【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(huì)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(duì)巖石-混凝土界面的裂縫擴(kuò)展問題進(jìn)行研究是很有必要的。同時(shí)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(kuò)展問題研究對(duì)于評(píng)價(jià)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(kuò)展過程,本文進(jìn)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(jī)械切槽的方式制取了6種界面粗糙度,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲梁試驗(yàn)并測(cè)量斷裂參數(shù)。利用ANSYS和試驗(yàn)測(cè)得的起裂荷載計(jì)算界面Ⅰ型起裂斷裂韌度,利用公式計(jì)算界面Ⅰ型斷裂能。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著粗糙度的提高,界面的抗拉強(qiáng)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(yàn)研究采用42個(gè)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(yàn)測(cè)定巖石-混凝土界面應(yīng)變數(shù)據(jù),運(yùn)用微分方程計(jì)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(qiáng)度、界面Ⅱ型斷裂能與Ⅰ型斷裂能的線性關(guān)系,提出計(jì)算該模型控制點(diǎn)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。(3)巖石-混凝土界面裂縫擴(kuò)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(qiáng)度因子計(jì)算程序、界面裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則以及三種界面剪切本構(gòu)關(guān)系,對(duì)四點(diǎn)剪切梁在不同模態(tài)比情況下的裂縫擴(kuò)展情況進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。通過對(duì)比試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算得到的荷載-裂縫口張開位移(P-CMOD)曲線,驗(yàn)證了數(shù)值方法和本文界面剪切本構(gòu)關(guān)系的準(zhǔn)確性。(4)大壩-基巖界面裂縫擴(kuò)展過程數(shù)值模擬運(yùn)用本文的數(shù)值方法和界面本構(gòu)關(guān)系對(duì)大壩-基巖界面裂縫在復(fù)合應(yīng)力作用下的擴(kuò)展過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,以驗(yàn)證本文方法在大壩實(shí)體模型分析中的適用性,并分析了界面裂縫擴(kuò)展形態(tài)、界面應(yīng)力強(qiáng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV223;TV31

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2627369