应力与环境耦合作用下砂浆锚杆力学性能劣化研究

发布时间：2017-10-14 06:41

  本文关键词：应力与环境耦合作用下砂浆锚杆力学性能劣化研究

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【摘要】：在地下工程中,为了结构物的安全常需增加岩土体的稳定性,打设锚杆是最基本的方法,而在山岭隧道工程中,特别是近海工程中,地下水往往具有一定腐蚀性,设于岩土体中的锚杆难免发生腐蚀劣化。近年来,随着跨江越海工程和近海隧道的大量兴建,腐蚀环境下衬砌结构的耐久性问题逐渐凸显,尤其是海水环境中由于氯离子侵蚀致使锚杆、混凝土腐蚀劣化进而导致衬砌结构的承载力与安全性降低等问题已引起工程界的重视,基于海底环境下考虑受力作用时的锚固系统耐久性研究具有重大理论价值。本文通过自行设计的装置实现了应力状态下的砂浆锚杆腐蚀,通过应力腐蚀正交试验,研究应力与环境腐蚀耦合作用下砂浆锚杆力学性能劣化的规律,通过室内试验研究试件长度对粘结强度的长度效应,对长尺寸的砂浆锚杆进行应力腐蚀试验研究,通过FLAC3D有限元模拟软件进一步研究剪切应力的分布,得到了以下结论：1.NaCl溶液对于试件有更大腐蚀作用,工作应力对砂浆锚杆腐蚀有促进作用；工作应力、环境级别、腐蚀时间因素对相对粘结强度均有较显著的影响,工作应力越大,相对黏结强度越低；环境级别越大,相对黏结强度越低；腐蚀时间越长,相对黏结强度越低。且腐蚀时间因素影响最大,工作应力因素次之,环境级别因素相对影响最小。2.最大拉拔力与锚固长度并非简单线性关系,平均最大剪切应力随着试件尺寸的增加而减小。当试件锚固长度从50cm增加至100cm,最大平均粘结剪切强度下降较慢,趋于平缓。用指数分布曲线描述腐蚀锚杆拉拔过程中剪力分布规律是合理的,在锚固长度超过50cm后,规律较明显,因此在室内试验中,试件锚固长度不宜小于50cm。
【关键词】：砂浆锚杆 应力与环境腐蚀 耦合作用 长度效应
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.71
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 国内研究现状11-16
• 1.2.2 国外研究现状16-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 第2章 应力与环境耦合作用下锚杆腐蚀试验研究19-43
• 2.1 试验方案确定19-20
• 2.2 正交试验设计20-22
• 2.3 试验材料22-23
• 2.4 试件制作23-25
• 2.5 应力腐蚀试验过程的实现25-27
• 2.5.1 持续加载方法25-26
• 2.5.2 腐蚀方法26-27
• 2.6 腐蚀状态下锚杆试件拉拔试验研究27-33
• 2.6.2 拉拔制度28
• 2.6.3 腐蚀效果28-31
• 2.6.4 拉拔试验结果分析31-33
• 2.7 基于拉拔试验的无腐蚀锚杆粘结性能分析33-41
• 2.7.1 粘结锚固曲线分析35-36
• 2.7.2 最大粘结强度理论计算36-41
• 2.8 小结41-43
• 第3章 应力与环境耦合作用下砂浆锚杆腐蚀对其粘结性能的影响性研究43-55
• 3.1 试验数据归一化处理43-44
• 3.2 直观分析法44-46
• 3.3 方差分析法46-50
• 3.4 应力腐蚀影响回归公式50-54
• 3.5 小结54-55
• 第4章 锚杆腐蚀试验中长度效应研究55-73
• 4.1 长度效应试验研究55-59
• 4.1.1 室内试验过程55-57
• 4.1.2 试验结果分析57-59
• 4.2 长度效应数值模拟59-69
• 4.2.1 几何模型59-60
• 4.2.2 材料参数60-63
• 4.2.3 计算流程63-64
• 4.2.4 数据采集64
• 4.2.5 计算结果64-69
• 4.3 剪力分布的理论计算69-72
• 4.4 小结72-73
• 结论与展望73-75
• 本文研究结论73-74
• 本文研究展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士研究生主要科研成果81

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本文编号：1029576