矿用U型约束混凝土拱架轴压短柱试验研究及应用

作者

李为腾王琦王德超李术才黄福昌王洪涛张红军邵行
单位

山东大学岩土与结构工程研究中心山东省矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地兖矿集团有限公司博士后科研工作站
摘要

为明确最新研发的矿用U型约束混凝土拱架的基本力学性能,设计了U型约束混凝土(UCC)短柱轴压试验方案,从变形破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力及声发射响应特征等方面,分析了其受力性能和变形破坏特性,同时研究了核心混凝土破裂机理。结果表明:UCC短柱呈现整体塑性失稳的破坏形态,对应的N-ε曲线为上升→平缓上升的4阶段形式;UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力,极限承载力提高127%~196%,经济性得到提高;声发射活动先后经历了孕育期到消寂期4个阶段。分析得到了每个时期约束混凝土短柱的受力、变形、破坏行为及机理。现场应用效果显示,U型约束混凝土拱架为深部、软岩巷道提供了新型有效的支护形式,控制效果明显优于常规U型钢拱架。
关键词

U型约束混凝土拱架短柱轴压力学性能承载力声发射
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51304125,51379114)；中国博士后科学基金项目(2013M540548,2012M511028)；矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地开放基金项目(MDPC2012KF11)；山东省博士后创新基金项目(201301004)；高等学校博士学科点专项科研基金项目-新进教师类(20130131120090)；“泰山学者”建设工程专项经费项目；
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