粘结力试验报告

粘结力试验报告(2007-06-25 14:39:45)

一、前言

三峡右岸地下电站位于长江右岸白岩尖山体中，与右岸坝后式厂房相毗邻。地下电站由主厂房、母线平洞、引水洞、尾水洞、管线洞等组成一个庞大的地下洞室群，主厂房洞室断面顶拱高程105.3m，岩锚梁以下厂房跨度31.0m。主厂房顶拱和边墙布置有预应力锚杆、预应力锚索支护，岩面全部采取喷射15cm厚C30F250W10钢纤维混凝土和C25F250W10素混凝土支护。

针对如此庞大的地下厂房，围岩爆破开挖后及时封闭支护相当重要，目前主要采取喷混凝土及系统锚杆支护，喷射混凝土与围岩粘结强度至关重要。按照DL/T5181-2003《水电水利工程锚喷支护施工规范》和国家标准GB50086-2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》的要求，一些重要工程当有特殊要求时要测定喷射混凝土与围岩粘结强度，即待喷射混凝土达到一定强度后，在工程的代表部位采用钻取芯样拉拔法、现场喷大板劈裂法和预留试件拉拔法进行检测喷射混凝土与围岩粘结强度。喷大板劈裂法由于劈拉时很难避免剪切现象，故其测值偏大，并与现场实际情况有一定差异，不能真实反映喷射喷射混凝土与围岩粘结强度值；钻取芯样拉拔法在钻芯时对芯样扰动和损伤较大导致粘结强度偏低，且其成功率低。

为此，三峡总公司试验中心、业主、监理和施工单位在2006年4月提出采用预留试件拉拔法进行粘结强度的试验检测，经过讨论研究预留试件拉拔方法按照技术规范存在挖环形槽难度大，埋拉杆难以保证不偏心及喷层厚时预留试件挂不住等问题。通过2006年9月20日实施预留拉杆拉拔法的现场试验，试验结果并不理想，没有达到预期的效果。2006年11月三峡总公司试验中心提出了对预留试件拉拔法的改进建议，经过前后三次修改，改进的预留试件拉拔法于2007年3月现场试验取得了成功。

二、现行规范预留试件拉拔法存在的问题

1、挖环形槽有一定难度，也比较麻烦

预留试件采用喷射混凝土后，立即用铲刀沿试件（圆柱体）轮廓不出宽为50mm的环形槽，使试件和混凝土完全脱离，成为独立的预留试件。挖宽50mm的环形槽较困难，较费工，还可能会对混凝土试件有损伤，最后挖成的预留试件形状不规范，喷混凝土与围岩粘结面的面积很难计算正确，从而导致粘结强度计算误差较大。

2、埋钢拉杆较麻烦，且难以保证不偏心

GB50086-2001规范中采用先喷混凝土后埋钢拉杆，需在预留试件中心位置钻孔，埋钢杆很难避免偏心，且还需要环氧砂浆粘结锚固，钻孔与用环氧砂浆锚固都很麻烦。

DL/T5181-2003采用先预埋钢拉杆后喷混凝土，在岩面上固定钢拉杆，需在岩石上先钻孔，将钢拉杆插入孔中，然后用拉条将钢拉杆三个方向拉住，拉条固定也得在岩石上钻孔，三个方向用拉条固定钢拉杆，也很难保证钢拉杆不偏心。

3、喷层厚的试件可能挂不住

喷层较厚（如150mm）时，预留试件较重，刚喷完的混凝土与岩面粘结强度很低，可能挂不住试件，导致试件局部从岩面脱开或试件掉下来，得不到粘结强度试验的真实结果。

三、对预留试件拉拔法的改进

1、针对以上规范预留试件拉拔法挖宽环形槽、埋钢拉杆等存在的问题，拟对预留试件拉拔的一些改进，省去挖环形槽与埋钢拉杆等操作，比原方法简单方便得多。

2、试验外包厚隔离材料代替挖环形槽

开始选用木试模，后来改用钢试模，钢试模又分为预埋拉杆钢模与未埋拉杆钢模两种，通过现场试验，未埋拉杆钢模较好，最后选用了未埋拉杆钢试模，其尺寸为内径300mm，高200mm，底部焊接内径为250mm，厚5mm钢板圆环，实际粘结面积为φ250mm圆面积（490cm2），钢试模底部圆环上伸出3块锚固板，用膨胀螺栓固定钢试模，钢试模外侧采用50-60mm厚保温被包裹。

