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岩石-混凝土组合体单轴压缩力学与破坏特征数值模拟研究
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作者 董卓 王永霞 袁瑞甫 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期152-162,共11页
目的为研究单轴压缩条件下混凝土组分骨料含量、强度等级、占比和界面倾角对岩石-混凝土组合体力学与破坏特征的影响,方法结合凸多边形随机骨料生成投放程序与RFPA2D分析系统,构建组合体数值模型并进行数值模拟。结果组合体的破坏类型... 目的为研究单轴压缩条件下混凝土组分骨料含量、强度等级、占比和界面倾角对岩石-混凝土组合体力学与破坏特征的影响,方法结合凸多边形随机骨料生成投放程序与RFPA2D分析系统,构建组合体数值模型并进行数值模拟。结果组合体的破坏类型可分为由混凝土组分破坏并延伸至花岗岩组分或两种组分及界面共同破坏引起的“两体Ⅰ型和Ⅱ型破坏”,由混凝土组分单独破坏或混凝土组分和界面共同破坏引起的“单体Ⅰ型和Ⅱ型破坏”。对界面处应力状态进行分析,从理论上解释了沿界面宏观裂纹的形成原因;组合体抗压强度接近混凝土的抗压强度,其值与混凝土组分强度等级正相关而与占比负相关;组合体弹性模量数值模拟结果与理论值吻合较好,且与骨料含量和强度等级正相关,与混凝土组分占比和界面倾角负相关;组合体泊松比与骨料含量和混凝土组分占比负相关,强度等级对其影响较小;组合体抗压强度和泊松比均随界面倾角的增加先减小后增加。结论构建了含骨料岩石-混凝土组合体数值模型,并运用RFPA2D分析系统对4种组合方式组合体进行数值模拟,可通过提高混凝土组分强度、降低混凝土组分占比与材料间的界面倾角提升组合体的力学特性。研究结果可为地下或坝体等工程的稳定性分析提供参考依据。 展开更多
关键词 岩石-混凝土组合体 随机骨料 单轴压缩 数值模拟 力学与破坏特征
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不同界面倾角岩石-混凝土组合体蠕变特性研究
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作者 姚韦靖 刘宇 +2 位作者 庞建勇 韩金秀 肖宇辰 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期137-149,共13页
为探究岩石-混凝土界面对地下建筑支护结构失效的影响,通过7种不同界面倾角的岩石-混凝土组合体试件的单轴和分级加载蠕变试验,研究了其蠕变特性。研究结果表明:随界面倾角的增大,组合体抗压强度呈“W”形变化,倾角在0°,45°,9... 为探究岩石-混凝土界面对地下建筑支护结构失效的影响,通过7种不同界面倾角的岩石-混凝土组合体试件的单轴和分级加载蠕变试验,研究了其蠕变特性。研究结果表明:随界面倾角的增大,组合体抗压强度呈“W”形变化,倾角在0°,45°,90°时出现极大值,而倾角在30°,60°~75°时出现极小值;并将其破坏模式分为轴向破坏、组合破坏、界面破坏等3种典型破坏模式。组合体蠕变破坏强度低于单轴抗压强度,表明长期加载对组合体会造成损伤;瞬时应变随界面倾角的增大,先减小后增大;与倾角0°的相比,倾角45°,60°,75°,90°的瞬时应变分别减少了22.68%,47.72%,52.01%,4.56%;蠕变比随应力水平的提高呈下降-稳定-上升3个阶段特征;随界面倾角的增大,蠕变破坏临界应力逐渐减小,蠕变稳定阶段逐渐缩短,组合体稳定性逐渐降低。基于试验结果对Burgers蠕变模型参数进行辨识,所得理论曲线与瞬时变形和衰减蠕变阶段试验数据吻合较好。研究成果可为深入认识混凝土支护与围岩结构界面倾角引起的蠕变破坏机制及地下建筑结构支护安全提供参考。 展开更多
关键词 岩石-混凝土组合体 界面倾角 应力水平 蠕变 BURGERS模型
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单裂隙岩石-混凝土组合体断裂特征颗粒流模拟
