喷层混凝土与围岩组合体动力性状及损伤破坏特性研究
发布时间：2020-12-11 21:37
目前,在巷（隧）道的掘进中经常采用钻爆法施工,爆破工作面近区围岩受到爆破冲击荷载扰动,强度及稳定性降低,需立即对围岩喷射混凝土进行封闭,可以减小围岩风化程度,同时对围岩提供柔性支护抗力,避免围岩出现较大变形。为了加快施工进度,在喷射混凝土后,很快进行下一阶段的爆破施工,此时早龄期混凝土尚未达到稳定龄期,强度未达到设计值。而爆破掘进时,会产生地震波、空气冲击波及飞石,对早龄期混凝土及围岩产生动态冲击作用。在多次爆破开挖扰动下,喷层混凝土结构时常出现开裂、剥落的现象,爆破冲击荷载会诱发岩体内储存的能量激烈、快速的释放,从而出现岩爆、冲击地压及矿震等地质灾害,对工人的生命安全和煤矿的安全、高效生产造成了极大的威胁。研究表明,不同荷载（动载荷和静载荷）作用下混凝土及岩石的力学特性差异较大,但是多数学者的研究范围仅限于混凝土或岩石单介质材质的动力性状问题。针对喷层混凝土与围岩粘结面近区介质而言,在冲击作用下的动力特性受粘结面及两相介质差异的影响,与单介质的动力特性有明显区别,但是相关研究少有报道。因此在现有研究基础上,有必要对冲击荷载作用下早龄期喷层混凝土与围岩粘结面近区部分的动力性状问题进行研...
【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
早龄期混凝土峰值应变、单位体积吸收能和动态抗压强度随应变率的变化曲线
（3）动态强度峰值应变、单位体积吸收能和动态抗压强度es of the peak strain, unit volume absorbed enepressive strength as the strain rate for early ag击试验中，混凝土早期受到冲击压缩时载对混凝土具有压实效应，养护过程后期强度有一定程度提高。根据多次伤模型与 Kelvin 模型改进的岩石时效土损伤模型，如图 1.2 所示。
图 1.3 早龄期混凝土破坏形态[55]Fig.1.3 Failure pattens of early age concrete[55]综上所述，国内外学者采用对岩石和混凝土脆性材料动力特性的研究相对较多，取得了丰硕成果，而早龄期混凝土动力性能的研究相对较少，有待进一步的深入研究。1.2.2 动载下岩石动力特性的研究研究表明，岩石材料强度具有应变率效应，根据岩石受载产生的应变率大小将岩石力学分为岩石静力学和岩石动力学，岩石加载试验应变率小于 10-4/s 时为静态加载试验，在 10-4/s~102/s 时为准动态加载试验，大于 102/s 时为动态加载试验。目前动态加载试验装置常用的有落锤冲击试验机、轻气炮、炸药平面波发生器、分离式霍普金森压杆试验装置（Split Hopkinson Pressure Bar，简称 SHPB）等，SHP实验装置是岩石动态力学特性研究中应用较为广泛的设备。（1）冲击荷载作用下岩石动力性能的试验研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]砂岩冲击损伤与应力波参数关系试验研究[J]. 武宇,刘殿书,吴帅峰,刘志远,方真刚. 矿业科学学报. 2018(03)
[2]不同形状砂岩的动态力学特性[J]. 谢晓锋,陶明,吴秋红,王泽伟,尚雪义,刘恺. 中南大学学报(自然科学版). 2017(09)
[3]冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究[J]. 李晓锋,李海波,刘凯,张乾兵,邹飞,黄理兴,ZHAO Jian. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[4]EPS混凝土单轴冲击压缩试验及破坏形态分析[J]. 马芹永,冉雪美,袁璞. 地下空间与工程学报. 2017(03)
[5]冲击荷载下的新浇混凝土损伤特性及强度试验研究[J]. 刘彬,阳生权,姚悟闻. 湖南工业大学学报. 2017(03)
[6]基于三维Hopkinson杆的混凝土动态力学性能研究[J]. 徐松林,王鹏飞,赵坚,胡时胜. 爆炸与冲击. 2017(02)
[7]不同含水率红砂岩静动态劈拉试验及细观分析[J]. 闻名,陈震,许金余,王鹏,刘少赫. 地下空间与工程学报. 2017(01)
[8]灰岩和白云岩动态压缩力学性能的SHPB实验[J]. 方正峰,邹飞,唐旭. 工程爆破. 2017(01)
[9]基于SHPB实验的岩石峰后动态行为研究（英文）[J]. 周子龙,赵源,江益辉,邹洋,蔡鑫,李地元. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(01)
[10]定向断裂控制爆破机理及应用[J]. 宋俊生,王雁冰,高祥涛,杨国梁,岳中文. 矿业科学学报. 2016(01)
博士论文
[1]冲击荷载下早龄期混凝土力学和损伤特性的试验研究[D]. 王世鸣.中南大学 2014
[2]静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D]. 金解放.中南大学 2012
