当前位置:主页 > 科技论文 > 地质论文 >

预应力冻融循环耦合作用下岩石力学特性试验研究

发布时间:2017-08-10 22:06

  本文关键词:预应力冻融循环耦合作用下岩石力学特性试验研究


  更多相关文章: 冻融循环 预应力 预应力加载设备 抗冻应力阈值 预应力锚索


【摘要】:冻融侵害是寒区岩石工程面临的重要威胁之一,影响岩石冻融的因素有很多,国内外的学者对此已经进行了数十年的研究,也取得了丰富的成果。然而,过去的冻融试验研究几乎都是针对自由岩石展开的(自由是指没有受到外荷载作用),没有考虑自然环境下岩体中实际存在的应力。为了探究应力的存在对岩石冻融的影响,本文开展了室内预应力冻融耦合作用下砂岩的劣化试验研究,预应力冻融耦合是指岩石在经受冻融作用的同时受到一个预加应力的作用。通过跟踪研究冻融前后岩石的一些宏观物理量变化规律,以及强度变化规律,并基于假定条件下的孔隙壁应力分析,揭示了应力对岩石冻融的影响机制,接着以此为基础,修正了寒区工程岩体质量评价体系,并提出了使用预应力锚索(锚杆)进行寒区工程冻害防治的新思想。概括说来,主要做了以下研究工作:1)设计制造一套预应力加载设备,为试件施加上预定的压力。此设备同时具备以下几个关键的功能:1、提供准确的高强压力;2、长时间保持压力稳定;3、能适应冻融的严酷环境;4、压力大小能实时读取;5、小巧易用,与冻融设备兼容。2)开展了饱和砂岩在5个预应力级别(0MPa,0.75MPa,1.6MPa,3MPa,5MPa)下的冻融循环试验,冻融循环分3批次进行(20次,40次,60次)。在冻融前后测量试件的干质量、饱和质量、高度、直径和纵波波速,研究在不同预应力作用下的岩石在经历不同次数冻融循环后的质量损失,膨胀情况,孔隙率增长以及波速变化等规律,这些宏观指标变化可以反应岩石的冻融劣化程度。3)对各个预应力级别和各个冻融批次的岩石试样进行单轴压缩试验,研究在不同预应力作用下的岩石在经历不同次数冻融循环后的强度、变形特征,并研究岩石的抗冻系数随预应力大小的变化规律;为了考察试件纵向的强度特征,对各个预应力作用下经历40次冻融循环后的岩石进行了劈裂试验;另外,为了验证岩石在三向应力状态下的强度特征与单轴压缩结果是否一致,选择0MPa和3MPa两个预应力作用下经历60次冻融循环后的岩石进行了三轴压缩试验,围压分5级:0、5、10、15、20MPa,对比了Mohr-Coulomb和Hoek-Brown准则的拟合结果。4)结合试验结果,基于孔隙为圆形通道和材料为弹性均质体的假定,进行了孔隙壁上的应力分析,给出了预应力和冻胀力共同作用下孔隙壁的破坏条件,进而揭示了预应力对岩石冻融的影响机制。5)提出了抗冻应力阈值的概念,指出当施加在岩石上的预应力达到该阈值后,岩石冻融损伤会停止;并基于对预应力-抗冻系数关系的研究,对TSMR体系中的冻融系数进行了调整,从而提出了考虑应力状态对岩石冻融作用影响的寒区岩体质量评价体系Y_TSMR;最后,探索性的提出了使用预应力锚索(锚杆)进行寒区工程冻害防治的新思想,这突破了过去一直依靠防水、保温的冻害防治固定思维,也许能找到寒区工程冻害防治的新技术。
【关键词】:冻融循环 预应力 预应力加载设备 抗冻应力阈值 预应力锚索
【学位授予单位】:三峡大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU45
【目录】:
  • 内容摘要4-6
  • Abstract6-10
  • 1 绪论10-19
  • 1.1 论文的研究意义10
  • 1.2 冻融岩土体国内外研究现状10-16
  • 1.3 研究不足及待完善之处16
  • 1.4 研究内容及技术路线16-19
  • 2 试验方案仪器及预应力加载设备开发19-32
  • 2.1 试验方案19
  • 2.2 标准岩石试件制造19-23
  • 2.3 设计制造预应力加载设备23-27
  • 2.4 基本物理指标测定27-28
  • 2.5 冻融循环及力学试验设备28-31
  • 2.6 小结31-32
  • 3 预应力冻融循环耦合作用下岩石宏观物理性质研究32-48
  • 3.1 预应力冻融循环耦合试验32-35
  • 3.2 冻融后岩石宏观物理性质分析35-46
  • 3.3 小结46-48
  • 4 预应力冻融循环耦合作用下岩石力学性质研究48-68
  • 4.1 单轴压缩试验研究48-59
  • 4.2 劈裂试验研究59-62
  • 4.3 三轴压缩试验研究62-67
  • 4.4 小结67-68
  • 5 预应力冻融循环耦合作用下岩石损伤机理分析68-81
  • 5.1 岩石冻融劣化机理68-69
  • 5.2 影响岩石冻融的因素69-70
  • 5.3 预应力对岩石冻融损伤的影响机制70-77
  • 5.4 岩石抗冻应力阈值77-80
  • 5.5 小结80-81
  • 6 寒区岩体质量评价体系修正及冻害防治新思想81-87
  • 6.1 寒区岩体冻融劣化特征81-82
  • 6.2 寒区岩体质量评价体系修正82-84
  • 6.3 当前岩石工程冻害防治策略84-85
  • 6.4 使用预应力锚索(锚杆)的岩体冻害防治新思想85-86
  • 6.5 小结86-87
  • 7 结论与展望87-90
  • 7.1 主要成果与结论87-88
  • 7.2 进一步研究展望88-90
  • 参考文献90-95
  • 后记95-96
  • 附录 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谈云志;吴翩;付伟;万智;张华;张振华;;改良粉土强度的冻融循环效应与微观机制[J];岩土力学;2013年10期