3
作者 李庆文 才诗婷 +2 位作者 李涵静 钟宇奇 刘艺伟 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期187-202,共16页
为了研究不同长度及倾角的裂隙对岩石-混凝土组合体强度和破坏模式的影响,基于颗粒流模拟软件(PFC),通过对比预置裂隙试样的室内试验结果,选取最接近室内试验结果的一组数据标定细观参数,由此对含预置裂隙的岩石-混凝土组合体数值模型... 为了研究不同长度及倾角的裂隙对岩石-混凝土组合体强度和破坏模式的影响,基于颗粒流模拟软件(PFC),通过对比预置裂隙试样的室内试验结果,选取最接近室内试验结果的一组数据标定细观参数,由此对含预置裂隙的岩石-混凝土组合体数值模型进行单轴压缩试验。结果表明:单裂隙岩石-混凝土组合体的承载能力和弹性模量随裂隙倾角的增大整体呈增大趋势,建立了不同裂隙长度和裂隙倾角的增量函数;裂隙长度对岩石-混凝土组合体力学特性的影响显著;岩石界面的应力状态和混凝土界面附近的约束效应决定裂纹能否扩展通过界面,根据裂纹的分布情况,分析发现裂纹萌生与扩展的根本原因是应力场的变化和转移,破坏过程中岩石-混凝土组合体的破坏模式由拉伸破坏逐渐转变成宏观剪切破坏,揭示了单裂隙岩石-混凝土组合体单轴压缩的损伤演化规律。 展开更多
关键词 单裂隙 岩石-混凝土组合体 单轴压缩试验 裂纹演化 颗粒流
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交界面粗糙度对岩石-混凝土组合试样影响的数值模拟研究
4
作者 梅凤清 刘嘉伟 《价值工程》 2024年第3期107-109,共3页
围岩与衬砌交界面的性能直接影响着隧道的稳定性和安全性。为了研究交界面粗糙度(JRC)对岩石-混凝土组合试样破坏过程的影响,本次研究利用PFC3D分析程序进行了三维数值模拟研究,模拟结果表明随JRC增大,组合试样的力学性能、裂纹分布以... 围岩与衬砌交界面的性能直接影响着隧道的稳定性和安全性。为了研究交界面粗糙度(JRC)对岩石-混凝土组合试样破坏过程的影响,本次研究利用PFC3D分析程序进行了三维数值模拟研究,模拟结果表明随JRC增大,组合试样的力学性能、裂纹分布以及破坏模式均明显变化。通过数值模拟可以更准确地分析交界面粗糙度对岩石-混凝土组合体试样的力学性能和破裂机理,对地下工程的设计和施工具有重要参考价值。 展开更多
关键词 岩石-混凝土交界面 JRC 破裂过程 离散元
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水岩作用下岩石-混凝土界面强度劣化特征研究
5
作者 李国威 《水利科技与经济》 2024年第9期25-28,共4页
岩石-混凝土工程体广泛存在于岩土工程领域,对岩土工程结构稳定性具有重要影响。以水岩作用下岩石-混凝土工程体界面强度劣化特征为研究对象,通过不同干湿循环次数条件下岩石-混凝土工程体剪切强度试验,分析水岩作用下岩石-混凝土工程... 岩石-混凝土工程体广泛存在于岩土工程领域,对岩土工程结构稳定性具有重要影响。以水岩作用下岩石-混凝土工程体界面强度劣化特征为研究对象,通过不同干湿循环次数条件下岩石-混凝土工程体剪切强度试验,分析水岩作用下岩石-混凝土工程体劣化机理。结果表明,根据不同水岩作用下岩石-混凝土工程体界面剪切试验结果,水岩作用对岩石-混凝土工程体界面剪切强度具有损伤作用,岩石-混凝土工程体界面剪切强度随着干湿循环次数的增加而逐渐减小;岩石-混凝土工程体界面粗糙度系数越大,岩石-混凝土工程体剪切强度也越大;岩石-混凝土工程体剪切强度与冻融循环次数演化关系符合指数函数变化特征,并据此建立水岩作用下岩石-混凝土工程体界面强度劣化模型。 展开更多
关键词 水岩作用 岩石-混凝土地质体 损伤作用 劣化模型
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弹体侵彻岩石-混凝土复合靶数值分析
6
