单轴加卸载作用下井壁混凝土能量演化机理

刘娟红^1,2,3，周昱程^1,2,3，纪洪广^1,2,3

1. 北京科技大学土木与资源工程学院2. 北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室3. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

摘 要：针对深部地下工程条件的结构混凝土过早失效,易在高应力集中区产生类似"岩爆"现象的破坏等问题,通过不同种类混凝土单轴加卸载和声发射试验,研究典型种类混凝土的能量耗散和释放过程。结果表明:C70钢纤维混凝土和非蒸养型超高性能混凝土(UHPC)的滞回环更加趋于饱满,耗能能力更强。C70普通混凝土易积聚能量,在达到峰值强度时,储存的能量突然间释放,形成混凝土"岩爆"现象;钢纤维混凝土在加载过程由于塑性变形较大,导致损耗大量能量的同时会造成井壁混凝土的片裂行为; UHPC通过自身均匀的小损伤耗散较多的能量,且破坏之后仍能保持一定的完整性,其延性较好,不会引起能量瞬间涌出的"岩爆"破坏。能量耗散促使混凝土黏聚力劣化,能量释放导致混凝土的最终破坏,UHPC的结构自适应能力很强,可以有效抵御深地高地应力的作用,保护矿井的安全作业。

关键词：能量耗散;能量释放;岩爆;超高性能混凝土;