碳纤维增韧注浆体试块动态压缩力学特性及其数值模拟
朱昌星
吴大志
孙家鑫
河南理工大学土木工程学院,河南焦作 454000
摘要：为研究存在大量细微裂隙砂层的注浆加固效果,以级配砂砾为被注材料,碳纤维改性超细水泥基浆液为注浆材料,进行室内注浆试验.以注浆体试块(GCB)为研究对象,开展分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及其LS-DYNA模拟试验、扫描电子显微镜(SEM)试验,对不同应变率试块动态压缩力学性能及碳纤维增韧机理进行研究.研究结果表明:随着应变率的增加,碳纤维(CF)对试块的增强效果逐渐增大,碎块数目增加,碎块尺度降低;模拟结果与试验基本一致,试块能量耗散率呈现应变率无关性,波动范围约在40％,水泥浆耗散能占总耗散能的85％以上,1％CF试块能量耗散率均略高于0％CF试块;通过SEM图像发现,试块基体中碳纤维的失效模式主要为拉拔破坏,少数为断裂破坏,碳纤维从基体中拔出或断裂吸收能量,阻止其破坏,且纤维改变微裂纹扩展路径,从而提高试块整体的力学性能.基于MATLAB创建碳纤维随机分布的数值模型,基体中不同位置、角度的碳纤维承受的轴向应力差距较大,碳纤维与冲击方向夹角的增大,碳纤维的主要承载方式由受压变为受拉.
关键词：碳纤维注浆固结体能量耗散SHPBLS-DYNA
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51874119)河南省教育厅基金(2011A440003)河南理工大学博士基金(B2009-96)
论文发表日期：2024-05-30
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：13( 600-612 )
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