【摘要】：大壩是重要的水工建筑物,壩體在正常使用狀態(tài)下會承受自重、水流、溫度等荷載作用,壩踵與基巖的交界面在這些荷載作用下容易產(chǎn)生應(yīng)力集中從而萌生裂縫,影響大壩整體的穩(wěn)定性,因而對巖石-混凝土界面的裂縫擴展問題進行研究是很有必要的。同時由于界面兩側(cè)材料的差異性以及界面裂縫受力的復(fù)雜性,考慮復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)的界面裂縫擴展問題研究對于評價大壩的整體安全穩(wěn)定具有重要意義。為了研究巖石-混凝土界面在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的裂縫擴展過程,本文進行的工作如下:(1)不同粗糙度巖石-混凝土界面斷裂特性研究采用18根巖石-混凝土復(fù)合試件,尺寸均為500mm×100mm×100mm,一半巖石一半混凝土。采用在巖石表面機械切槽的方式制取了6種界面粗糙度,進行標準三點彎曲梁試驗并測量斷裂參數(shù)。利用ANSYS和試驗測得的起裂荷載計算界面Ⅰ型起裂斷裂韌度,利用公式計算界面Ⅰ型斷裂能。試驗結(jié)果表明,隨著粗糙度的提高,界面的抗拉強度與起裂斷裂韌度不斷提高,而界面Ⅰ型斷裂能先增大后保持不變。(2)巖石-混凝土界面剪切本構(gòu)關(guān)系試驗研究采用42個巖石-混凝土單面剪切試件,混凝土部分尺寸為150mm×150mm×150mm,巖石部分尺寸為160mm×50mm×10mm,界面自然粘結(jié)且共有6種界面粗糙度。通過單面剪切推出試驗測定巖石-混凝土界面應(yīng)變數(shù)據(jù),運用微分方程計算推導(dǎo)界面剪切本構(gòu)關(guān)系模型。通過建立界面最大剪應(yīng)力與抗拉強度、界面Ⅱ型斷裂能與Ⅰ型斷裂能的線性關(guān)系,提出計算該模型控制點參數(shù)的標準方法。(3)巖石-混凝土界面裂縫擴展數(shù)值研究采用通用有限元軟件ANSYS,結(jié)合界面應(yīng)力強度因子計算程序、界面裂縫擴展準則以及三種界面剪切本構(gòu)關(guān)系,對四點剪切梁在不同模態(tài)比情況下的裂縫擴展情況進行數(shù)值計算。通過對比試驗與數(shù)值計算得到的荷載-裂縫口張開位移(P-CMOD)曲線,驗證了數(shù)值方法和本文界面剪切本構(gòu)關(guān)系的準確性。(4)大壩-基巖界面裂縫擴展過程數(shù)值模擬運用本文的數(shù)值方法和界面本構(gòu)關(guān)系對大壩-基巖界面裂縫在復(fù)合應(yīng)力作用下的擴展過程進行了數(shù)值模擬,以驗證本文方法在大壩實體模型分析中的適用性,并分析了界面裂縫擴展形態(tài)、界面應(yīng)力強度因子和CMOD的變化規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV223;TV31

【參考文獻】

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本文編號：2627369