本文關鍵詞：凍結(jié)條件下巖石力學特性的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著人工凍結(jié)技術在井筒施工過程中的廣泛使用,許多凍結(jié)工程都遇到了需要穿越深厚富水巖層的問題。但是,我國相關方面的理論研究與實踐經(jīng)驗都比較欠缺。開展人工凍結(jié)巖石的實驗研究、探討凍結(jié)巖石的相關物理力學特性對井筒凍結(jié)設計具有重要的指導意義。 本文以胡家河煤礦井筒凍結(jié)工程為背景,對人工凍結(jié)巖石進行了實驗研究。從胡家河礦井筒凍結(jié)現(xiàn)場選取煤巖及砂巖兩種具有代表性的巖樣,在MTS815實驗機上進行不同圍壓及不同溫度條件下的單軸及三軸壓縮實驗。通過繪制砂巖及煤巖在各個不同溫度及圍壓條件下的全應力應變曲線實驗結(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度及變形特性,并對兩種不同巖樣的同一性和差異性進行了比較研究。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,試樣的最大軸向應變值均在變小,說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,軸向應變值增大且全應力—應變曲線趨于平緩;基于以上分析推導了含溫度因子的凍結(jié)巖石本構(gòu)關系; (2)在強度特性方面,常溫下砂巖及煤巖的抗壓強度均比較低,但砂巖較煤巖強度略高;同一低溫條件下,兩者強度(包括極限抗壓強度及殘余強度)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,并且極限抗壓強度與殘余強度的差值也在不斷減小;同一圍壓條件,強度及彈性模量隨溫度降低而提高;對粘聚力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)巖石的摩擦強度,而主要決定了凍結(jié)巖石的粘結(jié)強度;結(jié)合實驗分析,推導了含溫度因子的強度準則; (3)在破壞特性方面,單軸條件下破壞形式呈多樣化的特點,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)巖石破壞后會出現(xiàn)擴容現(xiàn)象,擴容量隨圍壓升高而減小。
【關鍵詞】：凍結(jié)巖石 力學特性 實驗研究
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 凍土力學研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 凍結(jié)巖石力學研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究目的及研究內(nèi)容18-21
• 1.3.1 本文主要研究目的19-20
• 1.3.2 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 2 凍結(jié)巖石單軸壓縮實驗21-34
• 2.1 巖樣的制備21-22
• 2.1.1 巖樣類型21
• 2.1.2 現(xiàn)場采樣21-22
• 2.1.3 試樣的尺寸及其物理性質(zhì)22
• 2.2 實驗設備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 實驗步驟及試驗方案24-25
• 2.3 實驗結(jié)果25-32
• 2.3.1 實驗結(jié)果25-29
• 2.3.2 實驗結(jié)果分析29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 3 凍結(jié)巖石三軸壓縮實驗34-46
• 3.1 實驗步驟及實驗方案34-36
• 3.1.1 實驗步驟34
• 3.1.2 實驗方案34-36
• 3.2 實驗結(jié)果36-39
• 3.2.1 煤巖實驗結(jié)果36-38
• 3.2.2 砂巖實驗結(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 軸向應變與溫度、圍壓的關系46-50
• 4.2.1 軸向應變與溫度的關系46-48
• 4.2.2 最大軸向應變與圍壓的關系48-50
• 4.3 凍結(jié)巖石泊松比與溫度的實驗關系50
• 4.4 凍結(jié)巖石應力——應變階段特性50-53
• 4.5 含損傷變量的凍結(jié)巖石本構(gòu)關系53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 5 凍結(jié)巖石的強度特性55-65
• 5.1 各種條件下凍結(jié)巖石強度實驗研究55-57
• 5.1.1 凍結(jié)巖石極限強度與溫度的關系55-56
• 5.1.2 凍結(jié)巖石極限強度與圍壓的關系56-57
• 5.2 凍結(jié)巖石的C、Φ與溫度及圍壓的實驗關系57-60
• 5.2.1 粘聚力c 與溫度及圍壓的關系57-59
• 5.2.2 內(nèi)摩擦角φ與溫度及圍壓的實驗關系59-60
• 5.3 溫度和初始圍壓變化對彈性模量的影響60-62
• 5.4 考慮溫度效應的凍結(jié)巖石強度破壞準則62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 6 人工凍結(jié)巖石破壞后力學行為研究65-73
• 6.1 凍結(jié)巖石的殘余強度問題65-69
• 6.1.1 凍結(jié)巖石殘余強度與溫度的關系65-66
• 6.1.2 凍結(jié)巖石殘余強度與圍壓的關系66-67
• 6.1.3 殘余強度與峰值強度的比較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76-83
• 附錄83

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 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)的試驗研究[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2012年02期

2 鄧紅衛(wèi);田維剛;周科平;李杰林;;2001—2012年巖石凍融力學研究進展[J];科技導報;2013年24期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉楠;巖石凍融力學實驗及水熱力耦合分析[D];西安科技大學;2010年

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

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

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

  本文關鍵詞：凍結(jié)條件下巖石力學特性的實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：468699