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极限拉应变准则在围岩松动圈模拟中的应用

地下空间与工程学报 2014年第2期10卷 315-321页

作者：赵彦钵吴瑞祥李政林蔡永昌河北省交通规划设计院石家庄0500111 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092

结合张石高速公路隧道工程的具体实践,对隧道开挖后形成的围岩松动圈进行研究,探讨其合理的模拟技术。首先基于隧道开挖后的围岩应力分布特点,将围岩的松动破坏区与松动区进行区分,进而从概念上对围岩松动圈的形成机理进行详细的阐述;... 详细信息

结合张石高速公路隧道工程的具体实践,对隧道开挖后形成的围岩松动圈进行研究,探讨其合理的模拟技术。首先基于隧道开挖后的围岩应力分布特点,将围岩的松动破坏区与松动区进行区分,进而从概念上对围岩松动圈的形成机理进行详细的阐述;随后应用极限拉应变准则对围岩松动圈进行了数值模拟分析,并重点介绍了各级围岩的极限拉应变值的选取原则。最后通过数值模拟结果与现场声波测试值、规范计算值的对比分析,充分验证了使用极限拉应变准则进行隧道围岩松动圈模拟的合理性和实用性。

关键词：松动圈极限拉应变数值模拟应力分布声波测试

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预拌混凝土早期极限拉应变试验研究

建筑结构 2014年第11期44卷 90-93页

作者：李晓芬陈萌刘立新中原工学院建筑工程学院郑州450007 郑州大学土木工程学院郑州450002

为较精确得到预拌混凝土早期极限拉应变,利用自行设计制作的轴心抗拉试验装置解决了试件对中困难的问题。对工程中常用的3个强度等级(C20,C40,C60)的混凝土进行4个龄期(3,7,14,28d)的试验研究。研究得出了预拌混凝土早期极限拉应变,并... 详细信息

为较精确得到预拌混凝土早期极限拉应变,利用自行设计制作的轴心抗拉试验装置解决了试件对中困难的问题。对工程中常用的3个强度等级(C20,C40,C60)的混凝土进行4个龄期(3,7,14,28d)的试验研究。研究得出了预拌混凝土早期极限拉应变,并和已有数据进行对比分析;拟合出预拌混凝土早期极限拉应变随龄期的变化规律;得到预拌混凝土早期极限拉应变和立方体抗压、轴心抗拉强度以及抗拉弹性模量的关系。利用文中公式可估算出预拌混凝土早期极限拉应变,为有关技术人员和混凝土规范中关于耐久性的修订提供参考。

关键词：预拌混凝土极限拉应变早期

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高性能混凝土的早期极限拉应变

商品混凝土 2007年第5期 57-60,67页

作者：江晨晖杨杨浙江工业大学建筑工程学院

混凝土的早期抗拉性能是评价和预测混凝土结构早期开裂不可或缺的重要参数,但并未受到国内研究同行的重视。高性能混凝土较普通混凝土更易于发生早期开裂,故对其抗拉性能加以研究意义重大。本文通过自行设计的实验装置对高性能混凝土早... 详细信息

混凝土的早期抗拉性能是评价和预测混凝土结构早期开裂不可或缺的重要参数,但并未受到国内研究同行的重视。高性能混凝土较普通混凝土更易于发生早期开裂,故对其抗拉性能加以研究意义重大。本文通过自行设计的实验装置对高性能混凝土早龄期极限拉应变进行了试验研究。结果发现,高性能混凝土硬化期间极限拉应变极高,并随龄期迅速递减,达到最小值后又缓慢回升并渐趋稳定。基于试验结果和CEB-FIP MC 90对高性能混凝土的早期极限拉应变进行了初步评价。

关键词：高性能混凝土早期极限拉应变试验装置评价

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聚丙烯纤维加筋砾质黏土的拉伸断裂特性研究

岩土力学 2021年第10期42卷 2713-2721页

作者：张志韬陈生水吉恩跃傅中志南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 南京水利科学研究院水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210024

