循环荷载下岩-砼复合试件疲劳破坏与能量演化研究

在地下洞室开挖过程中,围岩-衬砌支护结构长期受到钻孔爆破等施工扰动产生的周期性荷载影响,使支护体系面临着失稳破坏的潜在风险.对此,制作了混凝土与砂质板岩的复合试件,探讨围岩-衬砌复合试件在不同应力水平单轴循环荷载下的疲劳损伤特性,揭示围岩-衬砌复合试件的能量演化规律.试验结果表明:复合试件的单轴抗压强度介于纯砼和岩石试件中间,且更接近于纯砼试件,其力学性能随砼强度的增大而增强;在单轴循环加卸载条件下,复合试件破坏以沿二者接触面的剪切破坏为主,相较于单轴压缩试验结果,其内部裂纹得到充分扩展,破坏更为彻底;循环加卸载过程中复合试件内部储存的弹性应变能占比较高,耗散能较低,而在临近破坏前,耗散能突增,可为围岩-衬砌结构的失稳预测提供依据.

采用接触面单元分析砼-岩系统的力学行为

考虑实际修建过程中塔基岩石开挖的施工特点和砼分期浇筑特点,通过建立三维实体模型,根据基于大变形理论的快速拉格朗日方法,运用考虑库仑屈服准则的塑性接触面单元计算了锦屏一级水电站泄洪洞进口塔基砼-岩接触系统的应力和变形,评价了塔基的稳定性,并与直接考虑材料为实体单元的计算结果进行了比较。工程算例数值计算结果表明,采用接触面单元来分析砼-岩系统的力学行为更合理、更实用。

酸性干湿循环作用下花岗岩-喷射混凝土力学特性及其本构模型

为探究酸性环境干湿循环交替作用对围岩-喷射混凝土的力学劣化特性,开展了酸循环作用下花岗岩-喷射混凝土二元体试件的劈裂抗拉力学试验,分析了随着酸循环次数的增加,二元体的物理力学变化特性,基于Weibull强度理论建立了花岗岩-喷射混凝土试件劈拉本构模型。结果表明:花岗岩-喷射混凝土试件弹性模量及峰值应力随着酸循环次数增加而逐渐减小,峰值强度及弹性模量与循环次数呈指数关系,峰值应变与循环次数呈线性关系;建立的统计损伤本构模型适用于受酸腐蚀干湿循环作用下花岗岩-喷射混凝土试件劈拉力学特性分析,对于研究酸性环境干湿交替作用下二元体的力学演化规律具有重要意义。