隧洞型混凝土类岩石材料破裂机理及数值模拟分析

发布时间：2021-07-02 19:57

　　孔洞与裂隙广泛存在于混凝土及岩石材料中,是材料的固有属性,但是针对不同形式及赋存条件下的孔洞及裂隙组合破坏规律的研究较少。为探究岩体及混凝土内部的孔-隙作用机理及劣化规律,利用有限元损伤分析软件RFPA,对不同孔洞及裂纹赋存形式下的混凝土试样展开数值试验,得到了裂纹扩展规律、声发射规律及应力-应变规律。结果表明:单轴应力下孔洞上下部主要产生张拉裂纹（主裂纹）及远场裂纹（剪切裂纹）;含不同位置预制裂纹的混凝土试样极大降低了不含裂纹孔洞试样的峰值强度;单轴应力下应力-应变曲线均经历三个阶段,即弹性阶段、非线性阶段和残余变形阶段;侧边裂纹产生在靠近顶拱处;底边裂纹越靠近边墙、顶拱裂纹的裂纹角度越低,则试样的峰值强度就越低。因此在实际工程中,对于这些位置产生的裂纹,应着重监测,加强防护,防止灾害的产生。 

【文章来源】：安庆师范大学学报(自然科学版). 2020,26(04)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同隧洞形式及裂纹赋存状态

试验标定结果

不同隧洞形式（城门洞形，圆孔形及马蹄形）的裂纹扩展及声发射过程如图3所示，其中声发射图中的红色圆圈代表拉破坏，白色圆圈代表剪破坏。由图3可见：对于孔洞试样而言，裂纹首先在孔洞的上下部产生，随后朝着主应力方向发展。张拉裂纹的产生是因为在孔洞的上下部出现了拉应力集中，这使得拉裂纹沿着孔洞的上下部产生并扩展，由声发射规律可知，各个孔口的上下部出现红色圆圈，表面发射I型张拉破坏。随着张拉裂纹的不断扩展，剪切裂纹逐渐产生，对于不同隧洞形式，其出现的位置也有差异，城门洞形隧洞出现在左上与右上角，圆孔形隧洞则出现在左右边，马蹄形隧洞则出现在左下与右边，其产生机理均由剪切型裂纹逐渐转变成拉剪型复合裂纹。

【参考文献】：
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本文编号：3261124