冲击荷载作用下的井壁混凝土能量与损伤特性
刘娟红1
周昱程1
杨海涛1
付士峰2
谷峪3
1.北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室,北京1000832.河北省建筑科学研究院有限公司,河北石家庄,0500213.河北建研科技有限公司,河北石家庄,050021
摘要：针对深部矿井井壁混凝土产生类似“岩爆”现象的问题,从典型种类混凝土动力学性能角度出发,采用直径为75 mm的分离式霍普金森杆(SHPB)和超声检测装置对普通高强混凝土(NH-SC)、钢纤维混凝土(SFRC)和免蒸养活性粉末混凝土(NSC-RPC)进行动力学试验.研究单次和多次冲击荷载作用下,不同种类混凝土的应力、应变行为,能量输入与耗散特征以及损伤程度.分析子弹的冲击速度、混凝土内部能量和损伤程度3者之间的相关关系,探明不同种类混凝土的失效特征与机理.结果 表明:3种典型种类混凝土的应力应变、能量和损伤值皆与冲击速度呈正相关性.NSC-RPC的能量承受和耗散能力是NHSC和SFRC的两倍左右,同时NSC-RPC要产生可测损伤值所需要的临界冲击速度亦高于另外两者.多次冲击荷载导致混凝土应力峰值降低,应变增大,材料的承载能力弱化,但多次的冲击行为对NSC-RPC的劣化程度最小,且在多次较低速的冲击荷载下,NSC-RPC仍未出现可测损伤值.在3种典型种类混凝土中,NSC-RPC具有最为优异的抗冲击能力,将NSC-RPC应用为深部地下工程井壁以及关键结构部位材料更具有优势.本工作从应力应变、能量与损伤等多方位因素,揭示深竖井井壁结构在服役期限内的损伤、失效机理,提出深部井筒支护材料的改善措施,为超深井井壁混凝土材料的选择提供可靠的理论依据.
关键词：耗能能力损伤特性免蒸养活性粉末混凝土霍普金森杆
分类号：TD262(矿山设计与建设)TU528(建筑材料)
资助基金：国家自然科学基金(51678049)国家重点研发计划(2016YFC0600803)中央高校基本科研业务费专项(FRF-BD-18-007A)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 2983-2989 )
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