作者 韩鸿宇 姚文进 +2 位作者 张笑瀛 张小静 徐鹏 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2023年第6期73-78,共6页
为研究弹体高速侵彻花岗岩-C60混凝土复合靶板的侵彻规律,通过显示动力学软件LS-DYNA建立了尖卵形弹体侵彻复合靶板的数值仿真模型,分析了不同入射速度,不同靶板倾角下弹体高速侵彻复合靶板作用过程,得出弹体速度、靶板倾角对弹体侵彻... 为研究弹体高速侵彻花岗岩-C60混凝土复合靶板的侵彻规律,通过显示动力学软件LS-DYNA建立了尖卵形弹体侵彻复合靶板的数值仿真模型,分析了不同入射速度,不同靶板倾角下弹体高速侵彻复合靶板作用过程,得出弹体速度、靶板倾角对弹体侵彻复合靶板的影响规律。由仿真结果可得:弹体余速随入射速度的增加呈现先增大后减小的趋势,弹体磨蚀率随入射速度的增加呈现增大的趋势。当弹体入射速度一定时其偏转角随靶板倾角的减小呈现增大的趋势,且弹体侵彻第2层靶板时其偏转角较第1层靶板还有所增加。弹体过载与入射速度呈正相关且与弹体质量磨蚀有关,当弹体弯曲时弹体过载会上升。 展开更多
关键词 岩石-混凝土 侵彻效应 偏转角 弹体磨蚀 数值模拟
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岩石-混凝土界面抗剪强度劣化研究进展 被引量:4
7
作者 岳娟 盛金昌 +1 位作者 王惠民 刘星星 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2022年第5期15-21,70,共8页
综述了影响岩石-混凝土界面抗剪强度劣化主要因素,包括化学侵蚀、温度效应和荷载作用,归纳了现有的岩石-混凝土界面抗剪强度宏观和细微观试验方法,并总结了考虑岩石与混凝土力学性能、界面粗糙特征、界面初始黏聚力、外加正应力的界面... 综述了影响岩石-混凝土界面抗剪强度劣化主要因素,包括化学侵蚀、温度效应和荷载作用,归纳了现有的岩石-混凝土界面抗剪强度宏观和细微观试验方法,并总结了考虑岩石与混凝土力学性能、界面粗糙特征、界面初始黏聚力、外加正应力的界面抗剪强度劣化模型。针对水利工程中的岩石-混凝土界面在高水力梯度作用下易发生溶蚀劣化的现象,提出了渗透溶蚀作用下的岩石-混凝土界面抗剪强度劣化机理、劣化模型和溶蚀劣化的岩石-混凝土界面损伤开裂-裂缝扩展等有待进一步研究的问题。 展开更多
关键词 渗透溶蚀 岩石-混凝土界面 抗剪强度 劣化模型
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四点剪切条件下岩石-混凝土界面裂缝扩展过程研究 被引量:6
8
作者 陆超 何佳文 董伟 《水利与建筑工程学报》 2015年第5期83-89,共7页
采用四点剪切型试件进行岩石-混凝土界面断裂试验,研究不同加载方式、缝高比、偏缝率下界面裂缝的扩展过程。采用界面断裂力学的方法计算裂缝尖端应力强度因子,提出了能预测裂缝发展不同模式的界面裂缝扩展准则,结合岩石-混凝土界面的... 采用四点剪切型试件进行岩石-混凝土界面断裂试验,研究不同加载方式、缝高比、偏缝率下界面裂缝的扩展过程。采用界面断裂力学的方法计算裂缝尖端应力强度因子,提出了能预测裂缝发展不同模式的界面裂缝扩展准则,结合岩石-混凝土界面的拉伸软化本构曲线,通过有限元方法对四点剪切加载条件下界面裂缝扩展过程进行模拟,数值结果与试验结果吻合良好。结果表明:在得到界面、混凝土与岩石的抗拉强度、断裂能和起裂断裂韧度后,可以采用数值的方法预测裂缝扩展的不同模式,求解岩石-混凝土界面裂缝在Ⅰ-Ⅱ复合型应力场下的起裂荷载、极限荷载、裂缝扩展长度等断裂参数,模拟裂缝扩展全过程。 展开更多
关键词 岩石-混凝土界面 裂缝扩展 断裂试验 数值模拟
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岩石-混凝土界面拉伸断裂性能的率相关性研究 被引量:4
9
作者 姚洁香 董伟 钟红 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期108-119,共12页