2 覃丽坤;宋玉普;姚家伟;王玉杰;;海水中冻融循环后的混凝土在非比例加载下的双轴受压性能研究[J];工程力学;2009年01期

3 张慧梅;杨更社;;岩石冻融循环及抗拉特性试验研究[J];西安科技大学学报;2012年06期

4 魏强;谢剑;吴洪海;;超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响[J];工程力学;2013年S1期

5 邴慧;何平;;冻融循环对含盐土物理力学性质影响的试验研究[J];岩土工程学报;2009年12期

6 周科平;李杰林;许玉娟;张亚民;杨培强;陈路平;;冻融循环条件下岩石核磁共振特性的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2012年04期

7 汪恩良;介玉新;常俊德;钟华;;冻融循环后筋土复合体加载破坏试验研究[J];冰川冻土;2011年04期

8 陈四利;史建军;于涛;黄杰;;冻融循环对水泥土力学特性的影响[J];应用基础与工程科学学报;2014年02期

9 李杰林;周科平;张亚民;许玉娟;;冻融循环条件下风化花岗岩物理特性的实验研究[J];中南大学学报(自然科学版);2014年03期

10 汪恩良;徐学燕;常俊德;钟华;高占坤;;冻融循环对塑料土工格栅拉伸性能的影响[J];冰川冻土;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 魏强;谢剑;吴洪海;;超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2012年

2 覃丽坤;宋玉普;陈浩然;张众;于长江;;冻融循环对混凝土力学性能的影响[A];东北岩石力学与工程分会学术讨论会论文集[C];2005年

3 谢友均;许辉;龙广成;;混凝土在不同溶液中的抗冻融循环性能研究[A];全国高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集[C];2005年

4 杨更社;张全胜;任建喜;蒲毅彬;;冻融循环条件下砂岩细观损伤特性研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年

5 王立成;刘汉勇;;冻融循环后轻骨料混凝土双轴压压状态下的强度和变形性能研究[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第二册)[C];2005年

6 杨全兵;;冻融循环条件下NaCl浓度对混凝土内部饱水度的影响[A];中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会七届二次理事会议暨学术交流会论文集[C];2007年

7 施嘉伟;朱虹;吴智深;吴刚;;冻融循环与荷载耦合作用下FRP-混凝土粘结界面性能的试验研究[A];第五届全国FRP学术交流会论文集[C];2007年

8 李燕;申向东;;不同纤维掺量轻骨料混凝土冻融循环后力学性能及损伤量的研究[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年

9 宣金琦;赵立群;陈宁;;干湿循环和冻融循环对预拌抹灰砂浆力学性能的影响[A];第五届全国商品砂浆学术交流会论文集(5th NCCM)[C];2013年

10 王立成;;不同特性混凝土冻融循环后双轴压压统一强度准则[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 覃丽坤;高温及冻融循环后混凝土多轴强度和变形试验研究[D];大连理工大学;2003年

2 张众;冻融及高温后混凝土多轴力学特性试验研究[D];大连理工大学;2007年

3 慕儒;冻融循环与外部弯曲应力、盐溶液复合作用下混凝土的耐久性与寿命预测[D];东南大学;2000年

4 商怀帅;引气混凝土冻融循环后多轴强度的试验研究[D];大连理工大学;2006年

5 王阵地;基于无损监测的钢筋混凝土劣化过程和机理研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2012年

6 陈妤;冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下预应力混凝土构件劣化性能研究[D];江苏大学;2011年

7 周春生;寒旱区GCL防渗性能研究及相关机理分析[D];内蒙古农业大学;2011年

8 魏海斌;冻融循环对粉煤灰土动力特性影响的理论与试验研究[D];吉林大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周宇翔;西藏高海拔地区冻岩冻融循环过程中劣化规律研究[D];西南交通大学;2015年

2 于康康;碱液加固黄土体的工程性能研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 邢凯;冻融循环下混凝土力学性能试验及损伤演化研究[D];长安大学;2015年

4 汤瑞;冻融循环条件下水泥固化/稳定铅污染土力学性能研究[D];安徽理工大学;2016年

5 费彩会;不同损伤混凝土梁在冻融和氯盐环境下劣化性能试验研究[D];北方工业大学;2016年

6 陈婷婷;基于冻融处理的竹基集装箱底板工艺的研究[D];福建农林大学;2016年

7 李志远;短时冻土区花岗岩残积土边坡失稳机制研究[D];福州大学;2013年

8 廖聪;冻融循环下隧道防火涂料粘结退化与损伤机理[D];福州大学;2014年

9 江健;采用PTN材料密封石灰岩的抗冻胀试验研究[D];西北农林科技大学;2016年

10 邵楷模;基于冻融循环和氯盐侵蚀耦合条件下聚合物快硬水泥砂浆耐久性的研究[D];兰州理工大学;2016年



本文编号:652876

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/652876.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户87da2***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com