凍結(jié)條件下巖石力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、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)。

2、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

3、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??；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（）分析表明，c隨溫度的降低而增大，（）