基于碳絲維復(fù)合材料的變形性能,分析了有機聚合物提高材料力學(xué)性能的融合機理,通過抗拉試驗、抗彎試驗、抗扭試驗等驗證了碳絲維錨固材料良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能及錨固性能;依據(jù)Mohr-Coulomb強度準(zhǔn)則建立邊坡模型對漸進式擴展破壞、材料參數(shù)演化等進行仿真模擬,研究了滑體內(nèi)特征點運動學(xué)的變化過程;通過分析不同錨固材料治理邊坡后的安全系數(shù)變化,驗證了新型碳絲維錨桿在治理漸進式滑坡破壞工程中的可靠性。結(jié)果表明:①碳絲維錨固材料作為新型的復(fù)合材料,具有良好的抗拉性能、抗彎性能、抗扭性能等物理力學(xué)指標(biāo),其耐腐蝕性及可靠的錨固效果均優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼筋錨固材料;②邊坡的滑體、滑帶、滑床等特征變量變化決定了漸進破壞的過程,其有效殘余黏聚力的大小取決于錨固材料性能優(yōu)劣;③相比與傳統(tǒng)鋼筋錨固材料,碳絲維錨固材料具有良好的塑性變形能力,能夠適應(yīng)漸進式的破壞過程,確保了治理前后較高的安全系數(shù)指標(biāo),表明新型碳絲維錨固材料在邊坡漸進式破壞治理工程中更具有推廣價值。 

【文章來源】：礦產(chǎn)與地質(zhì). 2020,34(03)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

碳絲維錨桿結(jié)構(gòu)圖

由圖2可知，傳統(tǒng)鋼筋錨固材料試件應(yīng)力峰值強度約180MPa，新型碳絲維錨桿材料應(yīng)力峰值強度接近240MPa，高于傳統(tǒng)鋼筋錨固材料應(yīng)力峰值強度近35%，另外由圖2應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線變化也可以看出，新型錨固材料線性變化規(guī)律性較好，未見應(yīng)力集中現(xiàn)象，而傳統(tǒng)鋼筋錨固材料應(yīng)力應(yīng)變曲線規(guī)整性較差，應(yīng)力集中現(xiàn)象較明顯。試驗結(jié)果表明，碳絲維聚合物材料在強、弱動態(tài)鍵的協(xié)同作用下，可大大提高其拉伸倍數(shù)，一般鋼筋材料的拉伸通常不超過10倍，而新型材料拉伸倍數(shù)可達30倍以上，大大提高了錨固材料的抗拉性能。在工程使用中可有效增加錨固力，防止因抗拉性能不足而引發(fā)滑坡的二次破壞。2.2 抗彎性能試驗

碳絲維錨固材料按配比方案要求制備長度為400mm、直徑Φ22mm的標(biāo)準(zhǔn)試件2根。采用同樣的方法制作傳統(tǒng)鋼筋錨桿，材料為Φ22的HRB235鋼筋，長度為400mm，制作標(biāo)準(zhǔn)試件2根，制備過程保持環(huán)境干燥，防止生銹。試驗設(shè)備為QX-W700錨桿彎曲強度測試儀，試驗開始后緩慢施加應(yīng)力，每次彎曲角度達到180°后，反向加載，彎曲數(shù)次后進行擾度測試，試驗結(jié)果見圖3。由圖3可知，傳統(tǒng)鋼筋錨桿試件經(jīng)3次彎曲試驗后，表面出現(xiàn)明顯裂裂紋，峰值強度達到最大，經(jīng)5次彎曲試驗后，鋼筋進入塑性階段，彎曲面幾乎斷裂，出現(xiàn)塑性破壞，此時強度逐漸降低；新型碳絲維錨固材料試件經(jīng)3次加載彎曲后，表面幾乎無裂縫，整個材料仍處于彈性變形范圍，此時峰值強度逐漸增大。經(jīng)10次彎曲試驗后，峰值強度達到最大，試件表面有明顯裂紋出現(xiàn)，但峰值強度依舊保持較高水平，試件仍表現(xiàn)出極好的韌性。以上試驗結(jié)果表明新型碳絲維錨固材料相比于傳統(tǒng)鋼筋錨固材料具有良好的抗彎性能，在治理滑坡工程中能夠有效抵抗滑體帶來的彎曲破壞。

【參考文獻】：
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