该文弯曲断裂试验获得了不同应变率下界面的抗拉强度、荷载-加载点位移曲线、荷载-裂缝口张开位移曲线、起裂荷载和峰值荷载,通过夹式引伸计法和DIC法获得了临界裂缝扩展长度。并计算了界面断裂能及双K断裂参数,分析了不同应变率下界面... 该文弯曲断裂试验获得了不同应变率下界面的抗拉强度、荷载-加载点位移曲线、荷载-裂缝口张开位移曲线、起裂荷载和峰值荷载,通过夹式引伸计法和DIC法获得了临界裂缝扩展长度。并计算了界面断裂能及双K断裂参数,分析了不同应变率下界面断裂过程区演化规律及特征长度的变化。结果表明:随应变率的增大,断裂能和起裂韧度增大,临界裂缝长度和失稳韧度先增加后减小,断裂过程区长度及特征长度随应变率的提高而减小。该文从裂缝发展路径、自由水粘性、惯性效应三方面探讨了岩石-混凝土界面断裂参数的率效应。 展开更多
关键词 应变率 岩石-混凝土界面 三点弯曲断裂试验 DIC 双K断裂韧度
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冻融作用下岩石-混凝土界面损伤研究进展 被引量:2
10
作者 刘杰 奚家米 +1 位作者 贾海梁 王新刚 《低温建筑技术》 2022年第4期25-29,共5页
由于冻融作用,寒区混凝土支护工程的安全性和稳定性越来越受到重视,而岩石-混凝土界面的强度性能是支护结构发挥功能的关键。文中主要对岩石-混凝土界面冻融损伤演化规律、界面冻融损伤影响因素、界面过渡区(ITZ)强度弱化机理这3个方面... 由于冻融作用,寒区混凝土支护工程的安全性和稳定性越来越受到重视,而岩石-混凝土界面的强度性能是支护结构发挥功能的关键。文中主要对岩石-混凝土界面冻融损伤演化规律、界面冻融损伤影响因素、界面过渡区(ITZ)强度弱化机理这3个方面进行了综述,分析了目前研究的不足,并提出了改进措施和未来展望,为此方向的相关研究提供一定的参考价值。 展开更多
关键词 冻融作用 岩石-混凝土 界面强度 粘结性能 界面过渡区
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不同水灰比和粗糙度的岩石-混凝土界面Ⅰ型断裂性能研究 被引量:3
11
作者 薛子熹 罗丹旎 +1 位作者 程寿山 李国桢 《陕西水利》 2020年第12期13-16,共4页
岩石-混凝土界面是混凝土大坝中常见的结构层面,由于其两侧材料不同的特性,在受外部荷载情况下,其微裂纹极易沿界面发生扩展甚至形成贯穿裂缝,威胁大坝安全。研究界面断裂性能的影响因素具有重要的理论意义和工程价值。利用液压伺服试验... 岩石-混凝土界面是混凝土大坝中常见的结构层面,由于其两侧材料不同的特性,在受外部荷载情况下,其微裂纹极易沿界面发生扩展甚至形成贯穿裂缝,威胁大坝安全。研究界面断裂性能的影响因素具有重要的理论意义和工程价值。利用液压伺服试验机,通过对岩石-混凝土复合试件进行三点弯曲断裂试验,研究配合比和界面粗糙度对岩石-混凝土界面断裂性能的影响。试验结果表明:①水灰比极易影响岩石-混凝土界面的断裂性能,在50%~60%这一范围内,当水灰比增大时,界面的断裂性能会依次减小,在实际工程中需要更为合理地选用水灰比方案。②通过对岩石刻槽处理,从而增加界面的粗糙度可以达到增强界面断裂性能的目的,而在刻槽深度为12 mm这一范围内,增加刻槽深度也能够增强界面的断裂性能。 展开更多
关键词 岩石-混凝土 界面 Ⅰ型断裂 断裂性能
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岩石-混凝土界面裂纹断裂特征研究 被引量:1
12
作者 田丰 《广西水利水电》 2022年第1期6-9,13,共5页
岩石-混凝土界面裂纹断裂特征研究是混凝土大坝等工程安全性分析的关键课题。目前,关于界面裂纹断裂特性的研究多针对单一均质弹性材料,而岩石、混凝土均为非完全弹性材料,岩石-混凝土界面裂纹断裂问题不能完全沿用弹性材料界面裂纹断... 岩石-混凝土界面裂纹断裂特征研究是混凝土大坝等工程安全性分析的关键课题。目前,关于界面裂纹断裂特性的研究多针对单一均质弹性材料,而岩石、混凝土均为非完全弹性材料,岩石-混凝土界面裂纹断裂问题不能完全沿用弹性材料界面裂纹断裂模型。为此,开展岩石-混凝土界面裂纹断裂试验,利用数字图像相关技术研究岩石-混凝土界面裂纹破坏规律。变形场可反映界面裂纹损伤演化规律,既可在变形场中得到裂纹各断裂阶段对应的断裂区,又可根据变形场局部化带走向判断裂纹扩展方向。 展开更多
