本文關(guān)鍵詞：凍結(jié)條件下巖石力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著人工凍結(jié)技術(shù)在井筒施工過(guò)程中的廣泛使用,許多凍結(jié)工程都遇到了需要穿越深厚富水巖層的問(wèn)題。但是,我國(guó)相關(guān)方面的理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都比較欠缺。開(kāi)展人工凍結(jié)巖石的實(shí)驗(yàn)研究、探討凍結(jié)巖石的相關(guān)物理力學(xué)特性對(duì)井筒凍結(jié)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。 本文以胡家河煤礦井筒凍結(jié)工程為背景,對(duì)人工凍結(jié)巖石進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。從胡家河礦井筒凍結(jié)現(xiàn)場(chǎng)選取煤巖及砂巖兩種具有代表性的巖樣,在MTS815實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行不同圍壓及不同溫度條件下的單軸及三軸壓縮實(shí)驗(yàn)。通過(guò)繪制砂巖及煤巖在各個(gè)不同溫度及圍壓條件下的全應(yīng)力應(yīng)變曲線實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析了煤巖及砂巖在相同圍壓不同溫度條件下及相同溫度不同圍壓條件下的強(qiáng)度及變形特性,并對(duì)兩種不同巖樣的同一性和差異性進(jìn)行了比較研究。論文主要工作如下: (1)在變形特性方面,同一圍壓條件下,隨著溫度的降低,試樣的最大軸向應(yīng)變值均在變小,說(shuō)明溫度的降低使試樣逐漸向脆性轉(zhuǎn)化,而泊松比值雖然有所降低,但是降低的幅度并不大;同一溫度條件下,隨著圍壓的增大巖樣塑性增強(qiáng),軸向應(yīng)變值增大且全應(yīng)力—應(yīng)變曲線趨于平緩;基于以上分析推導(dǎo)了含溫度因子的凍結(jié)巖石本構(gòu)關(guān)系; (2)在強(qiáng)度特性方面,常溫下砂巖及煤巖的抗壓強(qiáng)度均比較低,但砂巖較煤巖強(qiáng)度略高;同一低溫條件下,兩者強(qiáng)度(包括極限抗壓強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度)和彈性模量(包括割線模量及切線模量)隨圍壓的升高而提高,并且極限抗壓強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度的差值也在不斷減小;同一圍壓條件,強(qiáng)度及彈性模量隨溫度降低而提高;對(duì)粘聚力c及內(nèi)摩擦角φ分析表明,c隨溫度的降低而增大,φ基本不隨溫度變化而變化,表明隨著溫度的降低并不影響凍結(jié)巖石的摩擦強(qiáng)度,而主要決定了凍結(jié)巖石的粘結(jié)強(qiáng)度;結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析,推導(dǎo)了含溫度因子的強(qiáng)度準(zhǔn)則; (3)在破壞特性方面,單軸條件下破壞形式呈多樣化的特點(diǎn),三軸條件下以剪切破壞為主且斷面單一,破裂面隨溫度的降低而越發(fā)平滑;另一方面,凍結(jié)巖石破壞后會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)容現(xiàn)象,擴(kuò)容量隨圍壓升高而減小。
【關(guān)鍵詞】：凍結(jié)巖石 力學(xué)特性 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TD315
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 前言11-21
• 1.1 研究的背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 凍土力學(xué)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 凍結(jié)巖石力學(xué)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究目的及研究?jī)?nèi)容18-21
• 1.3.1 本文主要研究目的19-20
• 1.3.2 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 2 凍結(jié)巖石單軸壓縮實(shí)驗(yàn)21-34
• 2.1 巖樣的制備21-22
• 2.1.1 巖樣類(lèi)型21
• 2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)采樣21-22
• 2.1.3 試樣的尺寸及其物理性質(zhì)22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22-25
• 2.2.1 系統(tǒng)概況22-24
• 2.2.2 加載控制變量的選擇24
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟及試驗(yàn)方案24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果25-32
