灰岩及纤维混凝土的动态压缩力学性能实验研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文灰岩及纤维混凝土的动态压缩力学性能实验研究姓名：李元章申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：祝文化20060401武汉理工大学硕士学位论文摘要分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置从问世以来，作为研究材料动态力学性能的最基本实验手段，已得到广泛应用。本文围绕材料的动态压缩力学特性，对灰岩和纤维混凝土等脆性材料进行了系统的研究。主要研究成果：(1)针对岩石、混凝土等脆性材料动态压缩实验的特点，为满足SHPB实验的一维假定和均匀假定，保证实验数据的有效性，对SHPB实验技术采用了

2、部分改进措施，通过使用波形整形器、万向头、缠胶布等技术，提高实验数据的准确性。(2)在改进的实验方法基础上，根据现场定量确定的爆破开挖对炮孔底部和侧向破裂影响范围，采集加工了损伤岩石和完整岩石试样，对损伤灰岩和完整灰岩进行了四组动态应变率下的压缩实验，实验结果表明：灰岩材料脆性强，具有很强的应变率效应；在相同荷载下，完整灰岩的应变率明显高于损伤灰岩，且极限动态破坏压应力高于损伤灰岩约30％。因此在进行围岩稳定性评价及支护设计时，应充分考虑爆破损伤效应的影响。(3)采用实际工程级配，对素混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯

3、纤维混凝土进行了不同加载速率下的动态压缩实验研究，得到了动态抗压强度、弹性模量随应变率变化的规律。对不同纤维类型和纤维掺量的混凝土试样进行了动态压缩实验，结果表明钢纤维混凝土随应变率的增加，钢纤维含量高的混凝士的强度增长反而比含量低的小，因此并不是钢纤维掺量越多越好。(4)利用损伤变量评价了纤维混凝士在连续荷载作用下的损伤情况，实验结果表明，其损伤破坏，具有明显的压实过程。对C50混凝土模型试样和工程试样的动态压缩力学性能进行了实验对比，结果表明，模型混凝土同一应变率下的应力应变均大于工程混凝土，如果以模型混凝土

4、的动态力学性能来指导工程实践，应该取一定的折减系数。(5)利用实验所得数据建立了BP神经神经网络模型，对部分实验的应力应变曲线进行了模拟，比较了模拟曲线与实验所得曲线有较好吻合性，验证了模型的可靠性。关键词：灰岩纤维混凝土SHPB实验应变率损伤变量BP网络武汉理工大学硕士学位论文SplitHopkinsonPressureBar(SHPB)testtechniquewhichisabasicmethodofresearchingthemechanicspropertiesofmaterialisappliedex

5、tensively,Surroundingthedynamiccompressionmechanicalpropertiesofmaterial，aseriesoftestsandresearchesiscarriedonthelimestoneandfiberconcrete．Theprimaryresearchachievementisasfollowing：(1)Becauseofthedynamiccompressiontestcharacteristicofthebrittlematerial(such

6、asrockandconcrete)andmeetingthetestassumptionofonedimensionanduniform，gettingtheeffectivetestdata，theSI-IPBisimprovedonthebasisoftraditionaltestingsystem，andtheprecisedataisgainedbyusingthe百mbaldevice，shaperandwrappingbandage．(2)Basedontheimprovedtechnique，th

7、eintactlimestoneanddamagedlimestonealecollectedandprocessedaccordingtoeffectiverangdeterminedinfieldwhichblastingexcavationdamagesthebottomparallelholeandsidedirectionbreaks．AseriesoftestsiscarriedOiltheintactanddamagedlimestonebyfourkindsstrainrate，andtheres

8、ultindicatethatthelimestonehasobviousbrittlenessandthestrainrateinfluentsobviouslythemechanicspropertiesoflimestone，andatthesameloadingthestrainrateofintactlimestoneishigherthanthedamaged