【摘 要】
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目前关于隧洞内围岩-混凝土支护结构界面剪切性能的研究大多为常温条件层面黏结抗剪方面,对一直处于高温下的界面抗剪性能方面的研究较少。本文针对影响高岩温岩石-混凝土支护结构界面剪切性能的研究采用室内直剪试验与数值模拟相结合的方法,设计了可配合压力试验机同步加载的高温加载装置,与非接触全场应变测量系统结合,对不同工况下模型试样的抗剪性能及应变演化规律进行分析,探究对其界面抗剪性能有显著影响的因素,并建立
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目前关于隧洞内围岩-混凝土支护结构界面剪切性能的研究大多为常温条件层面黏结抗剪方面,对一直处于高温下的界面抗剪性能方面的研究较少。本文针对影响高岩温岩石-混凝土支护结构界面剪切性能的研究采用室内直剪试验与数值模拟相结合的方法,设计了可配合压力试验机同步加载的高温加载装置,与非接触全场应变测量系统结合,对不同工况下模型试样的抗剪性能及应变演化规律进行分析,探究对其界面抗剪性能有显著影响的因素,并建立了相应的颗粒离散元数值模型,从细观角度对试样的力学性能变化及裂纹发展规律进行了分析,根据研究成果可针对性地采取一定的措施提高围岩-混凝土支护界面的抗剪性能,加深在细观层面对围岩-支护结构破坏过程的认识,对高温隧洞的稳定运行方面具有一定的理论指导意义。主要研究成果如下:（1）法向应力的约束对黏结面剪切强度的影响最显著,次之为黏结面粗糙度,最后为影响效果相近的环境温度和养护龄期。剪切强度随着温度升高和黏结面粗糙度增大均先升高后降低,60℃和R=1.423mm情况下最高;剪切强度与养护龄期和法向应力呈正相关关系。（2）根据VIC-3D观测结果可知,应力-应变曲线和应变均方差曲线与全场应变云图具有很好的对应性,弹塑性阶段曲线增长速率加快,破坏阶段曲线骤增,在到达峰值剪应力之后,应力突降,应变均方差再次激增。高应变区主要集中在黏结面区域。根据试件薄弱部位的不同将黏结面破坏模式分为3类,高温主要是通过影响混凝土水化反应改变黏结面破坏模式,粗糙度主要是通过水泥砂浆嵌入岩石凹槽内的程度影响咬合力和摩擦力改变破坏模式,法向应力主要是通过影响黏结面摩擦力改变破坏模式。（3）进行数值模拟试验并与物理试验对比,验证了模型的正确性,揭示了因膨胀系数不同产生的温度应力和微裂缝是造成试样在不同环境温度下剪切性能变化的细观机理。试件在加载过程中随着环境温度升高,颗粒膨胀加剧,剪胀效应逐渐增强,黏结键断裂数目增大,裂纹数增多;恒定法向荷载越小,颗粒体最大法向位移越大,剪胀效应越明显。
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