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果25-29
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 3 凍結(jié)巖石三軸壓縮實(shí)驗(yàn)34-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)方案34-36
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)步驟34
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方案34-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-39
• 3.2.1 煤巖實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-38
• 3.2.2 砂巖實(shí)驗(yàn)結(jié)果38-39
• 3.3 結(jié)果整理與分析39-44
• 3.3.1 結(jié)果整理39-41
• 3.3.2 結(jié)果分析41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 凍結(jié)巖石的變形特性46-55
• 4.1 前言46
• 4.2 軸向應(yīng)變與溫度、圍壓的關(guān)系46-50
• 4.2.1 軸向應(yīng)變與溫度的關(guān)系46-48
• 4.2.2 最大軸向應(yīng)變與圍壓的關(guān)系48-50
• 4.3 凍結(jié)巖石泊松比與溫度的實(shí)驗(yàn)關(guān)系50
• 4.4 凍結(jié)巖石應(yīng)力——應(yīng)變階段特性50-53
• 4.5 含損傷變量的凍結(jié)巖石本構(gòu)關(guān)系53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 5 凍結(jié)巖石的強(qiáng)度特性55-65
• 5.1 各種條件下凍結(jié)巖石強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)研究55-57
• 5.1.1 凍結(jié)巖石極限強(qiáng)度與溫度的關(guān)系55-56
• 5.1.2 凍結(jié)巖石極限強(qiáng)度與圍壓的關(guān)系56-57
• 5.2 凍結(jié)巖石的C、Φ與溫度及圍壓的實(shí)驗(yàn)關(guān)系57-60
• 5.2.1 粘聚力c 與溫度及圍壓的關(guān)系57-59
• 5.2.2 內(nèi)摩擦角φ與溫度及圍壓的實(shí)驗(yàn)關(guān)系59-60
• 5.3 溫度和初始圍壓變化對(duì)彈性模量的影響60-62
• 5.4 考慮溫度效應(yīng)的凍結(jié)巖石強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 6 人工凍結(jié)巖石破壞后力學(xué)行為研究65-73
• 6.1 凍結(jié)巖石的殘余強(qiáng)度問(wèn)題65-69
• 6.1.1 凍結(jié)巖石殘余強(qiáng)度與溫度的關(guān)系65-66
• 6.1.2 凍結(jié)巖石殘余強(qiáng)度與圍壓的關(guān)系66-67
• 6.1.3 殘余強(qiáng)度與峰值強(qiáng)度的比較67-69
• 6.2 凍結(jié)巖石峰后變形特性研究69-71
• 6.2.1 峰后變形的階段性69-70
• 6.2.2 峰后擴(kuò)容特性70-71
• 6.3 本章小結(jié)71-73
• 7 結(jié)論73-75
• 7.1 主要研究成果與結(jié)論73-74
• 7.2 研究展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 附錄83

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 蘇偉;唐紹輝;唐海燕;牛小明;;凍融循環(huán)條件下花崗斑巖物理性質(zhì)的試驗(yàn)研究[J];礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā);2012年02期

2 鄧紅衛(wèi);田維剛;周科平;李杰林;;2001—2012年巖石凍融力學(xué)研究進(jìn)展[J];科技導(dǎo)報(bào);2013年24期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 譚賢君;高海拔寒區(qū)隧道凍脹機(jī)理及其保溫技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 劉楠;巖石凍融力學(xué)實(shí)驗(yàn)及水熱力耦合分析[D];西安科技大學(xué);2010年

2 李密;深厚軟巖凍結(jié)壁厚度設(shè)計(jì)的數(shù)值模擬及分析[D];西安科技大學(xué);2010年

3 蘇偉;凍融循環(huán)對(duì)巖石物理力學(xué)性質(zhì)及邊坡穩(wěn)定性影響的研究[D];長(zhǎng)沙礦山研究院;2012年

4 張書(shū)良;北黑高速公路島狀凍土退化對(duì)路基穩(wěn)定性影響的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：凍結(jié)條件下巖石力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：468699