【摘要】：建立在巖石基礎(chǔ)上的混凝土結(jié)構(gòu)物,巖石與混凝土界面處的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性能影響最大。由于巖石與混凝土本身的非均質(zhì)、非線性及各向異性,加之外界荷載、溫度變化等因素的影響,使得界面處裂縫既可能沿交界面擴(kuò)展也可能向混凝土或基巖擴(kuò)展,這不僅威脅著結(jié)構(gòu)的正常使用更有可能對(duì)結(jié)構(gòu)造成傾覆性的破壞。因此,研究界面裂縫的斷裂特性及裂縫擴(kuò)展全過(guò)程有著重要意義。本文結(jié)合界面力學(xué)相關(guān)理論,采用三點(diǎn)彎曲梁對(duì)界面斷裂基本參數(shù)進(jìn)行了采集；采用四點(diǎn)剪切梁試件研究了不同縫高比、偏縫率、加載方式下的巖石-混凝土界面裂縫的擴(kuò)展全過(guò)程,獲得了較為典型的裂縫擴(kuò)展模式；采用有限元方法對(duì)四點(diǎn)剪切條件下裂縫擴(kuò)展全過(guò)程進(jìn)行模擬,數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為一致。具體內(nèi)容如下：(1)自然界面下裂縫斷裂特性試驗(yàn)研究采用三點(diǎn)彎曲加載方式獲得巖石自然斷面,放入模具中澆筑混凝土制作復(fù)合試件,試件尺寸為100mm×100mmx500mm。通過(guò)對(duì)五種縫高比下的界面試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)獲得起裂荷載和最大荷載,并計(jì)算了界面的斷裂韌度和斷裂能等參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著縫高比的增加,起裂荷載和最大荷載都逐漸減��；起裂韌度和斷裂能基本不隨縫高比的變化而改變,可以認(rèn)為是與試件尺寸無(wú)關(guān)的材料常數(shù)。(2)自然界面下裂縫擴(kuò)展全過(guò)程試驗(yàn)研究本次試驗(yàn)采用100mm×100mmx500mm的梁式試件,一側(cè)為巖石,另一側(cè)為混凝土。采用四點(diǎn)剪切梁試件,對(duì)加載方式、縫高比和偏縫率進(jìn)行變量控制,得到了裂縫擴(kuò)展的不同模式,研究了各種工況下模態(tài)比與裂縫擴(kuò)展模式的關(guān)系,結(jié)果表明：隨著模態(tài)比的增大,界面裂縫會(huì)逐漸傾向于向巖石擴(kuò)展。(3)四點(diǎn)剪切條件下裂縫擴(kuò)展全過(guò)程的數(shù)值模擬采用界面斷裂力學(xué)的方法計(jì)算裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子,提出了能預(yù)測(cè)裂縫擴(kuò)展不同模式的界面裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則。通過(guò)有限元方法對(duì)四點(diǎn)剪切加載條件下界面裂縫擴(kuò)展全過(guò)程進(jìn)行模擬,數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。結(jié)果表明：在得到界面、混凝土與巖石的抗拉強(qiáng)度,斷裂能和起裂斷裂韌度后,采用本文提出的方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂縫擴(kuò)展的不同模式,數(shù)值求解巖石-混凝土界面裂縫在Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型應(yīng)力場(chǎng)下的起裂荷載、極限荷載、裂縫擴(kuò)展長(zhǎng)度等斷裂參數(shù),對(duì)裂縫擴(kuò)展全過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋ｃｒａｃｋ邋ｔｉｐ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｃｒａｃｋ邋ｏｐｅｎｉｎｇ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑由于雙材料常數(shù)ｓ的符號(hào)以及應(yīng)力強(qiáng)度因子的定義統(tǒng)一性的要求，必須注意應(yīng)始終逡逑將界面裂紋和裂尖置于圖１．２所示的位置，并注意材料１、２的取法。由此可知，裂尖逡逑附近的應(yīng)力和位移分布如圖１．３所示，裂尖附近應(yīng)力會(huì)發(fā)生振蕩，因而稱之為應(yīng)力振蕩逡逑區(qū)，，振蕩應(yīng)力的包絡(luò)線呈１／７＾＾分布。裂縫尖端處的裂紋面發(fā)生相互嵌入現(xiàn)象，稱之為嵌逡逑入?yún)^(qū)，振蕩區(qū)外的區(qū)域稱為振蕩影響區(qū)，該區(qū)域?yàn)榻缑媪芽p尖端奇異應(yīng)力場(chǎng)的支配區(qū)。逡逑－６邋－逡逑