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循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土力学特性试验研究
| 论文题名： | 循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土力学特性试验研究 |
| 关键词： | 隧道工程;机制砂喷射混凝土;力学特性;演化规律;循环冲击荷载 |
| 摘要： | 钻爆法是世界范围内隧道、采矿、巷道和地下工程施工中最常用的方法之一。隧道采用钻爆法施工时，为提高围岩整体稳定性，紧跟掌子面的围岩需要喷射混凝土进行初期支护。在实际工程中，喷射混凝土在承受循环爆破荷载的多次冲击时，会导致初期支护的喷射混凝土性能产生劣化及累积损伤。近年来，机制砂已逐渐成为我国建筑用砂的主要来源，机制砂喷射混凝土性能会受到隧道爆破荷载的影响。因此，研究冲击荷载下早龄期机制砂喷射混凝土的动态力学性能至关重要。 通过霍普金森压杆(SHPB)试验装置，研究了早龄期机制砂喷射混凝土在单次冲击、循环冲击作用下以及在不同轴压下的力学性能以及能量演化规律。基于Weibull分布的损伤模型，得到了考虑龄期的机制砂喷射混凝土损伤本构模型。主要研究内容及结论如下： （1）通过SHPB试验装置对龄期分别为2d、3d、5d、7d、14d、21d和28d喷射混凝土进行单次冲击试验。分析了不同龄期喷射混凝土试样在不同冲击速下的动力学性能及能量传递规律。研究表明：喷射混凝土的动力增强因子、动态弹性模量和各能量值均随着应变率增大而增加。 （2）采用SHPB试验装置研究了机制砂喷射混凝土在循环冲击作用下动态力学性能，能量演化随冲击次数的变化规律。研究表明：随着冲击次数的增加，峰值应力及动态弹性模量逐渐降低，峰值应变不断增加；随着冲击次数的增加，喷射混凝土试样的反射能和吸收能呈线性增加趋势，透射能呈线性减小的变化趋势。 （3）利用SHPB试验装置对28d龄期的机制砂喷射混凝土试样进行了在3MPa、6MPa、9MPa和12MPa轴压下的循环冲击动力学试验，分析了轴压对机制砂喷射混凝土的动态力学性能，能量演化规律的影响。结果表明：不同轴压下，混凝土试样比能量吸收值增长速率也有所不同，轴压越大，试样破坏所需次数越多，吸收能量越多，增长速率越快。 （4）将龄期变量引入Weibull分布损伤模型中，得到了反映机制砂喷射混凝土随龄期变化的本构模型，并通过模型曲线和试验曲线进行了对比分析。结果表明：该模型在描述不同龄期喷射混凝土受到冲击荷载作用所表现出的力学性能具有较高的准确性和合理性。 |
| 作者： | 李庆东 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 邹正盛;柴文书 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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