钢纤维混凝土力学特性及其在巷道支护中的应用

发布时间：2017-08-11 18:26

  本文关键词：钢纤维混凝土力学特性及其在巷道支护中的应用

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【摘要】：在地下工程支护手段中,喷射混凝土支护已经成为最有效、最能经得住考验的技术之一。如今,随着金属矿山开采深度的增加,地压问题十分突出,巷道围岩变形加剧,因此深部开采对于巷道支护材料要求更高。喷射普通混凝土,因其自身的缺陷,喷射一段时间后裂缝贯穿和掉块现象突出,支护作用逐渐减退甚至不能维持巷道稳定。近年来,对混凝土的研发十分火热,大量新型混凝土相继出现,在综合考虑混凝土力学性能、材料获取等因素下,钢纤维混凝土在工程界更受到青睐。本文围绕巷道钢纤维喷射混凝土支护为主题,对钢纤维喷射混凝土增强机理、破坏机制、力学性能、微观结构特征进行了分析研究,具体内容如下：利用复合材料和纤维间距两种理论,分析了钢纤维混凝土的增强机理,从破坏机制上比较了钢纤维混凝土与普通混凝土的异同。对现场取回的大板试样进行力学性能试验,并在此基础上进行正交试验设计,分析钢纤维混凝土的力学特性及因素、配合比中各种组成材料对力学性能的影响,最终得到较为合理的配合比。界面层是维系钢纤维混凝土两相材料应力传递的纽带,研究了界面层微观结构特征及界面层的叠加强化效应,在此基础上对界面粘结强度进行测试,利用突变理论分析钢纤维混凝土支护结构开裂时界面粘结强度的作用。运用欧洲、中国两种设计规范,计算当巷道分别采用钢纤维喷射混凝土支护和挂钢筋网喷混凝土支护时的承载能力,利用FLAC3D数值模拟软件,对巷道开挖后分别采用钢纤维混凝土和普通混凝土两种材料支护效果进行模拟比较,并针对钢纤维喷射混凝土支护情况,模拟不同喷层厚度的支护效果,在保证巷道稳定的情况下,选择经济可行的喷层厚度。
【关键词】：钢纤维混凝土 巷道支护 微观结构 正交试验 数值模拟
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 问题的提出及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 钢纤维喷射混凝土的发展现状11-13
• 1.2.2 钢纤维混凝土力学性能研究现状13-14
• 1.2.3 钢纤维喷射混凝土衬砌研究现状14-15
• 1.3 主要研究内容及技术路线图15-18
• 1.3.1 主要研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线图16-18
• 第二章 钢纤维混凝土增强机理及破坏机制18-27
• 2.1 钢纤维混凝土的增强机理18-22
• 2.1.1 复合材料力学理论18-20
• 2.1.2 纤维间距理论20-22
• 2.2 钢纤维混凝土的破坏机制22-25
• 2.2.1 钢筋混凝土的破坏形式22-23
• 2.2.2 钢纤维混凝土和普通混凝土的破坏机制比较23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 影响钢纤维混凝土力学特性的因素分析研究27-47
• 3.1 钢纤维混凝土力学特性27-31
• 3.2 钢纤维混凝土力学特性的影响因素31-35
• 3.2.1 素混凝土的影响因素31-33
• 3.2.2 钢纤维混凝土的影响因素33-35
• 3.3 钢纤维混凝土力学性能室内试验35-46
• 3.3.1 配合比初步设计35-37
• 3.3.2 正交试验因素及水平选取37-38
• 3.3.3 试验结果及分析38-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 钢纤维混凝土界面粘结强度研究47-66
• 4.1 界面层微观结构特征47-49
• 4.2 界面层叠加效应及钢纤维分布对强度的影响49-52
• 4.2.1 界面层叠加效应49-50
• 4.2.2 钢纤维分布对强度的影响50-52
• 4.3 钢纤维混凝土界面粘结强度52-57
• 4.3.1 钢纤维拉拔力52-55
• 4.3.2 界面粘结强度与抗拉强度的关系55-57
• 4.4 钢纤维混凝土支护结构开裂时的突变理论分析57-64
• 4.4.1 拱顶复合结构力学模型57-58
• 4.4.2 建立尖点突变模型58-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第五章 钢纤维混凝土在巷道支护中的应用研究66-82
• 5.1 巷道喷射混凝土支护机理66-68
• 5.1.1 喷射混凝土力学作用机理66-67
• 5.1.2 喷层在不同围岩条件下的作用机理67-68
• 5.2 钢纤维喷射混凝土代替挂网喷混凝土68-71
• 5.2.1 钢纤维喷射混凝土与挂网喷混凝土承载能力比较68-70
• 5.2.2 钢纤维喷射混凝土与挂网喷混凝土施工工艺比较70-71
• 5.3 巷道钢纤维喷射混凝土支护数值模拟71-81
• 5.3.1 数值模型参数选取及建立71-73
• 5.3.2 两种不同支护材料的模拟比较73-80
• 5.3.3 巷道钢纤维喷射混凝土不同支护厚度模拟80-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82
• 6.2 展望82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录88

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本文编号：657601