)裂缝扩展的方向影响着裂缝扩展时间及扩展长度，扩展方向影响着试件的受力状态。扩展角度较大时，裂缝扩展时间长，试件顶部和中部以受压为主，试件底部即预制裂缝尖端以受拉为主，扩展角度较小时，试件主要以受压为主。冻融循环对试件的受力状态有一定的影响，特别是冻融次数较大时影响效果明显。 (4)采用数值模拟软件PFC2D对微观参数进行标定，模拟了三点弯曲梁在冻融次数为0次、10次、20次和50次条件下的断裂试验。通过和室内试验结果进行对比，PFC2D数值模拟结果和室内试验结果较为吻合。 |
| 作者： | 王潮鑫 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 周元辅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