3、采用预埋钢拉杆或用拉杆架不需埋钢拉杆

（1）在钢试模内预埋钢拉杆，这种方式预埋的钢拉杆，影响喷射质量，试模一次性使用，不能重复使用。

（2）用外接拉杆架，不埋钢拉杆，能保证喷射混凝土质量，但配套的拉拔仪器及支撑架操作起来太费力、费时（还有待改进），试模可重复使用。

4、采用膨胀埋栓及钢试模锚固在表面上，保证试件与岩面不脱开

预留混凝土试件（φ300mm×200mm）与钢模总质量达40kg，刚喷完混凝土，混凝土与围岩之间粘结强度很低，可能挂不住试件，因此采用膨胀螺栓将钢模锚固在岩面上，能保证钢模锚固质量（即喷射混凝土后钢模与岩面之间不发生微小位移），这是该项试验成败的关键。

四、改进的预留试件拉拔法操作步骤

（1）在现场开挖立面1.5m左右高度选择表面较平整的岩石，钢模放在岩面上画出锚固孔孔位（钢模上方必须布孔），再用冲击钻钻3个φ14锚固孔；

（2）钢模内壁与底圆环上下面均涂刷薄而均匀的机油，安装钢模，用3个M12膨胀螺栓固定钢模，并用速凝锚固剂将钢模底部与岩石之间空隙进行封堵；

（3）喷混凝土前，再次拧紧膨胀螺栓螺母，并用50~60mm厚隔离材料（如保温被）包裹钢模外侧，保证与周围混凝土分离，形成独立预留试件；

（4）喷混凝土施工，喷满试模（20cm高）；

（5）待喷射混凝土达到设计龄期，拆去隔离材料；

（6）安装加荷装置，并转动钢拉杆架，使卡子与圆模顶部4个拉头重合，再用套筒扳手拧下膨胀螺栓的螺母；

（7）用油压千斤顶加荷，预留试件粘结面受拉，使试件沿混凝土围岩结合面破坏，并记录粘结面断裂破坏情况。

（8）根据拉拔力和破坏结合面面积计算喷射混凝土与围岩的粘结强度；

（9）取下预留试件，将钢模从混凝土试件拆下，并清理后刷油待用。

五、现场试验

（一）第一次现场试验

试模采用内径为300mm的木试模与预埋拉杆钢试模两种。

木试模用3根夹角120°的8号铁丝固定在岩面上，钢试模用插销固定在岩面上（岩石上钻孔）。2006年9月20日，试模安装距爆破区很近，由于只喷试模内的混凝土，试模周边没有喷混凝土，预留试件为一孤立体。本次试验没有进行拉拔试件就自己断开，其原因有三：一是预埋拉杆较长，在试验部位下方与邻近部位开挖爆破时飞石打击预留试件，个别的甚至将预埋拉杆打弯；二是预留试件为孤立试件，其四周没有混凝土保护，易遭爆破飞石打击；三是试模锚固定在岩面上不可靠，稍有冲击力很易使预留试件混凝土与岩面发生位移而脱开。

通过本次试验，发现木试模用3根8号铁丝固定在岩面上不可靠，三峡总公司试验中心重新设计，采用钢试模，用膨胀螺栓锚固定在岩面上，保证预留试件不会脱开，锚固是可靠的。

针对预埋拉杆长易被飞石打弯，将拉杆改成两段，下段刚出喷射混凝土面，上段在拉拔试验时用套筒连接。

（二）第二次现场试验

本次试验采用未埋拉杆钢模（试验中心设计）与预埋拉杆钢模（青云公司地下电站项目部设计）两种试模，未埋拉杆钢模（见图1）采用膨胀螺栓锚固在岩面上，预埋拉杆钢模（见图2）仍采用插销固定在岩面上。

