原状与重塑人工冻结粘土抗压强度特征对比试验研究

在相同试验条件下分别对原状和重塑人工冻结粘土进行了单轴无侧限抗压试验。试验结果表明:原状与重塑冻结粘土的破坏特征不同,原状冻结粘土表现为脆性破坏特征,而重塑冻结粘土表现为塑性破坏特征。原状冻结粘土的抗压强度略低于重塑冻结粘土的抗压强度,而前者的弹性模量略高于后者。原状冻结粘土的破坏应变则明显小于重塑冻结粘土的破坏应变。

高围压下冻结粘土的抗压强度试验研究

以取自华东某地的深部粘土为研究对象,根据室内单轴和三轴压缩试验的试验结果,分析了高围压下冻结粘土的应力-应变行为与单轴压缩条件下应力-应变行为的异同,并讨论了围压和温度对冻结粘土强度的作用.

人工冻结粘土单轴压缩蠕变特性归一化分析

冻土的蠕变特性问题一直是冻土力学的一个重要研究方向,通过对安徽临涣矿区粘土冻结后,进行单轴压缩蠕变试验,用归一化的方法研究其蠕变特性。研究表明,随着加载应力的增大,破坏时间缩短,最小蠕变速率加快,特别当压力大于1 .3MPa时更为明显,破坏应变先增加后减小;加载条件相同时,冻结温度越低,破坏时间越长,最小蠕变速率越慢,- 1 0℃时破坏应变最大。

我国人工冻结粘土蠕变数学模型及应用

主要阐述我国人工冻结粘土蠕变的物理意义和特征，并将表征这些特征的试验数据进行分析，建立了相应的我国人工冻结粘土蠕变的数学模型，求出对应的蠕变参数。通过在我国特大型矿井济宁二号矿井冻结壁设计中的蠕变计算实例，说明所建立的我国人工冻土蠕变数学模型的正确性及在冻土结构蠕变计算中的应用，为我国人工地层冻结法在各种岩土工程应用中冻土结构蠕变计算奠定了理论基础。

典型人工冻结粘土三轴剪切强度准则的试验研究

通过在－５～－２５℃间５种不同负温下对我国典型人工冻结粘土的三轴试验研究，获得了在０．５～１２ＭＰａ围压下的强度特征，并初步建立了相应的准则。该准则与以往的不同，是由一直线（莫尔准则—低围压下）和一曲线（抛物线准则—高围压下）组成。文中给出了二者的交点特征值和抛物线顶点特征值。

顾桥煤矿东风井冻结粘土长期强度研究

顾桥煤矿表土段拟采用冻结法施工。为取得冻结粘土流变性参数,以顾桥煤矿东风井深厚粘土为研究对象,进行人工冻土单轴蠕变实验,并根据实验结果分析出冻结粘土的稳定蠕变方程,同时运用相关理论知识和H.A.崔托维奇提出的数据处理方式分析实验数据,推导出人工冻结粘土的长期强度方程。该方程不仅为井筒冻结设计和施工参数选取提供了重要依据,而且有助于进一步研究淮南地区具有代表性深厚粘土层的冻结力学性能,同时为今后相关的建设提供借鉴。

高井帮温度下的冻结粘土层施工理论与实践

虽然祁东矿副井在通过特厚冻结粘土层时,井帮温度远远高于设计温度,但是冻结壁性状分析表明,冻结壁有效厚度和平均温度十分接近于设计值,考虑到冻结壁的实际工作性状,通过适当改变井壁的设计参数和采用短段掘进、快速通过的施工工艺,能够保证井筒的施工安全和冻结壁的稳定。避免了停产冻结的后果,提前工期近4个月。实测结果表明,冻结壁和底鼓变形值均较小,没有引起外层井壁的破坏和冻结管断裂事故。

简析顾桥矿东风井土工基本参数与冻结粘土单轴抗压强度之间的关系

冻结法施工技术因其适合地质条件复杂地段的施工,在国内外广泛用于城市建设和煤矿建设中。本文以顾桥煤矿为例,通过实验简析冻结粘土的单轴抗压强度与土工基本参数之间的关系,发现其中的规律。顾桥煤矿东风井穿越超过400m的深厚表土层需要采用冻结法施工,实验表明:含水率在23.4%时,冻结粘土的单轴抗压强度达到最大值;塑性指数大于23时,冻结粘土单轴抗压强度变得越来越小,为施工中的关键土层,对其采用低温冻结才是提高其强度的关键途径;当塑性指数小于23时,冻结粘土的单轴抗压强度满足工程要求。实验结果为两淮地区类似地层施工具有指导意义。

