本文選題：井壁混凝土　切入點：硫酸鹽　出處：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：礦山井筒常年處于深部地層中,受到復(fù)雜的地質(zhì)條件以及多種環(huán)境因素的共同作用。井壁則是維護圍巖穩(wěn)定,并保障井筒安全的重要結(jié)構(gòu)。在井壁結(jié)構(gòu)的服役過程中,既承受復(fù)雜多變的荷載作用,又經(jīng)受有害環(huán)境的化學(xué)侵蝕作用。本文以淮北礦區(qū)童亭副井井壁結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞為工程背景,對礦井井壁混凝土材料經(jīng)過腐蝕后的聲發(fā)射性能及其變異性特征進行了分析。旨在為井壁結(jié)構(gòu)服役期間的聲發(fā)射監(jiān)測及其穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。通過室內(nèi)加速腐蝕實驗來研究受硫酸鹽腐蝕不同程度的混凝土試塊在單軸壓縮過程中其聲發(fā)射性能的變異性。對不同腐蝕程度的試塊建立聲發(fā)射活性函數(shù),用聲發(fā)射事件數(shù)表示損傷因子,通過聲發(fā)射參數(shù)探討硫酸鹽腐蝕作用下混凝土損傷規(guī)律,定量的描述腐蝕混凝土損傷隨著應(yīng)力水平的變化,同時利用損傷因子建立可靠度函數(shù)可以對不同腐蝕程度的混凝土材料可靠度進行評價。通過室內(nèi)加速腐蝕實驗來分析不同力學(xué)損傷環(huán)境下混凝土試塊在受載過程中的聲發(fā)射性能,分析了其在破壞過程中的聲發(fā)射b值變化規(guī)律。通過預(yù)制裂縫混凝土梁三點彎曲實驗,研究了不同腐蝕程度的混凝土試件在斷裂過程中的聲發(fā)射特征參數(shù)的變化。采用聲發(fā)射信號變化特征確定預(yù)制裂縫混凝土梁的開裂點和失穩(wěn)破壞點,獲得了開裂點處聲發(fā)射性能隨著腐蝕程度的加深的變化特征,并建立以聲發(fā)射參數(shù)為識別特征的混凝土材料的斷裂判據(jù)。同時,通過加入仿鋼纖維改善混凝土梁的斷裂性能,分析仿鋼纖維混凝土梁斷裂過程聲發(fā)射性能特征,驗證了隨著腐蝕時間的增長,其性能比普通混凝土梁具有明顯優(yōu)勢。利用聲發(fā)射總數(shù)與應(yīng)力強度因子的相關(guān)關(guān)系,驗證了隨著混凝土腐蝕程度的加深,其聲發(fā)射振鈴總數(shù)降低,臨界應(yīng)力強度因子減小,材料的斷裂韌性降低的規(guī)律。結(jié)合灰色理論和突變理論,建立聲發(fā)射參數(shù)的灰色尖點突變模型,利用該模型可以確定腐蝕井壁混凝土斷裂過程的開裂點和失穩(wěn)破壞點,進而確定混凝土梁的開裂荷載和失穩(wěn)破壞荷載。
[Abstract]:The mine shaft is in deep formation all the year round and is affected by complicated geological conditions and various environmental factors. The shaft lining is an important structure to maintain the stability of surrounding rock and to ensure the safety of wellbore. This paper takes the corrosion damage of Tongting auxiliary shaft wall structure in Huaibei mining area as the engineering background. The acoustic emission properties and their variability characteristics of corroded mine lining concrete materials are analyzed. The aim is to provide a basis for acoustic emission monitoring and stability analysis of shaft lining structure during service. The variation of acoustic emission (AE) properties of concrete specimens with different degree of sulphate corrosion during uniaxial compression was studied by corrosion experiments. The acoustic emission activity function was established for the specimens with different corrosion degree. The damage factors are expressed by the number of acoustic emission events. The damage law of concrete under sulphate corrosion is discussed by acoustic emission parameters, and the change of corrosion concrete damage with stress level is described quantitatively. At the same time, the reliability function of concrete material with different corrosion degree can be evaluated by using damage factor, and the loading process of concrete specimen under different mechanical damage environment is analyzed by indoor accelerated corrosion experiment. Acoustic emission performance, The rule of change of b value of acoustic emission in the process of failure is analyzed. The three-point bending experiment of precast cracked concrete beam is carried out. The change of acoustic emission characteristic parameters of concrete specimens with different corrosion degree during fracture is studied. The crack point and failure point of precast cracked concrete beam are determined by acoustic emission signal. The characteristics of acoustic emission (AE) properties at cracking points with the deepening of corrosion degree are obtained, and the fracture criteria of concrete materials identified by AE parameters are established. At the same time, the fracture properties of concrete beams are improved by adding steel-imitated fibers. The characteristics of acoustic emission (AE) during fracture of steel-like fiber reinforced concrete beams are analyzed. It is verified that with the increase of corrosion time, its performance is superior to that of ordinary concrete beams. The correlation between the total number of acoustic emissions and the stress intensity factor is used. It is verified that with the deepening of corrosion degree of concrete, the total number of acoustic emission ringing bells decreases, the critical stress intensity factor decreases, and the fracture toughness of the material decreases. The grey cusp catastrophe model of acoustic emission parameters is established, which can be used to determine the cracking point and unstable failure point of corroded shaft wall concrete, and then determine the cracking load and unstable failure load of concrete beam.
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD262

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本文編號：1677618