[3]岩石动静组合加载实验与力学特性研究[D]. 周子龙.中南大学 2007
[4]冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D]. 胡柳青.中南大学 2005
硕士论文
[1]循环动荷载作用下脆性岩石疲劳损伤力学特性研究[D]. 梅年峰.中国地质大学 2014
[2]岩石在静应力状态下的循环冲击实验及损伤特性研究[D]. 刘涛.中南大学 2013
[3]分离式霍普金森压杆实验端面摩擦效应研究[D]. 王晓燕.国防科学技术大学 2004
本文编号：2911259
【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
早龄期混凝土峰值应变、单位体积吸收能和动态抗压强度随应变率的变化曲线
（3）动态强度峰值应变、单位体积吸收能和动态抗压强度es of the peak strain, unit volume absorbed enepressive strength as the strain rate for early ag击试验中，混凝土早期受到冲击压缩时载对混凝土具有压实效应，养护过程后期强度有一定程度提高。根据多次伤模型与 Kelvin 模型改进的岩石时效土损伤模型，如图 1.2 所示。
图 1.3 早龄期混凝土破坏形态[55]Fig.1.3 Failure pattens of early age concrete[55]综上所述，国内外学者采用对岩石和混凝土脆性材料动力特性的研究相对较多，取得了丰硕成果，而早龄期混凝土动力性能的研究相对较少，有待进一步的深入研究。1.2.2 动载下岩石动力特性的研究研究表明，岩石材料强度具有应变率效应，根据岩石受载产生的应变率大小将岩石力学分为岩石静力学和岩石动力学，岩石加载试验应变率小于 10-4/s 时为静态加载试验，在 10-4/s~102/s 时为准动态加载试验，大于 102/s 时为动态加载试验。目前动态加载试验装置常用的有落锤冲击试验机、轻气炮、炸药平面波发生器、分离式霍普金森压杆试验装置（Split Hopkinson Pressure Bar，简称 SHPB）等，SHP实验装置是岩石动态力学特性研究中应用较为广泛的设备。（1）冲击荷载作用下岩石动力性能的试验研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]砂岩冲击损伤与应力波参数关系试验研究[J]. 武宇,刘殿书,吴帅峰,刘志远,方真刚. 矿业科学学报. 2018(03)
[2]不同形状砂岩的动态力学特性[J]. 谢晓锋,陶明,吴秋红,王泽伟,尚雪义,刘恺. 中南大学学报(自然科学版). 2017(09)
[3]冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究[J]. 李晓锋,李海波,刘凯,张乾兵,邹飞,黄理兴,ZHAO Jian. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[4]EPS混凝土单轴冲击压缩试验及破坏形态分析[J]. 马芹永,冉雪美,袁璞. 地下空间与工程学报. 2017(03)
[5]冲击荷载下的新浇混凝土损伤特性及强度试验研究[J]. 刘彬,阳生权,姚悟闻. 湖南工业大学学报. 2017(03)
[6]基于三维Hopkinson杆的混凝土动态力学性能研究[J]. 徐松林,王鹏飞,赵坚,胡时胜. 爆炸与冲击. 2017(02)
[7]不同含水率红砂岩静动态劈拉试验及细观分析[J]. 闻名,陈震,许金余,王鹏,刘少赫. 地下空间与工程学报. 2017(01)
[8]灰岩和白云岩动态压缩力学性能的SHPB实验[J]. 方正峰,邹飞,唐旭. 工程爆破. 2017(01)
[9]基于SHPB实验的岩石峰后动态行为研究（英文）[J]. 周子龙,赵源,江益辉,邹洋,蔡鑫,李地元. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(01)
[10]定向断裂控制爆破机理及应用[J]. 宋俊生,王雁冰,高祥涛,杨国梁,岳中文. 矿业科学学报. 2016(01)
博士论文
[1]冲击荷载下早龄期混凝土力学和损伤特性的试验研究[D]. 王世鸣.中南大学 2014
[2]静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D]. 金解放.中南大学 2012
[3]岩石动静组合加载实验与力学特性研究[D]. 周子龙.中南大学 2007
[4]冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D]. 胡柳青.中南大学 2005
硕士论文
[1]循环动荷载作用下脆性岩石疲劳损伤力学特性研究[D]. 梅年峰.中国地质大学 2014
[2]岩石在静应力状态下的循环冲击实验及损伤特性研究[D]. 刘涛.中南大学 2013
[3]分离式霍普金森压杆实验端面摩擦效应研究[D]. 王晓燕.国防科学技术大学 2004
本文编号：2911259
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