顾桥煤矿东风井冻结粘土本构关系实验研究

我国两淮矿区分布深厚粘土层,矿井建设一般采用冻结法施工,冻结粘土的物理力学性能是决定冻结法参数选择的主要因素,因此以顾桥煤矿东风井深厚粘土层为研究对象,找到冻土在单轴应力条件下的应力、应变、温度和时间相互作用的关系,并照C.C.维亚洛夫推荐公式,运用统计的方法,推导出冻结粘土的本构方程。该方程在两淮矿区冻结井壁的强度和变形进行理论计算和冻结参数选取方面具有重要的参考价值和推广意义。

青藏铁路冻结粉质粘土动静三轴试验对比

直接针对采自青藏铁路工程中的粉质粘土,根据低温动、静三轴试验结果,进行了冻土的动强度与静强度对比研究。研究表明,冻土的静强度和动强度均随负温降低而增大、随含水率增加而减小,相应的静粘聚力、静内摩擦角和动粘聚力、动内摩擦角随负温及含水率的变化规律也如此;冻土的动强度随围压上升而增大;冻土的静力变形明显存在弹性、塑性两个不同性质的变形发展区,冻土的静强度在塑性变形区随围压上升有增大的趋势,但在弹性变形区这一变化规律不明显,并且在塑性变形区冻土静强度增长缓慢且发生一定的塑性流动;冻土的动内摩擦角随振次增大显著减小,而动粘聚力随振次变化较小。

地铁联络通道人工冻结粉质粘土变形与温度特性试验研究

为研究温度对粉质粘土变形特性的影响,以冻结粉质粘土为研究对象,通过三轴剪切试验,研究了不同温度条件下粉质粘土变形特性。试验结果表明:温度对土体的变形和强度存在显著影响。同一偏应力作用下,温度越低,变形越小。温度与冻结粉质粘土强度大致呈反余切函数关系。冻结粉质粘土应力-应变关系呈硬化型,无峰值强度。未冻粉质粘土应力-应变关系呈软化型,有峰值强度。依据Duncan-Chang模型建模思路建立了以温度为影响因子的冻结粉质粘土本构模型。偏应力和应变呈幂次函数关系。温度则主要通过幂次函数的系数A和B影响冻结粉质粘土的应变。最后,将建立的本构模型导入有限元分析软件MIDAS中,并以沈阳地铁DK11+395联络通道处工程为例,对冻结法施工过程中的土体变形进行了数值模拟。数值计算结果与现场监测结果吻合程度较好,验证了所建立本构关系模型的有效性。

低围压下冻结粉质粘土的三轴强度及变形分析

高围压和低围压对冻土的变形性能及力学指标有不同的影响。对冻结粉质粘土进行了3种负温、4种围压下的三轴试验。试验结果表明:在温度相同时,不同围压、不同应变速率下的应力-应变曲线具有相同的形态,其三轴抗剪强度与围压及温度有明显的线性关系,与应变速率成指数关系;变形模量与围压没有明显的相关关系,但与温度成线性关系,与应变速率成指数关系。而且从冻土结构角度分析了冻土变形及其强度表现的内在原因。

冻结粉质粘土中锥形桩弹性阶段挤扩效应的研究

20世纪 70年代 ,在原苏联的乌克兰地区 ,用锥形桩作基础建造了大量的多层或高层住宅 ,取得了显著的经济效益 .我国的科技人员于 2 0世纪 80年代初期也开始了这方面的研究 ,并于河北省的保定地区进行了试点工作 .但在冻土中采用锥形桩作基础 ,迄今为止还未有报道 .通过对冻结条件下粉质粘土中锥形桩在竖向荷载作用下弹性阶段挤扩效应的分析 ,根据厚壁圆筒受均匀内压时的弹性理论解答 ,计算出了冻结条件下粉质粘土中锥形桩侧表面在弹性阶段末期的挤扩应力值 ,并根据锥形桩模型在竖向快速加荷条件下的试验资料 ,验证了公式的正确性 ,结果令人满意 .

冻结钙质粘土的强度试验研究

通过对冻结钙质粘土的波速测定,证实随着温度的降低波速增大;波速与试件的密度有关,密度越大,则波速越大。并通过对不同低温下冻结钙质粘土的单轴抗压强度试验,得出其单轴抗压强度和弹性模量随温度的降低而增大。

深冻结井筒凿井施工实践

济西生建煤矿主井井筒深度571.5m,冲积层厚度457.8m,冻结深度488m。冲积层中膨胀粘土层占总厚度的69.2%,施工难度大。通过采用信息化施工技术和采用高标号混凝土浇筑外壁、强化冻结、短段掘砌等措施,实现了安全、优质、快速施工。简要介绍了井筒冻结段施工情况、主要施工技术措施及施工效果,对深冻结井施工存在的有关问题进行了探讨。

