|
|
基于声发射技术的钢纤维混凝土损伤特性研究
|
Abstract:
煤矿大直径井筒施工，面对深厚冲积层的复杂环境，许多新型矿井正尝试应用高强钢纤维混凝土作为井壁材料。为探讨钢纤维混凝土的损伤特性，基于声发射技术并结合损伤力学理论，开展钢纤维混凝土材料力学特性分析，结果表明：1) 随着钢纤维掺量的增加，钢纤维混凝土的抗压强度、延性、韧性得到明显的改善，破坏类型由受拉破坏转变为剪切破坏。2) 基于声发射参数定义的损伤参量模型，可定量分析单轴和三轴加载条件下钢纤维混凝土在整个加载过程中的损伤特性。3) 拟合后的声发射速率参数a与损伤程度具有很好的相关性；对钢纤维混凝土破坏有预警作用。
Facing the complex environment of deep alluvium, many new coal mines are trying to use high strength steel fiber reinforced concrete (SFRC) as shaft lining material. In order to investigate the damage characteristics of steel fiber reinforced concrete (SFRC), based on acoustic emission technology and damage mechanics theory, the mechanical properties of SFRC were analyzed. The results show that: 1) With the increase of steel fiber content, the compressive strength, ductility and toughness of steel fiber reinforced concrete are obviously improved, and the failure type changes from tensile failure to shear failure. 2) Based on the damage parameter model defined by acoustic emission parameters, the damage characteristics of SFRC under uniaxial and triaxial loading can be quantitatively analyzed. 3) The acoustic emission rate parameter a has a good correlation with the damage degree, and has an early warning effect on the damage of steel fiber reinforced concrete.
| [1] | 洪伯潜. 巨野煤田开发条件及井筒施工关键技术[J]. 中国煤炭, 2002, 28(4): 5-7. |
| [2] | 刘刚, 方坤河, 高钟伟. 高强混凝土的增韧减脆措施研究[J]. 混凝土, 2004(5): 46-48. |
| [3] | 尹海松, 郭力, 刘杰, 等. 钢纤维高强混凝土井壁极限承载力数值计算[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2009, 31(2): 107-110. |
| [4] | 张彦奇, 岳海鸥, 谭花文. 万福矿井主井井筒施工方案及井壁结构设计[J]. 中国矿山工程, 2017, 46(4): 38-40.
https://doi.org/10.19607/j.cnki.cn11-5068/tf.2017.04.012 |
| [5] | 姚直书. 巨厚冲积层钢筋钢纤维高强混凝土井壁试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2005, 24(7): 1253-1258. |
| [6] | 黄伟, 徐桂丽, 钟毅. 钢纤维混凝土的特性及其在井壁结构中的应用[J]. 露天采矿技术, 2006(1): 55-58. |
| [7] | 梁少阳, 金宝宏, 姚宇峰, 等. 钢纤维长径比对C60混凝土抗裂性能的影响[J]. 广西大学学报(自然科学版), 2018, 43(2): 641-647. |
| [8] | 姬小祥, 张帆, 邵景干. 不同类型钢纤维混凝土力学性能室内试验分析[J]. 水利与建筑工程学报, 2015, 13(5): 168-172. |
| [9] | 王怀亮. 钢纤维高性能轻骨料混凝土多轴强度和变形特性研究[J]. 工程力学, 2019, 36(8): 122-132. |
| [10] | 朱宏平, 徐文胜, 陈晓强, 等. 利用声发射信号与速率过程理论对混凝土损伤进行定量评估[J]. 工程力学, 2008, 25(1): 186-191. |
| [11] | 李冬生, 欧进萍. 钢绞线拉伸过程中的声发射特征及其损伤演化模型[J]. 公路交通科技, 2007, 24(9): 57-60. |
| [12] | Hassanpour, M., Shafigh, P. and Mahmud, H.B. (2012) Lightweight Aggregate Concrete Fiber Reinforcement—A Review. Construction & Building Materials, 37, 452-461. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.07.071 |
| [13] | Ohno, K. and Ohtsu, M. (2010) Crack Classification in Concrete Based on Acoustic Emission. Construction & Building Materials, 24, 2339-2346. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.05.004 |
| [14] | Farhidzadeh, A., Dehghan-Niri, E., Salamone, S., et al. (2013) Monitoring Crack Propagation in Reinforced Concrete Shear Walls by Acoustic Emission. Journal of Structural Engineering, 139, 4013010-4013011.
https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000781 |
| [15] | Yuyama, S., Li, Z.W., Ito, Y., et al. (1999) Quantitative Analysis of Fracture Process in RC Column Foundation by Moment Tensor Analysis of Acoustic Emission. Construction & Building Materials, 13, z23797.
https://doi.org/10.1016/S0950-0618(99)00011-2 |
| [16] | 黄彪, 李彪. 基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2018, 16(4): 201-208. |
| [17] | JGJ 55-2011. 普通混凝土配合比设计规程[S]. 2011. |
| [18] | CECS 38-2004. 纤维混凝土结构技术规程[S]. 2004. |
| [19] | CECS 13-1989. 钢纤维混凝土试验方法[S]. 1989. |
| [20] | 王元丰, 梁亚平. 高性能混凝土的弹性模量与泊松比[J]. 北方交通大学报, 2004, 28(1): 5-9. |
| [21] | 王振波, 左建平, 张君. 混杂纤维延性水泥基材料单轴受压力学特性[J]. 建筑材料学报, 2018, 21(4): 639-644. |
| [22] | 张明, 李仲奎, 杨强, 等. 准脆性材料声发射的损伤模型及统计分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(12): 2493-2501. |
| [23] | 陈忠购. 基于声发射技术的钢筋混凝土损伤识别与劣化评价[D]: [博士学位论文]. 杭州: 浙江大学, 2018. |
| [24] | 梅明星. 基于声发射技术的损伤检测应用研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 东南大学, 2016. |
| [25] | 路桂娟, 袁玉, 费远航, 等. 基于声发射速率过程理论的混凝土损伤评估研究综述[J]. 四川建筑科学研究, 2014, 40(2): 99-102+110. |
| [26] | 张强. 基于声发射技术的钢筋混凝土梁损伤识别研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 北京交通大学, 2015. |
