Методика определения свойств дисперсно-армированного бетона

Для решения проблем, связанных с усложнением условий проходки и ускорением темпов строительства, рассматриваются и создаются новые типы крепей. В частности, монолитная бетонная крепь заменяется на крепь, возводимую безопалубочным способом — набрызгбетонную, преимуществом которой является повышенная прочность на растяжение. Для использования дисперсно-армированной набрызгбетонной крепи необходимо установить ее несущую способность, при этом принято, что за величину предельной несущей способности материала крепи принимается значение, при котором сечение конструкции полностью теряет способность сопротивляться нагрузке, и происходит его разрушение с потерей способности сопротивляться дальнейшему нагружению. Для установления такого значения необходимо изучить параметры запредельного деформирования, которые на настоящий момент не установлены нормативными документами. Выполнено численное моделирование пластического поведения образца армированного фиброй бетона, параметры которого установлены в соответствии с лабораторными испытаниями. Выполнено моделирование испытания бетонного элемента на трехточечный изгиб и одноосное растяжение. На основании проведенных экспериментов предлагается диаграмма для запредельной области деформирования образцов в продольном направлении в осях «осевые напряжения — ширина раскрытия трещины». Полученные данные могут использоваться как параметры модели пластического поведения бетона с накоплением повреждений при определении несущей способности крепи горной выработки.

Тулин П. К., Очкуров В. И., Шубин А. А., Сотников Р. О. Методика определения свойств дисперсно-армированного бетона // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 8. – С. 129–141. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_8_0_129.

Тулин Павел Кириллович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Tulin_PK@pers.spmi.ru,
Очкуров Валерий Иванович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Ochkurov_VI@pers.spmi.ru,
Шубин Андрей Анатольевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Shubin_AA@pers.spmi.ru,
Сотников Роман Олегович¹ — аспирант, e-mail: ross61@mail.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Сотников Р.О., e-mail: ross61@mail.ru.

1. Franzén T. Shotcrete for rock support: a summary report on the state of the art in 15 countries // Tunnelling and Underground Space Technology. 1993, vol. 8, no. 4, pp. 441—470.

2. Löfgren I. Fibre-reinforced concrete for industrial construction — a fracture mechanics approach to material testing and structural analysis. Ph.D. Thesis. Chalmers University of Technology, Göteborg, 2005.

3. Зубков А. А., Латкин В. В., Неугомонов С. С., Волков П. В. Перспективные способы крепления горных выработок на подземных рудниках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № S1-1.

4. Bernardo G., Guida A., Mecca I. Advancements in shotcrete technology // WIT Transactions on The Built Environment. 2015, vol. 153, pp. 591—602. DOI: 10.2495/STR150491.

5. Caratelli A., Meda A., Rinaldi Z., Perruzza P., Romualdi P. Precast tunnel segment in fiber reinforced concrete / Proceedings of Concrete Engineering for Excellence and Efficiency. 2011.

6. Голдобина Л. О., Синегубов В. Ю. Исследование свойств фибробетона при различных условиях набора прочности // Colloquium-Journal. — 2019. — № 13-3 (37). — С. 24—30.

7. Морозов В. И., Пухаренко Ю. В. Эффективность применения фибробетона в конструкциях при динамических воздействиях // Вестник МГСУ. — 2014. — № 3.

8. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

9. EN 14488-3:2006 Испытания торкретбетона. Ч. 3: Определение прочности на изгиб (разрушающее напряжение при изгибе, остаточное сопротивление) образцов бетонной балки, армированной фиброй.

10. EN 14845-1:2007. Методы испытания фибры в бетоне. Ч. 1: Эталонный бетон.

11. EN 14845-2:2007. Методы испытания фибры в бетоне. Ч. 2: Воздействие на прочность бетона.

12. Shotcreting in Australia: Recommended Practice, 2008. Concrete Institute of Australia & AuSS, Sydney.

13. Nguyen Tai Tien, Karasev M. A., Vilner M. A. Study of the stress-strain state in the subrectangular tunnel // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020, vol. 62, pp. 383—388. DOI: 10.1007/978-981-15-2184-3_49.

14. Smirnova O. M., Shubin A. A., Potseshkovskaya I. V. Strength and deformability properties of polyolefin macrofibers reinforced concrete // International Journal of Applied Engineering Research. 2017, vol. 12, no. 20, pp. 9397—9404.

15. Shubin A. A., Tulin P. K., Potseshkovskaya I. V. Research of the effect of the concrete reinforcement structure on the stress-strain state of structures // International Journal of Applied Engineering Research. 2017, vol. 8, no. 12, pp. 1742—1751.

16. Heravi A. A., Smirnova O. M., Mechtcherine V. S. Effect of strain rate and fiber type on tensile behavior of high-strength strain-hardening cement-based composites (HS-SHCC) // RILEM Bookseries. 2018, vol. 15, no. 15, pp. 266—274.

17. Smirnova O. M., Kharitonov A. M., Belentsov Y. A. Influence of polyolefin fibers on the strength and deformability properties of road pavement concrete // Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). 2019, vol. 6, no. 4, pp. 407—417.

18. Milad Hafezolghorani, Farzad Hejazi, Ramin Vaghei, Mohd Saleh Bin Jaafar, Keyhan Karimzade Simplified damage plasticity model for concrete // Structural Engineering International. 2017, vol. 27, no. 1, pp. 68—78.

19. EN 14651-2007 Способ испытания для бетона с металлическими волокнами — определение предела прочности на растяжение при изгибе (предел пропорциональности, предел прочности на растяжение при изгибе).

20. Belentsov Yu. A., Smirnova O. M., Kazanskaya L. F. Improvement of competitive edge of precast reinforced concrete by increasing the reliability level and quality control // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019, no. 666, pp. 12037—12046.

21. Grassl P., Xenos D., Nyström U., Rempling R., Gylltoft K. CDPM2: a damage-plasticity approach to modelling the failure of concrete // International Journal of Solids and Structures. 2013, vol. 50, no. 24, pp. 3805–3816.