自主研发了一种用于土体拉伸试验的新型拉伸装置,针对不同砾石含量、不同纤维含量的砾质黏土开展了多组拉伸试验。由试验结果发现,砾质黏土的抗拉强度随着砾石含量的增大而降低,在砾质黏土中掺入聚丙烯纤维后,其抗拉强度和极限拉应变明... 详细信息

自主研发了一种用于土体拉伸试验的新型拉伸装置,针对不同砾石含量、不同纤维含量的砾质黏土开展了多组拉伸试验。由试验结果发现,砾质黏土的抗拉强度随着砾石含量的增大而降低,在砾质黏土中掺入聚丙烯纤维后,其抗拉强度和极限拉应变明显增大;纤维加筋砾质黏土的抗拉强度和极限拉应变与其中的纤维含量呈正相关关系,但随着砾质黏土中砾石含量的增大,纤维的掺入对其抗拉强度的提升作用明显降低。电镜扫描分析表明,纤维与土颗粒界面产生的摩擦作用是导致加筋砾质黏土抗拉强度提高的主要原因,砾石含量为0%的纯黏土试样,因仅存在纤维/土颗粒界面的I类纤维,土体的抗拉强度提高非常明显;随着砾石含量增大,纤维/土颗粒/砾石界面II类纤维的占比增加,纤维的掺入对其抗拉强度的提升作用明显降低。最后,基于60个试样的试验结果,提出了一个纤维加筋砾质黏土的抗拉强度的多元回归模型,可快速预测不同砾石含量和纤维含量下砾质黏土的抗拉强度。相关试验结果可为高土质心墙坝防渗心墙的抗裂设计提供参考。

关键词：砾质黏土聚丙烯纤维抗拉强度极限拉应变微观机制

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大跨度扁平隧洞围岩松动圈数值模拟研究

现代隧道技术 2022年第5期59卷 41-46页

作者：雷中岱孔新立王文烨闫治国同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

从隧洞松动圈扩展规律的研究角度出发,采用FLAC 2D软件对四种不同跨度的扁平隧洞进行了变埋深整体式开挖的数值模拟,以极限拉应变准则作为围岩松动圈的判断标准,进行了相应的松动圈扩展规律分析。研究结果表明:(1)四种不同跨度洞室松动... 详细信息

从隧洞松动圈扩展规律的研究角度出发,采用FLAC 2D软件对四种不同跨度的扁平隧洞进行了变埋深整体式开挖的数值模拟,以极限拉应变准则作为围岩松动圈的判断标准,进行了相应的松动圈扩展规律分析。研究结果表明:(1)四种不同跨度洞室松动圈主要分布在拱部围岩,侧壁没有明显松动,当跨度增加到68 m时,松动圈增幅明显增加;(2)随着隧洞埋深的增加,松动圈的范围呈现先增加后减小再增加的趋势;(3)隧洞跨度的增加,扁平化程度的加剧,导致松动圈减小阶段出现所需的埋深条件增加。四种不同跨度隧洞具有不同的最佳埋置深度,可为实际工程的设计施工提供参考。

关键词：大跨度扁平隧洞极限拉应变松动圈数值模拟

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新型岩石直接拉伸试验对中装置研制及应用

实验技术与管理 2023年第8期40卷 149-154页

作者：张强勇范清涵王鹏飞周子晗山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250014 河海大学河海里尔学院江苏南京211100

岩石直接拉伸试验中普遍存在受拉偏心的问题,使得试验的成功率较低。该文研制了一套岩石直接拉伸试验对中装置,包括黏接对中装置和动态拉伸对中装置两部分,可直接匹配万能试验机和标准岩石试件使用。为验证该装置的可靠性,对8种不同类... 详细信息

