不同界面倾角岩石-混凝土组合体蠕变特性研究
作者:
姚韦靖, 刘宇, 庞建勇, 韩金秀, 肖宇辰
作者单位:
1. 安徽理工大学 土木建筑学院, 安徽 淮南 232001;
2. 芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司 博士后科研工作站, 安徽 芜湖 241000;
3. 安徽理工大学 矿山建设工程安徽省高校重点实验室, 安徽 淮南 232001
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摘要
为探究岩石-混凝土界面对地下建筑支护结构失效的影响,通过7种不同界面倾角的岩石-混凝土组合体试件的单轴和分级加载蠕变试验,研究了其蠕变特性。研究结果表明:随界面倾角的增大,组合体抗压强度呈“W”形变化,倾角在0°, 45°, 90°时出现极大值,而倾角在30°, 60°~75°时出现极小值;并将其破坏模式分为轴向破坏、组合破坏、界面破坏等3种典型破坏模式。组合体蠕变破坏强度低于单轴抗压强度,表明长期加载对组合体会造成损伤;瞬时应变随界面倾角的增大,先减小后增大;与倾角0°的相比,倾角45°, 60°, 75°, 90°的瞬时应变分别减少了22.68%, 47.72%, 52.01%, 4.56%;蠕变比随应力水平的提高呈下降-稳定-上升3个阶段特征;随界面倾角的增大,蠕变破坏临界应力逐渐减小,蠕变稳定阶段逐渐缩短,组合体稳定性逐渐降低。基于试验结果对Burgers蠕变模型参数进行辨识,所得理论曲线与瞬时变形和衰减蠕变阶段试验数据吻合较好。研究成果可为深入认识混凝土支护与围岩结构界面倾角引起的蠕变破坏机制及地下建筑结构支护安全提供参考。
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图 1 岩石-混凝土组合体试件
图 2 不同界面倾角岩石-混凝土组合体试件的单轴压缩应力-位移曲线
图 3 岩石-混凝土组合体试件单轴抗压强度与界面倾角的关系曲线
图 4 不同界面倾角岩石-混凝土组合体试件的分级加载蠕变曲线
图 5 岩石-混凝土组合体试件的瞬时应变
图 6 岩石-混凝土组合体试件的蠕变应变曲线
图 7 界面倾角 45°的岩石-混凝土组合体试件蠕变速率
图 8 岩石-混凝土组合体试件的稳态蠕变速率
图 9 不同界面倾角岩石-混凝土组合体试件的蠕变比与应力水平关系
图 10 Burgers 模型
图 11 不同界面倾角岩石-混凝土组合体试件的试验数据与 Burgers 蠕变模型曲线
作者简介
第一作者简介:
姚韦靖(1990—),安徽芜湖人,博士(后),安徽理工大学副教授,硕士生导师。安徽工程大学学士、安徽理工大学博士(硕博连读),芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司博士后,新加坡国立大学访问学者。主持/参与国家自然科学基金、中国博士后基金等省部级课题5项,省级教研项目2项,主要从事矿山压力与岩层控制方面的研究工作,围绕深埋高应力高温巷道围岩控制开展材料与结构创新研究,以第一/通讯作者在《采矿与岩层控制工程学报》《采矿与安全工程学报》《International Journal of Coal Science & Technology》等SCI、EI期刊发表论文21篇,出版学术专著1部,教材1部,授权发明专利7项。研究成果获2023年华夏建设科学技术二等奖(排名第3),2020年安徽省专利优秀奖1项(排名第2),2024年中国煤炭工业协会煤矿支护技术创新成果一等奖(排名第1)等科技奖励。
本文引用格式
姚韦靖, 刘宇, 庞建勇, 等. 不同界面倾角岩石-混凝土组合体蠕变特性研究[J]. 采矿与岩层控制工程学报, 2024, 6(4): 043037.
YAO Weijing, LIU Yu, PANG Jianyong, et al. Creep behavior of combined rock-concrete specimens with different interface inclination angles[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering, 2024, 6(4): 043037.