本次现场试验位置选在主厂房Ⅳ层安装场上游侧墙上，安装未埋拉杆钢模6个，预埋拉杆钢模3个，共计9个试模，于2007年3月4日喷射混凝土施工。

本次现场试验对混凝土龄期7d、14d、21d预留试件进行3次拉拔试验。

本次拉拔试验采用穿心式拉拔器（100t）进行2个试件拉拔试验（见图6），压力表示值为0~60MPa，两个试件具体试验情况如下：

1、7天龄期拉拔试验

试件1：加压试拉2次，压力表指针未转动，调正拉杆后再次加荷也未见压力表显示读数，试件断开未测到数据。但试件混凝土与围岩粘结面有岩石断裂现象。

试件2：加压试拉2次，第一次试拉压力表指针未转动，第2次试拉压力表指针转动2格（每格2 MPa，拉力为48KN，即4.8 t），正式加荷未见油压力表指针发生转动，试件就断掉，也未得到试验结果，只得到第2次试拉力达4.8 t时试件未断开的力值，试件混凝土与围岩粘结面有岩石断裂现象。

现场试验后立即召开了讨论会，针对现场试验发生的问题，将压力表改为16 Mpa，荷载为10t左右，压力表读数1Mpa，拉力为12KN。

2、14d龄期拉拔试验

2007年3月19日拉拔试验后仍采用穿心式拉拔器进行拉拔试验，压力表量程16 MPa，压力表读数x与拉拔荷载y关系式为：y=5.143x+10.143(r=0.999844).

本次现场试验的预留试件混凝土龄期为14d，进行2个未埋拉杆试件与2个预埋拉杆试件的拉拔试验，试验结果见表1：

从本次现场试验来看，改进的预留试件拉拔法是成功的。

3、21d龄期拉拔试验

2007年3月26日拉拔试验用加荷系统与上次拉拔试验完全相同，本次拉拔试验进行2个未埋拉杆钢模试件，混凝土龄期为21d。

一个试件压力表读数为10 MPa，相应拉力为61.57 KN，喷混凝土与围岩粘结强度为1.25 MPa，试件粘结面粘结良好。

另一个试件压力表读数为4.0 MPa，相应拉力为30.72KN，喷混凝土与围岩粘结强度为

0.63MPa，试件断裂面有片状岩石拉断，说明岩石裂隙导致粘结强度偏低。

表1 预留试件拉拔法现场试验结果

注：未埋拉杆钢模试件粘结面积为￠250 mm圆面积490cm2。以上第二次现场拉拔试验的预留试件都是2007年3月4日喷射成型的，第三次现场拉拔试验的预留试件都是2007年3月22日喷射成型的，

（三）第三次现场试验

本次现场试验的预留试件是于2007年3月22日在主厂房Ⅳ层放炮区（0+210~0+250，高程57m）喷射成型的，试模形式为未埋拉杆钢试模，本次试验所用加荷装置与第二次现场试验完全相同，具体试验情况如下：

试件1：喷射混凝土前，岩面未经处理，只冲洗干净后就喷混凝土，2007年3月29日拉拔试验时，混凝土龄期为7d，压力表读数为3MPa，相应拉力为25.57KN，喷混凝土与围岩粘结强度为0.52MPa，断裂面粘结良好，有少量岩石被拉断。

