凍結(jié)紅層力學(xué)特性試驗(yàn)及凍結(jié)方案優(yōu)化研究.pdf

1、本文采用室內(nèi)凍結(jié)紅層單軸強(qiáng)度試驗(yàn)、單軸蠕變?cè)囼?yàn)、三軸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)、有限元數(shù)值分析等相結(jié)合的方法，研究我國(guó)紅層人工凍結(jié)軟巖熱物理參數(shù)、凍結(jié)紅層力學(xué)特性及凍結(jié)壁設(shè)計(jì)。獲得如下主要研究成果:
　　 通過(guò)紅層熱物理參數(shù)試驗(yàn)研究獲得凍結(jié)紅層地層巖石導(dǎo)熱系數(shù)位于2.368～2.664Kcal/mh℃之間;凍結(jié)紅層濕比熱介于0.908～1.149J·g-1·K-1之間;紅層凍結(jié)溫度在-2.7～-3.8℃之間，比表土段黏土的大0.7～2.3℃。

2、
　　 凍結(jié)表土的單軸抗壓強(qiáng)度隨溫度降低增加明顯，并近乎呈線(xiàn)性規(guī)律增長(zhǎng);凍結(jié)紅層巖石受凍結(jié)溫度影響較小，負(fù)溫條件下巖樣較之常溫下強(qiáng)度有不同程度提高，線(xiàn)性關(guān)系不好;單軸瞬時(shí)強(qiáng)度以及彈性模量:-5℃到-10℃增長(zhǎng)較其它溫度段的大;室溫下紅層有類(lèi)似軟巖的力學(xué)性質(zhì)。
　　 應(yīng)力水平較低條件下（0.2σs、0.3σs和0.5σs）凍結(jié)紅層蠕變上屬于穩(wěn)定性蠕變，只發(fā)生蠕變的第一和第二階段;當(dāng)應(yīng)力水平較高時(shí)（0.7σs）紅層發(fā)生非穩(wěn)定

3、性蠕變變形階段;凍結(jié)紅層地層是典型的黏彈塑性巖土材料。
　　 凍結(jié)紅層三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果表明:紅層巖樣的破壞準(zhǔn)則服從修進(jìn)的的德魯克—普拉格準(zhǔn)則。紅層三軸偏應(yīng)力強(qiáng)度值隨圍壓的增大，呈增大趨勢(shì)，內(nèi)摩擦角位于2.31～5.52度之間，黏聚力介于10.14～11.16MPa之間。
　　 采用黏彈塑性本構(gòu)模型和修進(jìn)的德魯克-普拉格準(zhǔn)則經(jīng)簡(jiǎn)化后進(jìn)行理論推導(dǎo)了紅層凍結(jié)壁應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)。
　　 通過(guò)紅層凍結(jié)壁溫度場(chǎng)有限元數(shù)值模擬和