岩石直接拉伸试验中普遍存在受拉偏心的问题,使得试验的成功率较低。该文研制了一套岩石直接拉伸试验对中装置,包括黏接对中装置和动态拉伸对中装置两部分,可直接匹配万能试验机和标准岩石试件使用。为验证该装置的可靠性,对8种不同类型的岩样开展了直接拉伸试验,准确获得了岩石抗拉强度、拉伸弹性模量等拉伸力学参数,以及岩石拉伸全应力-应变曲线,证明装置能够有效解决直接拉伸试验中岩石试件偏心受力的问题,也为工程提供了重要的直接拉伸力学参数。

关键词：岩石直接拉伸试验拉伸对中装置抗拉强度极限拉应变拉伸全应力-应变曲线

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高强高性能混凝土极限拉应变性能研究

工业建筑 2000年第7期30卷 47-49页

作者：尹健周士琼谢友均长沙铁道学院土建院长沙410075

就C8 0～C10 0高强高性能混凝土的极限拉应变性能进行了初步探讨 ,试验结果表明 :HPC的极限拉应变比高强混凝土、普通混凝土的有明显提高 ,抗拉性能得到了改善 ,脆性有所降低 ,韧性相应提高。同时还提出了HPC极限拉应变与强度间的变化规... 详细信息

就C8 0～C10 0高强高性能混凝土的极限拉应变性能进行了初步探讨 ,试验结果表明 :HPC的极限拉应变比高强混凝土、普通混凝土的有明显提高 ,抗拉性能得到了改善 ,脆性有所降低 ,韧性相应提高。同时还提出了HPC极限拉应变与强度间的变化规律 ,给出了计算公式 ,数据回归分析表明用该公式来推定HPC的极限拉应变值精度较高。

关键词：高强混凝土高性能混凝土极限拉应变

粉煤灰掺量对PVA-ECC应变硬化性能的影响

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北京工业大学学报 2021年第4期47卷 321-327页

作者：王秋生温唯罗昊易勇北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 湖南大学土木工程学院长沙410012

粉煤灰与水泥反应产生的水化硅酸钙凝胶可以改善骨料与水泥间的界面结构,由此提升聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(PVA-ECC)的韧性.为了确定PVA-ECC的最佳粉煤灰掺量范围并建立其获得高拉伸应变的评价指标,在保证不同配合比PVA-ECC... 详细信息

粉煤灰与水泥反应产生的水化硅酸钙凝胶可以改善骨料与水泥间的界面结构,由此提升聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(PVA-ECC)的韧性.为了确定PVA-ECC的最佳粉煤灰掺量范围并建立其获得高拉伸应变的评价指标,在保证不同配合比PVA-ECC良好流动性的前提下,应用拉伸试验研究粉煤灰掺量对PVA-ECC应变硬化性能的影响,并应用光学扫描研究试件断口处的破坏特征.提出"拔出型""断裂型""滑移硬化型"3种不同纤维破坏模式下PVA-ECC的拉伸应力指数建议值.研究结果表明:粉煤灰掺量在45%~65%时,PVA-ECC的抗拉性能随粉煤灰掺量增大而提高;粉煤灰掺量在60%~65%时,PVA-ECC的抗拉性能最好.

关键词：粉煤灰水泥基复合材料应变硬化拉伸应力指数初裂强度极限拉应变

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考虑三维层理效应的灰岩抗拉力学特性研究

考虑三维层理效应的灰岩抗拉力学特性研究

作者：刘博贵州大学

学位级别：硕士

抗拉强度是岩体最弱的强度性质之一,岩质边坡或地下洞室开挖卸荷产生的受拉区分布范围判断及稳定控制常常是工程稳定的关键。层理结构岩体在荷载作用下的变形破坏与层理面的三维空间产出状态密切相关,强度和变形性质呈现出明显的各向异... 详细信息

