凍融循環(huán)作用下隧道噴射混凝土損傷試驗研究.pdf

1、寒冷地區(qū)隧道噴射混凝土中賦存的孔隙水會在氣溫正負交替變化下凍結、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)。本文采用室內試驗和損傷力學理論分析相結合的方法,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,分別進行了快速凍融試驗和單軸壓縮試驗,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)后試件的質量、動彈性模量、超聲波波速、棱柱體軸心抗壓強度、彈性

2、模量和應力—應變曲線,對噴射混凝土凍融循環(huán)作用下的損傷力學特性進行了研究,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模型,并與試驗得到的單軸壓縮應力—應變曲線進行了對比驗證。主要結論如下:
　　(1)噴射混凝土在經(jīng)歷100次凍融循環(huán)后,質量損失平均值為0.95％,相對動彈性模量和相對超聲波波速平均值分別為96.01%和94.21%,相對動彈性模量和相對超聲波波速損失平均值分別為3.99%和5.79%,且質量損失、相對動彈性模

3、量和相對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度平均值為12.0MPa,相對應的損失為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,相對應的損失為33.68%。噴射混凝土棱柱體軸心抗壓強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力—應變曲線變化趨勢基本相似。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,峰值點應力cf不斷降低,相應的峰值應變c?和極限應變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)的關系可用一次函數(shù)表示。