关键词 岩石-混凝土 变形场 界面 裂纹 断裂 试验研究
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岩石-混凝土界面拉伸软化本构关系试验研究 被引量:13
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作者 董伟 张利花 吴智敏 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期712-719,共8页
对岩石-混凝土界面试件进行了轴向拉伸和三点弯曲梁试验,研究粗糙度对界面断裂特性的影响,建立了界面软化本构关系。以界面粗糙度为参量,结合界面三点弯曲试验所得的荷载-位移曲线,采用改进的J积分法计算裂缝扩展的能量损耗,建立了基于... 对岩石-混凝土界面试件进行了轴向拉伸和三点弯曲梁试验,研究粗糙度对界面断裂特性的影响,建立了界面软化本构关系。以界面粗糙度为参量,结合界面三点弯曲试验所得的荷载-位移曲线,采用改进的J积分法计算裂缝扩展的能量损耗,建立了基于虚拟裂缝黏聚力能量守恒关系。通过归一化拟合建立的挠度、裂缝张开宽度及裂缝扩展长度关系,最终确定了岩石-混凝土界面的拉伸软化本构曲线,并提出指数型和双线型的黏聚力表达式。试验和计算结果表明:岩石-混凝土界面单轴抗拉强度、断裂韧度及断裂能随着界面粗糙度的增加而增大。本文所得的界面软化本构关系只与界面抗拉强度和断裂能有关,可以应用于不同粗糙度界面的断裂计算中。 展开更多
关键词 岩石-混凝土界面 轴向拉伸 三点弯曲梁 粗糙度 软化本构
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岩石-混凝土界面黏结强度冻融劣化模型及试验分析 被引量:14
14
作者 申艳军 魏欣 +4 位作者 杨更社 王永志 贾海梁 张欢 张慧梅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期480-490,共11页
首先从"地质体-工程体"二元介质材料界面黏结机制出发,探究影响岩石-混凝土界面黏结性能的控制性指标,并构建二元体介质界面黏结强度理论表征;而后,通过内在认知冻融对界面黏结性能的劣化过程,提出岩石-混凝土界面黏结强度冻... 首先从"地质体-工程体"二元介质材料界面黏结机制出发,探究影响岩石-混凝土界面黏结性能的控制性指标,并构建二元体介质界面黏结强度理论表征;而后,通过内在认知冻融对界面黏结性能的劣化过程,提出岩石-混凝土界面黏结强度冻融劣化模型。为进一步验证模型准确性及评价效果,以花岗岩-混凝土二元体试样为对象,开展不同界面粗糙度(JRC)及循环次数的界面黏结性能剪切试验,试验结果较好验证了理论模型的可靠性。该模型综合考虑界面表观特征、混凝土C-S-H基团"树根桩"效应及冻融损伤劣化特征,为认知岩石-混凝土界面黏结强度冻融劣化提供了理论参考。此外,为深入认知界面黏结性能冻融劣化理论模型与实测值误差原因,围绕壁面强度分配系数、界面破坏形貌分析特征、NMR分层细观分析技术及界面黏附强度冻融劣化耦合特征予以进一步讨论,拓展了冻融诱发界面黏结性能劣化认知深度。研究成果可为评价冻融诱发岩石-混凝土界面黏结强度劣化提供理论及试验依据。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石-混凝土二元体 黏结强度 冻融循环 劣化机制 试验验证
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基于Hoek-Brown准则的混凝土-岩石类靶侵彻模型 被引量:10
15
作者 曹扬悦也 蒋志刚 +1 位作者 谭清华 蒙朝美 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期48-53,60,共7页