抗拉强度是岩体最弱的强度性质之一,岩质边坡或地下洞室开挖卸荷产生的受拉区分布范围判断及稳定控制常常是工程稳定的关键。层理结构岩体在荷载作用下的变形破坏与层理面的三维空间产出状态密切相关,强度和变形性质呈现出明显的各向异性。随着主应力方向与层理面夹角的变化,岩体张拉裂纹的萌生、扩展以及贯通既可以发生在岩块,也可以发生在层间,因此开展层理结构岩体的抗拉力学各向异性研究,准确了解岩体内部结构在荷载作用下的受力状态及变形破坏机理,对于保证岩体工程的稳定性至关重要。以桐梓隧道某标段背斜核部高地应力段为工程依托,以含层理厚层灰岩为研究对象,巴西劈裂试验为手段,研究考虑不同层理倾向、倾角组合条件下灰岩的抗拉力学特性及破坏机理,在此基础上,结合有限差分数值模拟方法,确定含层理灰岩的极限拉应变值,基于试验过程中声发射信号值,对拉裂损伤参数进行定义,并建立拉裂判据,并应用于隧道工程中,对高应力段背斜两翼围岩应力、位移及损伤区分布进行分析。主要内容及成果如下:(1)对层理灰岩进行岩石成分偏光显微镜矿物成分鉴定,层理的抗拉强度较基质低,造成力学参数具有明显各向异性特征;制备不同层理倾向φ(φ=0°、30°、45°、60°、90°)、倾角θ(θ=0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)组合的灰岩巴西圆盘标准试样,开展室内巴西劈裂试验,得出不同倾向、倾角层理灰岩的抗拉力学特性(抗拉强度、拉伸模量、最大主应变)及破坏模式(贯穿层理面的拉伸破坏、拉-剪复合破坏和沿层理拉伸破坏)呈现明显各向异性特征;结合岩石声发射试验,通过对试验全过程得声发射信号进行采集,得出了抗拉力学参数随层理倾向倾角角度变化而呈现得各向异性规律。(2)运用FLAC有限差分软件,并与遍布节理模型相结合,进行巴西劈裂数值试验,确定不同倾向倾角层理灰岩的最大主应力、最大主应变及位移矢量呈三维空间分布,基于极限分析法,以层理灰岩中位移(或应变)缓增不收敛之间的突变点为判别拉裂的临界条件,确定不同倾向倾角层理灰岩的极限拉伸应变。(3)基于岩石微元强度的Weibull分布及Lemaitre应变等效原理,结合声发射试验过程中振铃计数确定损伤变量,推导损伤变量随最大主应变增长的演化方程,得出损伤变量随累计应变的增长而增大,建立基于极限拉应变的拉裂判别准则及拉裂损伤应力的计算方法。通过FLAC软件内嵌FISH语言的二次开发,建立了岩石在受拉过程中的动态损伤模型,发现岩石在拉伸过程中的破坏形态与塑性区紧密相关,并随岩石层理倾向倾角角度的变化而变化。(4)将考虑层理三维效应的极限拉应变损伤判据及遍布节理模型应用到桐梓隧道某标段背斜核部高地应力段,运用Midas GTS NX和FLAC数值软件建立反映地形地貌、地质构造及岩体结构特征的三维数值模型。采用三台阶法施工,设计五种不同台阶高度开挖方案,对比得出方案四(上台阶0.45H,中台阶0.35H,下台阶0.2H)最优。对方案四进行支护措施,分析隧道围岩应力、位移及损伤区分布,经对比得出优化施工工法及建议,即在施工过程中需要穿过单斜岩层时,应尽量使隧道掘进方向与岩层倾向一致,更有利于开挖后围岩稳定。综上,本文采用室内试验及数值模拟方法对含层理灰岩的三维抗拉效应进行研究,建立了极限拉应变损伤判据,研究结果可为隧道工程开挖卸荷拉裂范围判别提供理论指导,为隧道围岩稳定性分析提供重要参考。

关键词：层理结构岩体巴西劈裂试验各向异性极限拉应变拉裂损伤