试件2：岩石面未处理，冲洗干净就喷射混凝土，拉拔试验结果同试件1，即粘结强度0.52MPa，断裂面粘结良好，有少量岩石被拉断。

试件3：岩石面未处理同试件1，压力表无读数，断裂面有1/5无混凝土，喷射质量差，另外部分岩石被拉断。

人教版高中物理必修一高一同步练习第三章第五节力的分解

应注意：已知一个力和它的另一个分力的方向，则另一个分力有无数个解，且有最小值（两分力方向垂直时）。 3. 分力方向的确定 分解的原则：根据力所产生的效果进行分解，一个力可以分解成无数对分力，但对于一个确定的物体所受到的力进行分解时，应考虑实际效果，即进行有意义分解。 4. 力的分解的解题思路 力分解问题的关键是根据力的实际作用效果，画出力的平行四边形，接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题，因此其解题基本思路可表示为 5. 力的分解的几种情况 已知一个力的大小和方向，求它的两个分力。 据平行四边形定则知，这种情况下可以作出无数个符合条件的平行四边形，即对一已知力分解，含有无数个解，但如果再加以下条件，情况就不一样了，下面讨论： （1）已知两个分力的方向时，有唯一解，如图所示。 （2）已知一个分力1 F 的大小和方向，力的分解有唯一解，如图所示，只能作出一个平行四边形。 （3）已知两个分力的大小，力的分解可能有两个解，如图所示，可作出两个平行四边形。 （4）已知一个分力1F 的方向与另一个分力2F 的大小，如图所示，则：当θsin F F 2=时，有唯一解，如图甲所示；当θsin F F 2<时，无解，如图乙所示；当 θsin F F F 2>>时，存在两个解，如图丙所示；当F F 2>时，存在一个解，如图丁所示。

总结：如图所示，已知力F 的一个分力1F 沿OA 方向，另一个分力大小为 2F 。我们可以以合力F 的末端为圆心，以分力2 F 的长度为半径作圆弧，各种情况均可由图表示出来。 6. 求分力的方法 （1）直角三角形法。 对物体进行受力分析，对其中的某力按效果或需要分解，能构成直角三角形的，可直接应用直角三角形边、角的三角函数关系求解，方便快捷。 （2）正交分解法。 ①以力的作用点为原点作直角坐标系，标出x 轴和y 轴，如果这时物体处于平衡状态，则两轴的方向可根据方便自己选择。 ②将与坐标轴不重合的力分解成x 轴方向和y 轴方向的两个分力，并在图上标明，用符号x F ，和 y F 表示。 ③在图上标出力与x 轴或力与y 轴的夹角，然后列出x F 、y F 的数学表达式，如：F 与x 轴夹角为θ，则θcos F F x =，θ sin F F y =与两轴重合的力就不需要分解了。 ④列出x 轴方向上的各分力的合力和y 轴方向上的各分力的合力的两个方程，然后再求解。 （3）相似三角形法。 对物体进行受力分析，根据题意对其中的某力分解，找出与力的矢量三角形相似的几何三角形，用相似三角形对应边的比例关系求解。 （4）动态矢量三角形（动态平衡）法。 所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，利用图解法解决此类问题方便快捷。 【典型例题】

(完整版)教科版五年级上《运动与摩擦力》优秀教学设计

五年级上册《运动与摩擦力》教学设计 一、教学目标： 科学概念：一个物体在另一个物体表面运动时，接触面发生摩擦，会产生摩擦力；摩擦力的大小与物体接触面的光滑程度有关；摩擦力的大小和物体的重量有关。 过程与方法：通过推测、设计实验，检验摩擦力与接触面和重量的关系。发展识别控制变量、采集、记录、分析数据进行得出结论的能力。 情感、态度、价值观：形成认真实验、根据数据得出结论的科学精神。 二、教学重点： 用实验检验摩擦力大小与接触面和重量的关系。 三、教学难点： 根据自己设计的实验对实验结果进行分析进而得出结论。 四、教学准备： 实验材料：塑料盒、钩码、条形盒测力计、桌布、光滑的桌面、课件 五、教学过程： （一）创设问题情境，认识摩擦力 1、同学们，请看大屏幕，今天老师给大家带来了一新一旧两双鞋，如果你要去参加拔河比赛并且想取胜，你会选哪双鞋？为什么？（预设：学生说新鞋，漂亮，爱美之心人皆有之，可以。摩擦大） 2、其实啊，我们选择新鞋还是旧鞋是和鞋与地面的摩擦有关的，同学们想知道这位同学选的对不对吗？（生：想），嗯，那接下来我们可要跟随老师一起认真探究本节课的内容《运动与摩擦力》,板书课题。 3、你听说过摩擦吗？谁试着说一说生活中有哪些摩擦现象？