基于空腔膨胀理论建立工程模型是研究侵彻问题的常用方法。针对射弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶问题,基于靶体的弹性-裂纹-粉碎响应模式,粉碎区采用考虑围压的Hoek-Brown准则,得到了准静态球形空腔膨胀的空腔壁压力。在Forresta... 基于空腔膨胀理论建立工程模型是研究侵彻问题的常用方法。针对射弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶问题,基于靶体的弹性-裂纹-粉碎响应模式,粉碎区采用考虑围压的Hoek-Brown准则,得到了准静态球形空腔膨胀的空腔壁压力。在Forrestal两个阶段侵彻模型中,用所得空腔壁压力代替隧道侵彻阶段的侵彻阻力,得到刚性弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶的侵彻深度预估公式,与文献侵彻试验以及现有典型侵彻深度预估公式比较表明,预估公式适用范围更广,对于(超)高强混凝土和岩石材料靶的预测精度更高。 展开更多
关键词 侵彻 混凝土-岩石 工程模型 空腔膨胀 HOEK-BROWN准则
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岩石–混凝土相互作用力学行为的数值模拟研究 被引量:3
16
作者 刘小然 周宏伟 李洪 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A02期5648-5651,共4页
针对大坝与坝基、坝肩与库岸相互作用机理,在总结了几种典型接触单元基础上,根据谢和平提出的两体力学模型,采用有限差分程序FLAC,对岩石–混凝土接触界面在直剪作用下的力学性能进行了数值模拟,研究了两体力学模型的破坏过程及不同接... 针对大坝与坝基、坝肩与库岸相互作用机理,在总结了几种典型接触单元基础上,根据谢和平提出的两体力学模型,采用有限差分程序FLAC,对岩石–混凝土接触界面在直剪作用下的力学性能进行了数值模拟,研究了两体力学模型的破坏过程及不同接触面粗糙度对其整体力学性能的影响。结果表明,两体力学模型破坏过程具有几个明显的不同阶段,节理面粗糙度对其力学性能具有明显的影响。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石-混凝土界面 接触单元 两体力学模型 节理面粗糙度
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基于冲击回波法的混凝土-围岩缺陷检测与信号处理研究 被引量:10
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作者 姚菲 陆幸奇 陈光宇 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2316-2323,共8页
喷射混凝土−围岩(Concrete-Rock,CR)结构的界面黏结缺陷隐蔽性强,缺乏具体有效的质量评价方法。鉴于冲击回波法的传统信号分析方法难以准确识别此类分层结构内部缺陷情况,设计不同接触质量、不同厚度的CR试件,进行冲击回波试验。对回波... 喷射混凝土−围岩(Concrete-Rock,CR)结构的界面黏结缺陷隐蔽性强,缺乏具体有效的质量评价方法。鉴于冲击回波法的传统信号分析方法难以准确识别此类分层结构内部缺陷情况,设计不同接触质量、不同厚度的CR试件,进行冲击回波试验。对回波信号进行频域分析和时频域分析,并对回波信号进行小波包分解,计算小波包相对能量特征值作为支持向量机的输入向量,对不同缺陷进行识别。研究结果表明,CR结构的频域结果中存在多峰值现象,而时频分析综合了时间与频率信息,可获得较好效果,基于小波包相对能量的机器分类可识别缺陷特征,识别率在80%以上。 展开更多
关键词 冲击回波法 混凝土-岩石结构 接触质量 时频域分析 小波包分解 机器学习
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主动围压作用下混凝土-花岗岩组合体抗压力学特性与强度预测模型研究 被引量:3