冻土冲击韧度与凿碎比能关系的试验研究

冻土的冲击韧度与试块破坏断口的平整度反映了冻土的冲击特性。冻土凿碎比能是表示凿碎单位体积冻土所消耗的功,它反映了冲击破碎冻土的能力。以冻结粘土为试样,利用摆锤式冲击试验仪进行不同温度、不同冲击能量的带缺口的冲击实验,利用凿测器进行了冻土凿碎比能试验。实验结果表明,冻结粘土的冲击韧度随温度降低而增大,随冲击能量的增加而增大。随温度的降低,试样的破坏断口的凹凸不平度增大,其范围在±3mm之间。随着温度的降低,冲击凿入深度越来越浅,冻土的硬度越来越大,钻进程度越来越难。通过回归分析,凿碎比能随着冲击韧度的增加而增大,且在冲击韧度一定的情况下,随着凿入次数的增加,凿碎比能增加的值越来越小,凿碎比能与冲击韧度的相关性较好,表明用冻土的冲击韧度来反映凿碎比能是可行的。

冻土动力学参数测试研究

冻土的动力学参数既是工程设计的依据之一,也是数值模拟时不可缺少的参数。本文分析了取自青藏铁路的两种路基土,即粉质粘土和细砂的动弹性模量和动阻尼比变化特征。试验发现,冻结粉质粘土和冻结细砂的动力学参数随频率、温度和含水量的变化规律相同。冻土的动弹性模量随频率的增加或温度的降低而增加。含水量增加时,冻土的动弹性模量先增加后降低,在饱和含水量附近达到最大。冻土的动阻尼比随频率的增加或温度的降低而减小。含水量增加时冻土的动阻尼比略有增加。

青藏铁路冻土未冻水含量与热参数试验

针对青藏铁路沿线路基中广泛分布的冻结粉质粘土,采用脉冲核磁共振法测定不同初始含水量、不同温度条件下冻土中未冻水含量;同时,采用稳定态比较法测定冻土的导热系数,采用量热法测定冻土的比热,据此计算冻土的容积热容量和导温系数.结果表明:冻土中未冻水含量随负温和初始含水量降低而降低,在0^-2℃与初始含水量接近,在-2^-5℃陡降,在-5℃达到突变点,随后又随负温降低而缓慢下降,负温低于-5℃时未冻水含量受初始含水量影响甚微且在13%、18%、23%3种初始含水量条件下的未冻水含量趋于一致;冻土的导热系数随负温降低、初始含水量增大而增大;冻土的容积热容量随负温升高、初始含水量增大而增大;冻土的导温系数随负温升高、初始含水量增大而减小.

人工冻土纵波波速与温度和含水率的关系

用SYC-2型超声波测试仪和20 kHz超声换能器实测了不同温度和不同含水率下冻结粉质粘土的纵波波速,对实验数据进行了分析。结果表明,含水率一定时,总的趋势是,冻结粉质粘土纵波波速随冻结温度的增加而增加,但局部有变化,-7℃是冻结粉质粘土波速增长的拐点,-20℃是冻结粉质粘土波速快速增长的拐点;冻结温度一定时,其纵波波速和冻土强度随含水率的增加有下降的趋势,含水率20%是纵波波速变化的拐点,含水率大于24%时,纵波波速增长趋于平缓。

基于邓肯-张的冻结粉质粘土本构模型的试验研究

为研究冻结粉质粘土强度和变形特性，以沈阳地铁DK11＋395联络通道处人工冻结粉质粘土为研究对象，通过冻土三轴剪切试验，研究了不同试验条件下冻结粉质粘土的强度和变形特性．试验结果表明：围压、温度和试件初始含水量是影响冻结粉质粘土强度和变形的主要因素．冻结粉质粘土偏应力一应变曲线呈应变硬化型，其破坏强度和切线弹性模量随围压和试件初始含水量的增加而增大，随温度的升高而减小，破坏偏应力比R，取值在0．79～0．96之间．基于试验数据建立了以上述三因素为影响因子的冻结粉质粘土Duncan-Chang模型．通过回归分析，建立了模型参数a和b与围压、初始含水量和温度之间的线性回归公式．将依据模型计算的偏应力-应变曲线与对比试验曲线相比较，发现两者具有较好的吻合程度，说明建立的模型能够准确反映围压、初始含水量和温度等条件对冻结粉质粘土强度和变形的影响规律．上述研究成果为冻结粉质粘土强度和变形特性的研究提供了参考，为人工冻结法施工提供了指导，具有重要的理论意义和工程应用价值．