·26· 工程科学学报，第40卷，第1期 --0Pa -1MPa -2 MPa 初始静压力 3 MPa 4 MPa 控制箱 水平剪力 图2RYI600微机控制岩石伺服剪切流变仪 Fig.2 RYL-600 microcomputer control servo rock shear rheometer 3456 7 剪位移/mm 图4S,剪应力-剪位移曲线 Fig.4 Shear stress-shear displacement curves of So 新混凝土 达到峰值剪应力之前的曲线与未植筋混凝土试块得 到的曲线相似.而与未植筋试件不同的是，由于有 植筋的存在，植筋试件的峰值剪应力附近，曲线在更 黏结面 大范围内更加平滑，也就是说，第三阶段持续的时间 老混凝土 更长，剪位移更大，并且，第四阶段中，剪应力下降得 更缓慢.另外，在M状态下由于试件内有植筋，导 150mm 致其剪应力不会出现“一降到底”的现象，在钢筋破 图3压剪试件示意图 坏前，试件剪应力一直存在.当植筋率越来越大时， Fig.3 Schematic diagram of load-shear specimens 试件的破坏后阶段出现了波动，如图5(d)所示，试 大.试件的剪应力-剪位移曲线发展过程大致可以 件剪应力-位移曲线“尾巴”处出现了不同程度的波 分为四个阶段：第一阶段，剪应力从0增加到峰值的 动，这是由于试件在黏结面破坏后内部钢筋没有屈 10%左右.这个阶段主要是试件内部材料的压实和 服，使得试件仍有一定的抗剪能力，随着剪位移的增 啮合作用，此过程剪应力增加较为缓慢：第二阶段， 加，钢筋的移动导致周围混凝土的破坏，因而会产生 剪应力从峰值的10%左右增加到峰值的90%~ 应力释放现象，使得应力下降，从而曲线出现波动. 95%.这个阶段主要是试件结合面间的机械作用力 从图6中可以看出植筋为2根试件的剪应力- 和范德华力在起作用，此过程剪应力迅速增加：第三 位移曲线与植筋为1根的类似.但随着植筋率的增 阶段，从剪应力峰值的90%~95%直到出现峰值. 加，曲线峰值位置形状却由尖锐变得圆滑，这是由于 这个阶段主要是试件结合面大骨料间的啮合作用， 钢筋的抗剪能力大于混凝土的抗剪能力导致，钢筋 此过程剪应力仍持续增加，但是增加得较为平缓：第 会承受一定的剪应力，使得试件的抗剪能力增加 四阶段，峰值剪应力的出现直至试验完全结束.这 2.2剪切强度分析 个阶段又分为无初始静压力和有初始静压力两种情 新老混凝土黏结面剪切强度试验结果如图7 况：对于无初始静压的试件，由于剪切破坏后，黏结 所示 面无黏聚力且摩擦力较小，因此应力值下降较为迅 从图7(a)可以看出，对于植入单根钢筋的试 速，仪器判断破坏后即自动停止试验：而有初始静压 件，其剪切强度随着初始静压的增加而增大，而在相 力的试件，由于初始静压力增大了结合面间的摩擦 同初始静压的作用下，植筋率越大，试件的抗剪强度 力，导致峰值剪应力出现后，试件并没有弹开而停止 也越大.对曲线进行拟合，可得到4种不同植筋率 试验，只不过剪应力值急剧下降，最后趋于某一 的试件抗剪强度？与初始静压P、植筋率R的关系 定值. 式为： 图5为植筋数为1条件下不同植筋率混凝土试 T=1.4251P+189.24R+2.4801 (1) 块的剪应力-剪位移曲线.