凍融循環(huán)作用下隧道噴射混凝土損傷試驗(yàn)研究.pdf

1、寒冷地區(qū)隧道噴射混凝土中賦存的孔隙水會(huì)在氣溫正負(fù)交替變化下凍結(jié)、融化,從而引起其材料的微觀損傷、凍脹碎裂甚至破壞失穩(wěn)。本文采用室內(nèi)試驗(yàn)和損傷力學(xué)理論分析相結(jié)合的方法,制作了100mm×100mm×400mm和100mm×100mm×300mm兩種尺寸的C25噴射混凝土棱柱體試塊,分別進(jìn)行了快速凍融試驗(yàn)和單軸壓縮試驗(yàn),測試了經(jīng)歷0次、25次、50次、75次和100次凍融循環(huán)次數(shù)后試件的質(zhì)量、動(dòng)彈性模量、超聲波波速、棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度、彈性

2、模量和應(yīng)力—應(yīng)變曲線,對(duì)噴射混凝土凍融循環(huán)作用下的損傷力學(xué)特性進(jìn)行了研究,建立了噴射混凝土受凍融次數(shù)影響的單軸壓縮損傷本構(gòu)模型,并與試驗(yàn)得到的單軸壓縮應(yīng)力—應(yīng)變曲線進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。主要結(jié)論如下:
　　(1)噴射混凝土在經(jīng)歷100次凍融循環(huán)后,質(zhì)量損失平均值為0.95％,相對(duì)動(dòng)彈性模量和相對(duì)超聲波波速平均值分別為96.01%和94.21%,相對(duì)動(dòng)彈性模量和相對(duì)超聲波波速損失平均值分別為3.99%和5.79%,且質(zhì)量損失、相對(duì)動(dòng)彈性模

3、量和相對(duì)超聲波波速都是隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而降低,即退化規(guī)律一致。
　　(2)測試了噴射混凝土在不同凍融循環(huán)次數(shù)下的棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量。在凍融循環(huán)前,噴射混凝土棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度平均值為20.0MPa,經(jīng)歷100次凍融循環(huán)后,噴射混凝土棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度平均值為12.0MPa,相對(duì)應(yīng)的損失為40%;在凍融循環(huán)前,噴射混凝土抗壓彈性模量平均值為21.85GPa,在經(jīng)歷100次凍融循環(huán)后,噴射混凝土棱柱體抗壓彈性模量平均值

4、為14.49GPa,相對(duì)應(yīng)的損失為33.68%。噴射混凝土棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度和彈性模量都是隨著凍融次數(shù)的增加而減小。
　　(3)經(jīng)過不同次數(shù)凍融循環(huán)作用后的噴射混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變曲線變化趨勢基本相似。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,峰值點(diǎn)應(yīng)力cf不斷降低,相應(yīng)的峰值應(yīng)變c?和極限應(yīng)變u?不斷增大,曲線趨于扁平。
　　(4)以彈性模量為損傷變量,建立了噴射混凝土的凍融損傷演化方程,凍融損傷與凍融次數(shù)的關(guān)系可用一次函數(shù)表示。