隨著隧道建設向長、大、深埋方向發(fā)展,熱害(高地溫)問題越來越突出。高地溫隧道中噴射混凝土性能會產生劣化,嚴重時危及隧道工程的建設和運營安全。本書是作者十多年來在高地溫隧道噴射混凝土研究方面的成果總結,介紹了當前國內外高地溫隧道噴射混凝土的研究現狀,分析了濕熱和干熱環(huán)境對噴射混凝土黏結強度的影響規(guī)律,并探索了濕熱和干熱環(huán)境下黏結性能的改善方法;重點探討了干熱環(huán)境噴射混凝土孔結構特征、干熱環(huán)境噴射混凝土斷裂性能及界面斷裂性能、干熱環(huán)境噴射混凝土約束收縮性能方面的研究成果。最后,通過濕噴混凝土技術驗證了干熱環(huán)境噴射混凝土黏結性能的改善效果。
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隧道工程1. 國家自然科學基金面上項目"高地溫隧道干熱環(huán)境噴射混凝土粘結力損傷機理及其應用研究"的負責人,課題編號51678492(本書依托項目)
2. 國家自然科學基金委員會青年基金項目"熱害隧道噴射混凝土性能研究"的負責人,課題編號51008253(本書依托項目)
目錄
第1章 緒論 1
1.1 高地溫隧道概述 1
1.2 隧道高地溫研究意義 3
1.3 國內外研究現狀 4
1.3.1 高地溫隧道噴射混凝土研究現狀 4
1.3.2 混凝土孔結構研究現狀 6
1.3.3 巖石-混凝土約束收縮性能研究現狀 13
1.3.4 混凝土斷裂性能研究現狀 14
1.3.5 巖石-混凝土界面斷裂性能研究現狀 19
參考文獻 25
第2章 高地溫對噴射混凝土黏結強度的影響 35
2.1 試驗設計 35
2.1.1 巖石大板的選擇 35
2.1.2 高地溫環(huán)境的模擬 36
2.1.3 濕噴混凝土原材料及配合比 37
2.1.4 黏結強度測定方法 38
2.2 濕熱環(huán)境黏結強度分析 40
2.2.1 試驗數據 40
2.2.2 濕熱環(huán)境對黏結強度的影響分析 41
2.2.3 濕熱環(huán)境對黏結強度的影響機理探討 43
2.2.4 噴射混凝土強度等級對黏結強度的影響 44
2.3 干熱環(huán)境黏結強度分析 45
2.3.1 試驗數據 45
2.3.2 干熱環(huán)境對黏結強度的影響分析 47
2.3.3 干熱環(huán)境對黏結強度的影響機理探討 49
2.4 黏結強度改善試驗探索研究 50
2.4.1 黏結強度改善試驗方案 50
2.4.2 黏結強度改善工況設計 52
2.4.3 濕熱環(huán)境黏結強度改善分析 53
2.4.4 干熱環(huán)境黏結強度改善分析 58
參考文獻 63
第3章 干熱環(huán)境混凝土基本力學性能和孔結構特征 64
3.1 原材料與配合比 64
3.1.1 原材料性質 64
3.1.2 配合比設計 67
3.2 混凝土基本力學性能 68
3.2.1 力學性能測試方法 68
3.2.2 力學性能測試結果 69
3.3 混凝土孔結構特征 72
3.3.1 孔結構測試方法 72
3.3.2 孔結構參數 73
3.3.3 孔結構分形模型 78
3.3.4 孔結構參數與溫度的相關性 82
3.4 混凝土強度與孔結構的關系 83
參考文獻 85
第4章 干熱環(huán)境混凝土變形性能 87
4.1 混凝土自由收縮變形性能試驗 87
4.1.1 變形性能測試方法 87
4.1.2 變形性能試驗設計 89
4.1.3 熱害對噴射混凝土變形性能的影響 92
4.1.4 礦物摻合料對干熱環(huán)境噴射混凝土變形性能的影響 95
4.1.5 纖維材料對干熱環(huán)境噴射混凝土變形性能的影響 98
4.2 干熱環(huán)境巖石與混凝土約束收縮性能試驗 101
4.2.1 試驗過程 101
4.2.2 試驗結果 103
4.3 巖石-混凝土約束收縮力學模型 106
參考文獻 110
第5章 干熱環(huán)境混凝土斷裂性能 112
5.1 混凝土斷裂性能試驗 112
5.1.1 試驗方法 112
5.1.2 試驗過程 114
5.2 混凝土斷裂性能參數 116
5.2.1 斷裂能 116
5.2.2 斷裂韌度 117
5.2.3 裂縫擴展阻力 121
5.3 干熱環(huán)境混凝土斷裂性能改善 128
5.4 混凝土斷裂過程數值計算 131
5.4.1 計算方法 131
5.4.2 計算結果 134
參考文獻 139
第6章 干熱環(huán)境巖石-混凝土界面斷裂性能 141
6.1 巖石-混凝土界面的斷裂性能試驗方法 141
6.1.1 試件制作 141
6.1.2 DIC測試 144
6.1.3 楔入劈拉試驗 148
6.2 巖石-混凝土試件楔入劈拉試驗結果 151
6.2.1 試件破壞形態(tài) 151
6.2.2 試驗曲線 151
6.2.3 界面斷裂能 155
6.3 巖石-混凝土試件DIC測試結果 156
6.3.1 位移場和應變場 156
6.3.2 界面裂縫尺寸的確定方法 160
6.3.3 界面斷裂過程區(qū)演化過程 164
6.4 巖石-混凝土界面斷裂韌度 172
6.4.1 計算方法 172
6.4.2 界面起裂韌度 174
6.4.3 界面失穩(wěn)韌度 178
參考文獻 182
第7章 干熱環(huán)境噴射混凝土黏結性能改善驗證 183
7.1 噴射混凝土施工工藝 183
7.2 噴射混凝土黏結強度改善驗證 184
7.2.1 濕噴混凝土成型 184
7.2.2 黏結強度測定 186
7.2.3 試驗結果 187
7.2.4 模筑法與濕噴法黏結強度的規(guī)律對比 188
參考文獻 189