从图中可以明显看出，剪 从图7(b)可以看出，当植筋数为2时，岩石的 应力-剪位移曲线大致也分为四个阶段，且在试块 剪切强度整体上随着初始静压力及植筋率的增加而工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 2 RYL600 微机控制岩石伺服剪切流变仪 Fig. 2 RYL鄄鄄600 microcomputer control servo rock shear rheometer 图 3 压剪试件示意图 Fig. 3 Schematic diagram of load鄄shear specimens 大. 试件的剪应力鄄鄄 剪位移曲线发展过程大致可以 分为四个阶段:第一阶段,剪应力从 0 增加到峰值的 10% 左右. 这个阶段主要是试件内部材料的压实和 啮合作用,此过程剪应力增加较为缓慢;第二阶段, 剪应力从峰值的 10% 左右增加到峰值的 90% ~ 95% . 这个阶段主要是试件结合面间的机械作用力 和范德华力在起作用,此过程剪应力迅速增加;第三 阶段,从剪应力峰值的 90% ~ 95% 直到出现峰值. 这个阶段主要是试件结合面大骨料间的啮合作用, 此过程剪应力仍持续增加,但是增加得较为平缓;第 四阶段,峰值剪应力的出现直至试验完全结束. 这 个阶段又分为无初始静压力和有初始静压力两种情 况:对于无初始静压的试件,由于剪切破坏后,黏结 面无黏聚力且摩擦力较小,因此应力值下降较为迅 速,仪器判断破坏后即自动停止试验;而有初始静压 力的试件,由于初始静压力增大了结合面间的摩擦 力,导致峰值剪应力出现后,试件并没有弹开而停止 试验,只不过剪应力值急剧下降,最后趋于某一 定值. 图 5 为植筋数为 1 条件下不同植筋率混凝土试 块的剪应力鄄鄄剪位移曲线. 从图中可以明显看出,剪 应力鄄鄄剪位移曲线大致也分为四个阶段,且在试块 图 4 S0剪应力鄄鄄剪位移曲线 Fig. 4 Shear stress鄄鄄shear displacement curves of S0 达到峰值剪应力之前的曲线与未植筋混凝土试块得 到的曲线相似. 而与未植筋试件不同的是,由于有 植筋的存在,植筋试件的峰值剪应力附近,曲线在更 大范围内更加平滑,也就是说,第三阶段持续的时间 更长,剪位移更大,并且,第四阶段中,剪应力下降得 更缓慢. 另外,在 M0状态下由于试件内有植筋,导 致其剪应力不会出现“一降到底冶的现象,在钢筋破 坏前,试件剪应力一直存在. 当植筋率越来越大时, 试件的破坏后阶段出现了波动,如图 5( d)所示,试 件剪应力鄄鄄位移曲线“尾巴冶处出现了不同程度的波 动,这是由于试件在黏结面破坏后内部钢筋没有屈 服,使得试件仍有一定的抗剪能力,随着剪位移的增 加,钢筋的移动导致周围混凝土的破坏,因而会产生 应力释放现象,使得应力下降,从而曲线出现波动. 从图 6 中可以看出植筋为 2 根试件的剪应力鄄鄄 位移曲线与植筋为 1 根的类似. 但随着植筋率的增 加,曲线峰值位置形状却由尖锐变得圆滑,这是由于 钢筋的抗剪能力大于混凝土的抗剪能力导致,钢筋 会承受一定的剪应力,使得试件的抗剪能力增加. 2郾 2 剪切强度分析 新老混凝土黏结面剪切强度试验结果如图 7 所示. 从图 7( a) 可以看出,对于植入单根钢筋的试 件,其剪切强度随着初始静压的增加而增大,而在相 同初始静压的作用下,植筋率越大,试件的抗剪强度 也越大. 对曲线进行拟合,可得到 4 种不同植筋率 的试件抗剪强度 子 与初始静压 P、植筋率 R 的关系 式为: 子 = 1郾 4251P + 189郾 24R + 2郾 4801 (1) 从图 7(b)可以看出,当植筋数为 2 时,岩石的 剪切强度整体上随着初始静压力及植筋率的增加而 ·26·