18
作者 高欢 翟越 +3 位作者 汪铁楠 李宇白 王铭 李艳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2983-2992,3046,共11页
混凝土-花岗岩组合体属于工程中典型的二元材料,在三轴条件下表现出与单体不同的力学响应特性。对混凝土单体(concrete monomer,简称CM)、花岗岩单体(granite monomer,简称GM)、混凝土-花岗岩组合体(concrete-granite combined body,简... 混凝土-花岗岩组合体属于工程中典型的二元材料,在三轴条件下表现出与单体不同的力学响应特性。对混凝土单体(concrete monomer,简称CM)、花岗岩单体(granite monomer,简称GM)、混凝土-花岗岩组合体(concrete-granite combined body,简称CGCB)进行不同围压下的准静态压缩试验,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)观察CGCB破坏后断口和界面的微观结构,并利用RFPA模拟CGCB的破坏过程,揭示组合体试件的整体裂纹扩展和破坏机制。最后基于Mohr-Coulomb强度准则建立了组合体三轴抗压强度预测模型。结果表明:组合体的单(三)轴抗压强度与材料尺寸效应和界面约束效应有关;随围压增大,组合体破坏状态由单轴的“Y”型劈裂破坏转变为混凝土组分剪切破坏;数值模拟结果表明,不同围压条件下远离界面的混凝土和界面近区的花岗岩依次发生损伤,逐渐形成贯通剪切裂纹,导致花岗岩组分发生劈裂破坏;所构建的强度预测模型能和试验结果、数值模拟很好地对应,表明了模型的准确性。研究结果可为深部地下工程结构的开挖和支护提供科学依据。 展开更多
关键词 混凝土-岩石组合体 抗压强度模型 数值模拟 围压 破坏特征
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寒区隧道围岩-喷层界面增黏与抗冻试验研究
19
作者 刘慧 徐海南 +6 位作者 任建喜 申艳军 贾海梁 奚家米 唐丽云 郁金捷 魏尧 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1383-1396,共14页
寒区隧道普遍受到冻融作用影响,易发生沿着混凝土衬砌结构与围岩界面损伤与脱黏现象,严重影响隧道工程施工质量与安全运营。为提升隧道围岩-喷层界面黏结强度与抗冻性能,将围岩-喷层界面简化为岩石-混凝土二元体,研制适用于提升围岩-喷... 寒区隧道普遍受到冻融作用影响,易发生沿着混凝土衬砌结构与围岩界面损伤与脱黏现象,严重影响隧道工程施工质量与安全运营。为提升隧道围岩-喷层界面黏结强度与抗冻性能,将围岩-喷层界面简化为岩石-混凝土二元体,研制适用于提升围岩-喷层界面黏结性与抗冻性的水泥基界面剂,并开展水泥基界面剂喷涂前后的砂岩-混凝土界面黏结强度及抗冻性能对比试验。试验结果表明:(1)冻融作用产生的岩石-混凝土界面中与硅氧四面体平行的主链破裂,是导致岩石-混凝土界面黏结性能降低的核心原因;(2)通过试验适配研制,提出适用于提升寒区隧道喷层界面黏结性与抗冻性的水泥基界面剂最优配合比为∶水泥∶水∶硅微粉∶硅烷偶联剂∶高分子胶凝材料(水性丙烯酸酯腹膜胶+竹材液化酚醛树脂)=10∶4.4∶0.8∶0.2∶1∶0.5;(3)因水泥基界面剂的高分子水化作用,喷层界面产生的“树根桩”效应扩大了岩石与混凝土接触面的栓堵程度,同时,硅烷偶联剂的化学键合作用提升了界面间的机械咬合力,二者耦合增强作用提高岩石-混凝土界面的黏结剪切强度和劈裂强度。通过对比试验发现,在冻融30次后,采用水泥基界面剂处理后,岩石-混凝土界面剪切强度较未处理试样可提升109%,黏结劈裂强度则提升了78%;(4)水泥基界面剂中硅氧烷水解缩合作用产生的硅氧键吸附在岩石-混凝土界面形成的疏水层,抑制了界面富水区扩展;而联合反应生成的硅凝胶发生相变释放热量,减少了岩石-混凝土界面冻融损伤,可抑制岩石-混凝土界面裂纹萌生与扩展。(5)研制的水泥基界面剂本身具有良好的抗冻性,特别是在-10℃~10℃的冻融环境中可高效发挥提升围岩-喷层界面黏结性及抗冻性的功能。研究为寒区隧道围岩-喷层界面增黏与抗冻处理提供了一种新的解决方案。 展开更多
