白垩系冻结软岩非线性流变模型试验研究

通过高围压固结、低温冻结后再加卸载的试验方法模拟白垩系冻结软岩地下工程施工应力状态变化过程,大量的试验结果表明:白垩系地层冻结软岩存在起始临界应力阈值,且符合Mises强度函数准则;冻结软岩黏滞系数是时间的一次函数,拟合相关系数达0.99以上。根据试验提出了冻结软岩黏弹塑非线性蠕变本构力学模型,将现场实测结果与计算值进行对比:两者变形规律完全一致且数值较吻合,从而验证了低温软岩本构模型的正确性,可为冻结地下工程和寒区岩土工程数值计算提供参考。

泊江海子矿白垩纪地层冻结软岩力学特性试验

针对泊江海子矿白垩纪地层中的砂岩和泥岩,分别进行了不同温度（-20～20℃）下的三轴压缩试验。试验结果表明：在-20～20℃之间,白垩纪地层软岩的峰值强度和弹性模量均随温度的降低及围压的升高而增加,其中中砂岩的峰值强度随温度的变化程度明显大于泥岩,即其对温度的敏感性更高;而岩石峰值处的轴向应变则随温度的下降而减小;另外,随着温度降低,两种岩石的峰值内摩擦角和黏聚力均有一定程度的提高,并且抗剪强度指标的增加主要集中在黏聚力上。通过对试验结果的整理和分析,掌握了白垩纪地层软岩在不同低温和围压下的力学特性和规律,为西部地区矿井冻结法设计与施工提供了可靠的依据。

正梯度冲击下冻结红砂岩力学性能及损伤效应研究

随着冻结法立井建设在西部矿区富水地层的大规模运用,研究冻结壁在爆破、机械破岩等不同强度冲击荷载下的力学特性及损伤效应,对解决冻结壁开裂渗水及失稳透水问题具有重要意义。因此,该文章以甘肃省五举煤矿冻结凿井穿越的白垩系富水软岩为研究对象,分析不同冻结温度(25℃,-5℃,-10℃,-15℃和-20℃)红砂岩在正梯度冲击下(即冲击荷载逐渐加强)的动力学特性,同时采用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对冲击过程中红砂岩孔隙数量、面积及孔隙度的变化进行检测,分析冻结红砂岩在正梯度冲击作用下的损伤演化规律。结果表明:相较于低、中速率冲击,在高速率冲击时,冻结红砂岩应变率随冻结温度的下降变化明显,温度效应显著;不同冻结温度红砂岩的峰值应力和弹性模量增幅随冲击荷载的升高而增加;峰值应变在-5℃时达到最大值,在-10℃~-20℃随冻结温度的降低其增长趋势逐渐放缓;由T谱曲线及谱面积可知,在正梯度冲击作用下,温度由25℃下降到-10℃,小孔隙孔径先减小后增大,数量先增加后降低,中、大孔隙孔径及数量则相反,谱面积先降低后升高,由-15℃下降到-20℃,小孔隙数量增加、孔径减小,中、大孔隙数量和孔径均呈小幅稳定增长,谱面积呈小幅增长;采用孔隙度的变化定义岩石损伤度,发现在正梯度冲击作用下,-10℃红砂岩的损伤趋势和损伤度最大,在-5℃~-10℃内出现损伤薄弱区。

人工冻结软岩粒子群塑性强化开尔文蠕变模型

随着地下的利用和研究往深处发展,冻结法施工越来越多,蠕变是冻土的显著特点之一,为确保工程安全,冻土蠕变成为重点研究对象。根据损伤理论,材料硬化状态的变化将导致材料变形行为的改变,因此研究人工冻结软岩的蠕变应充分考虑塑性强化的影响。基于塑性强化的蠕变模型在岩土工程中比较少见,为了更好的模拟蠕变过程,引入与时间有关的塑性强化函数,与开尔文模型串联,最后得到塑性强化开尔文蠕变模型,对圆柱形试样进行单轴蠕变试验,运用粒子群优化方法,通过对建立的蠕变模型进行识别,得到蠕变模型的参数,对比塑性强化开尔文蠕变模型计算值与试验结果,发现塑性强化开尔文模型能很好模拟深部人工冻结软岩的蠕变。

人工冻结深部软岩单轴力学性能试验及蠕变模型

为了了解深部软岩在冻结条件下的单轴力学性能,以东北地区的原状泥砂岩为试验对象,利用自行研制的WDT-100型人工冻土试验仪器,对其进行不同温度下的人工冻土单轴抗压强度试验和单轴蠕变试验,得到泥砂岩单轴压缩应力-应变关系曲线,各温度下试样的单轴抗压强度以及蠕变曲线.单轴压缩试验结果表明:试样在给定温度和加载速率条件下,单轴压缩应力-应变关系曲线都有较为明显的屈服点,并且都在屈服点后,强度有所提高,出现硬化现象.单轴蠕变试验结果表明:单轴压缩蠕变曲线有非线性特征,单轴压缩蠕变的等时应力-应变曲线向应变轴靠拢;单轴压缩时蠕变模量随时间的增长而降低.最后采用遗传算法优化模型参数,得出泥砂岩蠕变经验方程.与试验结果对比,发现拟合情况较好.

软岩含水层主斜井井筒施工方法的选择

文章结合主斜井穿过地层的地质条件、水文条件及工程地质等情况,对主斜井井筒施工方法进行了技术比较,提出了适合本矿主斜井井筒的施工方法,为主斜井井筒安全顺利完成施工提供了有力的技术保障,为矿井快速建设创造了有利的条件。

深厚软岩地层冻结关键技术

为完善软岩地层冻结理论体系,研究了冻结壁厚度计算方法和基岩冻结的特性,在深部软岩地层冻结工程中,在分析基岩冻结特性、基岩地压特性与冻结强度特性,以及这些特性在冲积层中的异同点的基础上,得出了深厚含水基岩仍可采用多姆克公式,以及在地压与冻土强度上进行优选的基岩冻结壁厚度计算方法;在冻结设计过程中应用冻结壁形成特性综合分析方法,结合工程实例进行分析预测,提出冻结设计优化方案,在冻结施工过程中制定和采用相应的冻结和监测调控措施,重点对冻结盐水温度、流量进行有效监测与调控,实现了冻结工程的安全快速施工。

鱼卡(红柳)至一里坪铁路特殊岩土特征及工程处治措施

鱼一铁路所经区域位于干旱的内陆盆地,生态脆弱,环境条件恶劣,不良地质条件众多。因此通过遥感解译、地质调绘和静力触探等勘察手段并结合室内土工试验对铁路沿线的不良地质状况进行研究,研究发现铁路沿线的特殊岩土主要为软土、松软土、盐渍土、盐岩及盐渍岩、季节性冻土。针对以上特殊岩土分布提出了具体的工程处治措施。