混凝土爆破损伤累积和振动传播规律试验研究

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随着爆破技术的广泛应用,一些混凝土建(或构)筑物可能会遭受多次频繁爆破的危害。频繁多次的爆破作用会对混凝土造成损伤累积,使混凝土物理力学性能和耐久性降低;当损伤累积到一定程度时,就有可能导致结构局部甚至整体失效,严重影响工程建设的实用性、可靠性和经济性。而现有的针对混凝土爆破损伤规律的研究,多是基于单次爆破,考虑损伤累积效应的很少,因此开展混凝土爆破损伤累积规律和基于损伤累积的爆破振动传播规律的试验研究就有十分重大的意义,对于揭示其动力失稳机理和爆破安全控制具有重要的工程价值与理论意义。本文在文献研究分析的基础上,进行了理论和室内试验方面的研究工作。理论上,基于分析总结目前关于岩石爆破损伤累积规律、混凝土爆破损伤规律及混凝土爆破振动规律的研究,结合岩石与混凝土宏微观结构以及物理力学性能的异同,阐释了混凝土爆破损伤累积断裂机理和振动传播规律。试验上,以理论分析为基础,首先设计开展了C40与C60混凝土试块爆破损伤累积试验,试验中测试了各测点超声波波速,计算了各测点的累积损伤值,分析了混凝土爆破累积损伤随距离和爆破作用次数增加的变化规律,建立了累积损伤和爆破循环次数比、比距离之间的函数关系,揭示了混凝土爆破损伤累积演化过程及规律;然后依据爆破损伤和爆破振动测试,利用试验结果分析了累积损伤下峰值振速与振动主频随距离和爆破作用次数增加的变化规律,且进行了峰值振速与振动主频各自的回归拟合分析,结合损伤累积的分析揭示了基于损伤累积的混凝土爆破振动传播及衰减规律;最后在混凝土爆破损伤累积规律及累积损伤下混凝土爆破振动规律研究的同时,对比分析了C40与C60混凝土爆破损伤累积过程与断裂机理的差异,并剖析了导致混凝土爆破损伤累积随距离和爆破作用次数的变化和振动波衰减的原因。经过以上循序渐进的研究工作,本论文得出了一些结论,并提出了一些建议,在一定程度上可为混凝土在多次爆破动载下的性能研究提供参考。
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