关键词 隧道工程 岩石-混凝土 水泥基界面剂 冻融循环 黏结强度 抗冻性
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Influence of interface morphology on dynamic behavior and energy dissipation of bi-material discs 被引量:1
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作者 Zi-long ZHOU Jian-you LU +1 位作者 Xin CAI Yi-chao RUI 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第7期2339-2352,共14页
To investigate the dynamic behavior and energy dissipation of the rock−concrete interface,dynamic splitting tests on bi-material discs were conducted by using the split Hopkinson pressure bar.The test results reveal t... To investigate the dynamic behavior and energy dissipation of the rock−concrete interface,dynamic splitting tests on bi-material discs were conducted by using the split Hopkinson pressure bar.The test results reveal that with the change of the interface inclination angles(θ),the influence of interface groove width on the bearing capacity of specimens also varies.Whenθincreases from 0°to 30°,the bearing capacity of the specimen increases first and then decreases with the rise of the interface groove width;the optimal groove width on the rock surface in this range of interface inclination angles is 5 mm.Whenθincreases from 45°to 90°,the bearing capacity of the specimen has no obvious change.Moreover,whenθincreases from 0°to 45°,the dissipated energy of the specimens rises obviously at first and then tends to be stable as the width of the interface groove increases. 展开更多
关键词 rock−concrete interface Brazilian disc splitting fracture development interface mechanical properties dynamic behavior energy dissipation
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