本文關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力凍融循環(huán)耦合作用下巖石力學(xué)特性試驗(yàn)研究

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【摘要】：凍融侵害是寒區(qū)巖石工程面臨的重要威脅之一,影響巖石凍融的因素有很多,國內(nèi)外的學(xué)者對(duì)此已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)十年的研究,也取得了豐富的成果。然而,過去的凍融試驗(yàn)研究幾乎都是針對(duì)自由巖石展開的(自由是指沒有受到外荷載作用),沒有考慮自然環(huán)境下巖體中實(shí)際存在的應(yīng)力。為了探究應(yīng)力的存在對(duì)巖石凍融的影響,本文開展了室內(nèi)預(yù)應(yīng)力凍融耦合作用下砂巖的劣化試驗(yàn)研究,預(yù)應(yīng)力凍融耦合是指巖石在經(jīng)受凍融作用的同時(shí)受到一個(gè)預(yù)加應(yīng)力的作用。通過跟蹤研究?jī)鋈谇昂髱r石的一些宏觀物理量變化規(guī)律,以及強(qiáng)度變化規(guī)律,并基于假定條件下的孔隙壁應(yīng)力分析,揭示了應(yīng)力對(duì)巖石凍融的影響機(jī)制,接著以此為基礎(chǔ),修正了寒區(qū)工程巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,并提出了使用預(yù)應(yīng)力錨索(錨桿)進(jìn)行寒區(qū)工程凍害防治的新思想。概括說來,主要做了以下研究工作:1)設(shè)計(jì)制造一套預(yù)應(yīng)力加載設(shè)備,為試件施加上預(yù)定的壓力。此設(shè)備同時(shí)具備以下幾個(gè)關(guān)鍵的功能:1、提供準(zhǔn)確的高強(qiáng)壓力;2、長(zhǎng)時(shí)間保持壓力穩(wěn)定;3、能適應(yīng)凍融的嚴(yán)酷環(huán)境;4、壓力大小能實(shí)時(shí)讀取;5、小巧易用,與凍融設(shè)備兼容。2)開展了飽和砂巖在5個(gè)預(yù)應(yīng)力級(jí)別(0MPa,0.75MPa,1.6MPa,3MPa,5MPa)下的凍融循環(huán)試驗(yàn),凍融循環(huán)分3批次進(jìn)行(20次,40次,60次)。在凍融前后測(cè)量試件的干質(zhì)量、飽和質(zhì)量、高度、直徑和縱波波速,研究在不同預(yù)應(yīng)力作用下的巖石在經(jīng)歷不同次數(shù)凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失,膨脹情況,孔隙率增長(zhǎng)以及波速變化等規(guī)律,這些宏觀指標(biāo)變化可以反應(yīng)巖石的凍融劣化程度。3)對(duì)各個(gè)預(yù)應(yīng)力級(jí)別和各個(gè)凍融批次的巖石試樣進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn),研究在不同預(yù)應(yīng)力作用下的巖石在經(jīng)歷不同次數(shù)凍融循環(huán)后的強(qiáng)度、變形特征,并研究巖石的抗凍系數(shù)隨預(yù)應(yīng)力大小的變化規(guī)律;為了考察試件縱向的強(qiáng)度特征,對(duì)各個(gè)預(yù)應(yīng)力作用下經(jīng)歷40次凍融循環(huán)后的巖石進(jìn)行了劈裂試驗(yàn);另外,為了驗(yàn)證巖石在三向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度特征與單軸壓縮結(jié)果是否一致,選擇0MPa和3MPa兩個(gè)預(yù)應(yīng)力作用下經(jīng)歷60次凍融循環(huán)后的巖石進(jìn)行了三軸壓縮試驗(yàn),圍壓分5級(jí):0、5、10、15、20MPa,對(duì)比了Mohr-Coulomb和Hoek-Brown準(zhǔn)則的擬合結(jié)果。4)結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,基于孔隙為圓形通道和材料為彈性均質(zhì)體的假定,進(jìn)行了孔隙壁上的應(yīng)力分析,給出了預(yù)應(yīng)力和凍脹力共同作用下孔隙壁的破壞條件,進(jìn)而揭示了預(yù)應(yīng)力對(duì)巖石凍融的影響機(jī)制。5)提出了抗凍應(yīng)力閾值的概念,指出當(dāng)施加在巖石上的預(yù)應(yīng)力達(dá)到該閾值后,巖石凍融損傷會(huì)停止;并基于對(duì)預(yù)應(yīng)力-抗凍系數(shù)關(guān)系的研究,對(duì)TSMR體系中的凍融系數(shù)進(jìn)行了調(diào)整,從而提出了考慮應(yīng)力狀態(tài)對(duì)巖石凍融作用影響的寒區(qū)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)體系Y_TSMR;最后,探索性的提出了使用預(yù)應(yīng)力錨索(錨桿)進(jìn)行寒區(qū)工程凍害防治的新思想,這突破了過去一直依靠防水、保溫的凍害防治固定思維,也許能找到寒區(qū)工程凍害防治的新技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：凍融循環(huán) 預(yù)應(yīng)力 預(yù)應(yīng)力加載設(shè)備 抗凍應(yīng)力閾值 預(yù)應(yīng)力錨索
