循环加–卸载下刚–柔组合体静态压缩行为及应力–应变关系

作者：杨荣周; 徐颖^*; 刘家兴; 丁进甫; 程琳

来源：岩石力学与工程学报, 2023, 42(S2): 4216-4236.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2022.1253

• 岩石力学
• 刚–柔组合
• 围岩支护
• 循环压缩
• 本构模型
• 损伤特征
• 刚柔比值

为探究“刚–柔组合”围岩支护结构静态压缩行为及损伤演化特征，以高掺量橡胶–水泥复合材料作为吸能衬砌结构中的吸能缓冲材料，初步建立一种绿色可持续的新型“刚–柔组合”支护结构，对“刚–刚：岩石(砂岩)相似材料(RLM)–普通水泥砂浆(NCM)”、“刚–柔：RLM–橡胶水泥砂浆(RCM)”和“柔–刚：RCM–高性能支护混凝土(HPSC)”组合体试件进行单调压缩和循环压缩试验，并从应力–应变曲线、变形、模量、能量、损伤演化以及破坏状态等方面进行对比分析，并进一步讨论刚柔比值对组合体试件压缩力学与损伤特征的影响。结果表明，同一试验条件和加载方式下，相比于RLM-NCM,RLM-RCM和RCM-HPSC的峰值应力分别下降86.2%和82.8%，加载变形模量最大值分别下降78.7%和72.9%，累积弹性应变能最大值分别下降81.4%和78.6%。RLMRCM和RCM-HPSC的破坏程度明显小于RLM-NCM,RLM-RCM和RCM-HPSC主要发生RCM的延性压–胀破坏，而RLM-NCM主要发生整体性的脆性压–剪破坏。RCM提高组合结构的弹性变形和延–塑性变形能力，提供RLM压缩柔性变形空间，有助于避免组合结构因RLM挤压而造成大量的能量积聚，进而降低组合结构的动力失稳风险与烈度。基于Lemaitre等效应变原理，采用Weibull统计分布理论和Lognormal统计分布理论所建立的峰前–峰后双段式损伤本构模型能够对刚–刚组合体和刚–柔组合体在循环受荷作用下的应力–应变关系进行准确的预测。

• 单位
  安徽理工大学