4、通过刚才同学们的例子，我们发现要想产生摩擦需要几个物体？（两个），现在我们的手和桌面是两个物体，伸出你的手放在空中，感觉到摩擦吗？（没有）那怎样才行？（接触）。也就是说得与物体接触，现在把手放在桌面静止不动有摩擦吗？（没有）那得怎么办？（动）得运动。所以说要想产生摩擦需要几个物体（两个），而且物体必须要（接触）？还得（运动）？这个过程中摩擦在哪产生的？（接触面）。接下来，我们的手在桌面上用力向前推，再在空气中向前推，对比，哪个用力大？这说明手与桌面摩擦的过程中会产生一种力，这种力是帮助我们运动还是阻碍我们运动的？这个阻碍我们运动的力就是摩擦力。 5、我们一起来看看摩擦和摩擦力的概念，哪位同学来给大家读一读？出示摩擦力的概念：一个物体在另一个物体表面运动时，两个物体的接触面会发生摩擦，因此运动物体要受到一种阻碍运动的力。这种力叫摩擦力。 5、提问：现在知道了摩擦力，那么关于摩擦力，你认为可以研究它的哪些内容?我们先来研究如何测量摩擦力的大小 （二）测量摩擦力的大小 1、我们知道，可以用什么来测量力的大小呢？使用测力计时应注意哪些问题呢？（用之前首先调零，读数时眼睛要与指针相平，不要超过测力计的最大量程。）摩擦力可以用它来测量吗？ 2、我这里有个盒子，那我怎么使用测力计测量它的摩擦力呢？（说的很好）我们一起来看一看。（课件出示测量摩擦力的方法。）测量的过程中我们要注意一定要沿水平方向匀速拉动物体，同时注意测力计一定要与被测物体相平。） 3、各小组尝试测身边物体运动时的摩擦力。 3、小组汇报。

力的合成与分解经典知识总结

北京四中编稿老师：肖伟华审稿老师：肖伟华责编: 郭金娟 力的合成与分解 本节课我们需要掌握以下几个概念： 1、合力与分力； 2、力的合成、分解； 3、矢量与标量； 4、熟练掌握力的合成与分解的定则：平行四边形定则。 5、理解一种物理学处理问题的方法：等效替代法，并能用这种方法解决有关力学问题。 一、合力与分力： 在实际问题中，一个物体往往同时受到几个力的作用。如果一个力产生的效果与原来几个力产生的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力。 二、力的合成与分解： 求几个力的合力的过程叫力的合成，求一个力的分力的过程叫力的分解。 合力与分力有等效性与可替代性。求力的合成的过程实际上就是寻找一个与几个力等效的力的过程；求力的分解的过程，实际上是寻找几个与这个力等效的力的过程。 三、力的平行四边形定则： 在中学阶段，我们主要处理平面力学中的共点力的合成与分解。 1、一条直线上的两个共点力的合成方法： 选定一定正方向，我们用“+”、“-”号代表力的方向，与正方向相同的力前面加“+”号，与正方向相反的力前面加“-”号。有了这种规定以后，一条直线上的力的合成就可以转化为代数加减了：当两个力的方向相同时，合力的大小等于两个分力数值相加，方向与分力的方向相同；当两个力的方向相反时，合力的大小等于两个分力数值上相减，方向与大的那个分力相同。 2、互成角度的共点力的合成、分解： 实验表明，两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这就是力的平行四边形定则。 力的分解是合成的逆运算，即以表示合力的有向线段为对角线，作平行四边形，与合力作用点共点的两个邻边就表示两个分力的大小和方向。 在理解力的合成与分解时应注意的问题： 1）合力与分力在效果上是相同的，可以互相替代。在求力的合成时，合力只是分力的效果，实际并不存在；同样，在求力的分解时，分力只是合力产生的效果，实际并不存在。因此在进行受力分析时，不能同时把合力与分力都当作物体所受的力。

运动与摩擦力

运动与摩擦力 运动与摩擦力 【教学目标】