冻结层状红砂岩三轴蠕变特性及本构模型研究

为探讨冻结、三轴应力条件下层状红砂岩蠕变失稳规律,采用自主研发的DRTS-500型动力扰动低温岩石三轴试验系统对-10℃,围压为8MPa下不同节理面倾角的层状红砂岩进行三轴压缩试验和三轴蠕变试验,建立了冻结层状红砂岩三维蠕变模型.结果表明:冻结层状红砂岩轴向初始蠕变特性、非线性蠕变特性以及蠕变破坏形式受层理方向影响显著;所提出的新模型可以精确描述冻结层状红砂岩在三轴压缩条件下的轴向、径向蠕变全过程曲线,且该模型在描述初始蠕变阶段和非线性蠕变阶段时优于经典西原模型和改进西原模型.研究成果对西北地区层状岩层中立井冻结法施工时冻结岩壁支护时间、非线性变形预测以及井筒安全性评价具有一定的参考价值.     

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。     

阜阳刘庄矿东风井人工冻土蠕变实验研究

为了详细研究淮南矿区冻土的物理力学性能,为冻结法施工提供设计参数,以刘庄煤矿东风井典型粘土层为研究对象,在冻结冻土力学性能室内进行了人工冻结的蠕变试验。根据冻土单轴蠕变实验数据,分析总结出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,从而得到蠕变本构方程和蠕变规律,该规律对淮南矿区井筒冻结设计和施工具有重要的借鉴意义。     

基于ANSYS的特厚冲积层冻结壁位移场数值分析

随着能源需求的剧增,矿井建设逐渐向深处发展,随之而来的冻结管断裂等问题浮出水面,特深厚冲积层矿井建设问题成为一个急需解决的难题。本文采用ANSYS数值模拟方法对冻结法凿井所涉及到的冻结壁的厚度、平均温度、开挖段高、开挖段暴露时间等影响冻结壁稳定性的因素进行了仿真分析,得出了有价值的结果,对工程设计起到了一定参考作用。     

淮南顾桥矿东风井人工冻土力学性能试验分析

淮南顾桥煤矿东风井采用冻结法施工,为了提供表土层冻结参数以进行矿井设计,本文对风井井筒孔检查孔所取土样进行了人工冻结的单轴抗压强度、冻胀性能以及结冰温度试验研究,得到了其应力-应变、冻胀力和结冰温度等参数,试验结果为淮南类似矿井建设提供了设计基础.     

一种青藏高原冻结砂土蠕变本构模型

为描述青藏铁路沿线冻结砂土的蠕变特性,建立一个考虑应力和时间耦合的蠕变本构模型.首先进行一系列不同温度、干密度条件下的冻结砂土三轴蠕变试验;其次以Nishihara模型为基础,考虑应力和时间对模型元件的耦合影响,将黏弹性元件中定常的黏滞系数修正为时间和应力的函数,引入损伤变量改进黏塑性元件,构建新的冻结砂土蠕变本构模型;最后基于试验数据验证其科学性.结果表明:试验数据与拟合数据吻合良好,改进模型能较好地描述不同温度和应力水平下冻结砂土的衰减、稳态和加速蠕变特性;改进模型中黏弹性元件的黏滞系数、剪切模量和黏塑性元件的黏滞系数均随温度升高和应力水平增大而减小,损伤变量参数随着温度升高、应力水平增大而增大.成果可为冻结砂土蠕变沉降预测提供一种新的选择,为蠕变理论研究积累资料.     

冻结红层软岩的蠕变特性研究

为研究第三系红层软岩在低温下的蠕变特性。对冻结红层进行单轴蠕变试验,试验结果表明,在应力水平较低时,软岩只存在衰减蠕变,随着应力水平的增大,当超过流变长期强度时,出现了非稳定蠕变;同时,随着温度的降低,软岩的瞬时应变量和蠕变量都会明显减少,而长期强度则有较大幅度的增长,说明温度对软岩及冻结壁的流变性质影响十分显著。引入与时间和应力相关的非线性黏滞系数和时间开关函数,对西原模型进行改进,得到了可以描述加速蠕变的非线性流变本构模型,通过试验数据对冻结红层软岩的参数进行了辨识。将流变模型嵌入到abaqus有限元程序,并对井筒开挖进行数值模拟,获得冻结壁最大位移与时间曲线,通过与实测值进行比较,两者较为吻合。可见,建立的流变模型能够很好的描述冻结红层软岩的蠕变规律。     

冻结壁稳定性的冻结管曲率检验法

本文综合应用冻结壁蠕变规律模型试验及数值模拟结果，分析了冻结管变形规律和冻结壁位移规律的关系，研究了冻结管变形曲率的数学表达式。在此基础上，提出了冻结管安全性曲率检验法，并以曲率检验法的观点探讨了冻结壁设计和工程施工的若干问题。     

冻结压力粘弹性求解模型

求得考虑冻土蠕变和冻胀的冻结压力弹性解,利用弹性粘弹性原理,导出冻结压力在拉氏象空间中的解,采用数值逆变换方法,建立冻结压力求解的粘弹性数学模型.     

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。