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 內(nèi)容摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 論文的研究意義10
• 1.2 凍融巖土體國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3 研究不足及待完善之處16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線16-19
• 2 試驗(yàn)方案儀器及預(yù)應(yīng)力加載設(shè)備開發(fā)19-32
• 2.1 試驗(yàn)方案19
• 2.2 標(biāo)準(zhǔn)巖石試件制造19-23
• 2.3 設(shè)計(jì)制造預(yù)應(yīng)力加載設(shè)備23-27
• 2.4 基本物理指標(biāo)測(cè)定27-28
• 2.5 凍融循環(huán)及力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備28-31
• 2.6 小結(jié)31-32
• 3 預(yù)應(yīng)力凍融循環(huán)耦合作用下巖石宏觀物理性質(zhì)研究32-48
• 3.1 預(yù)應(yīng)力凍融循環(huán)耦合試驗(yàn)32-35
• 3.2 凍融后巖石宏觀物理性質(zhì)分析35-46
• 3.3 小結(jié)46-48
• 4 預(yù)應(yīng)力凍融循環(huán)耦合作用下巖石力學(xué)性質(zhì)研究48-68
• 4.1 單軸壓縮試驗(yàn)研究48-59
• 4.2 劈裂試驗(yàn)研究59-62
• 4.3 三軸壓縮試驗(yàn)研究62-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 5 預(yù)應(yīng)力凍融循環(huán)耦合作用下巖石損傷機(jī)理分析68-81
• 5.1 巖石凍融劣化機(jī)理68-69
• 5.2 影響巖石凍融的因素69-70
• 5.3 預(yù)應(yīng)力對(duì)巖石凍融損傷的影響機(jī)制70-77
• 5.4 巖石抗凍應(yīng)力閾值77-80
• 5.5 小結(jié)80-81
• 6 寒區(qū)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)體系修正及凍害防治新思想81-87
• 6.1 寒區(qū)巖體凍融劣化特征81-82
• 6.2 寒區(qū)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)體系修正82-84
• 6.3 當(dāng)前巖石工程凍害防治策略84-85
• 6.4 使用預(yù)應(yīng)力錨索（錨桿）的巖體凍害防治新思想85-86
• 6.5 小結(jié)86-87
• 7 結(jié)論與展望87-90
• 7.1 主要成果與結(jié)論87-88
• 7.2 進(jìn)一步研究展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-95
• 后記95-96
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間參與項(xiàng)目及發(fā)表論文96

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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5 王立成;劉漢勇;;凍融循環(huán)后輕骨料混凝土雙軸壓壓狀態(tài)下的強(qiáng)度和變形性能研究[A];第14屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第二冊(cè)）[C];2005年

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8 李燕;申向東;;不同纖維摻量輕骨料混凝土凍融循環(huán)后力學(xué)性能及損傷量的研究[A];第17屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅱ冊(cè)）[C];2008年

9 宣金琦;趙立群;陳寧;;干濕循環(huán)和凍融循環(huán)對(duì)預(yù)拌抹灰砂漿力學(xué)性能的影響[A];第五屆全國商品砂漿學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（5th NCCM）[C];2013年

10 王立成;;不同特性混凝土凍融循環(huán)后雙軸壓壓統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則[A];現(xiàn)代水利水電工程抗震防災(zāi)研究與進(jìn)展（2011年）[C];2011年

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5 王陣地;基于無損監(jiān)測(cè)的鋼筋混凝土劣化過程和機(jī)理研究[D];中國建筑材料科學(xué)研究總院;2012年

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10 邵楷模;基于凍融循環(huán)和氯鹽侵蝕耦合條件下聚合物快硬水泥砂漿耐久性的研究[D];蘭州理工大學(xué);2016年

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