青藏高原冻土爆破特性的试验研究

结合青藏铁路的建设,进行了一系列球状药包爆破漏斗试验、柱状药包爆破漏斗试验和中深孔爆破开挖试验,得出青藏高原冻土爆破的最佳爆破参数、药包最佳比值深度和漏斗最大比值体积。再与Simpson,Simth和Morgonstern等人的天然冻土爆破试验数据进行综合分析比较。分析了岩石、不同类型的天然冻土和黄土的爆破漏斗形状。最后,研究分析天然冻土爆破特性和冻土物理力学指标的关系,得出当冻土温度变化不大时冻土爆破特性不能用单一的冻土物理力学指标表示,而应该用冻土的密度ρ、纵波速度C、颗粒平均尺寸D50和总含水率w的复合指标ρCW/D50表示。通过研究分析,发现复合指标ρCW/D50的值越大,冻土越难爆。     

青藏高原多年冻土长期蠕变变形试验研究

为了研究青藏高原多年冻土的蠕变特性,在青藏高原北麓河盆地多年冻土区开展长期蠕变试验,长期蠕变试验采用土工原位测试中的承台静载试验。承载板埋设于多年冻土上限附近,由钻孔资料可知,承载板下多年冻土属高温–高含冰量冻土。综合承载板下岩性及含冰量大小,确定可压缩层厚度并提出冻土加权平均含水量的概念。通过对承台下地温资料分析可知:在年变化深度范围内,承台下不同深度年平均温度逐年降低,说明承台下冻土地基处于放热降温状态。由多年冻土蠕变变形特性分析可知:压缩层温度变化是影响多年冻土蠕变变形的决定性因素,随着温度的升高,蠕变速率增大,反之减小;当压缩层的温度受气温变化影响不大时,可以采用高温–高含冰量冻土的蠕变方程近似预测现场蠕变变形发展。多年冻土长期蠕变变形的发展对寒区工程结构的长期稳定性具有重大影响。     

多年冻土和人工冻土的爆破试验与方法研究

阐述了冻土爆破方法研究的必要性 ,介绍了冻土爆破漏斗、掏槽爆破及光面爆破试验的研究成果 ,根据近几年的理论研究和现场实验研究 ,总结了我国多年冻土和季节冻土的爆破方法及矿山冻结法施工的冻土爆破方法。     

基于光纤光栅的冻土含冰量监测可行性试验研究

含冰量是冻土研究的一项重要参数。针对现有含冰量测量的局限性,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的冻土含冰量监测方法。结合冻土温度场,应用内加热FBG刚玉管传感器,通过室内标定试验验证该方法的可行性;基于传统导热系数模型推导出温度特征值与含冰量之间相应函数模型,并应用试验数据进行验证。研究结果表明:试验所得温度特征值随冻土含冰量增加而减小,可以通过该规律初步判断含冰量范围;在温度特性值与含冰量数值关系的拟合中,指数函数模型与本次试验数据拟合度最高,含冰量测量误差小于2%,在可接受范围内;本方法实现冻土含冰量监测具有可行性。     

基于光纤光栅的冻土含冰量监测可行性试验研究

含冰量是冻土研究的一项重要参数。针对现有含冰量测量的局限性,提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的冻土含冰量监测方法。结合冻土温度场,应用内加热FBG刚玉管传感器,通过室内标定试验验证该方法的可行性;基于传统导热系数模型推导出温度特征值与含冰量之间相应函数模型,并应用试验数据进行验证。研究结果表明：试验所得温度特征值随冻土含冰量增加而减小,可以通过该规律初步判断含冰量范围;在温度特性值与含冰量数值关系的拟合中,指数函数模型与本次试验数据拟合度最高,含冰量测量误差小于2%,在可接受范围内;本方法实现冻土含冰量监测具有可行性。     

解决高寒地区露天煤矿季节性冻土剥离的方法和应用实践

本文通过对影响神宝能源公司露天煤矿土方剥离的季节性冻土形成情况和形成厚度进行分析,根据现场多年的工作经验,结合多项试验研究,分别使用了传统冻土爆破方法和创新的冻土掩埋方法对露天煤矿冻土进行处理。在使用冻土爆破方法时,制定了详细的爆破参数、爆破方案和操作规程,对季节性冻土进行爆破,达到了爆破效果最优化。在采用冻土掩埋方法时,根据季节性冻土的形成规律和露天煤矿的实际情况,制定了合理翻土深度,对预留的裸露台阶和坡面进行掩埋,取得了预期的效果。在结合两种方法的基础上,取长补短,成功的解决了露天煤矿季节性冻土剥离的难题,为露天煤矿土方剥离正常生产提供了前提条件,保证了露天煤炭生产正常接续,最大程度缩减了生产成本,减少了露天煤矿安全生产隐患,提高了工作效率,缩短施工工期,取得了较好的经济效益。     

风火山多年冻土隧道综合施工技术

风火山隧道最突出的技术问题是隧道全部穿越多年冻土、含冰量高,施工的原则是保护冻土、减少人为因素对冻土层的热扰动.针对洞口浅埋段含冰量高、覆盖层薄、热扰敏感性强的特点,研究了相应的施工技术;针对防水、保温结构的施工,提出了无钉法铺设的新工艺;多年冻土隧道施工掌子面保持负温有利于围岩稳定,而支护混凝土要求正温有利于质量的保证,因此采用控温技术来解决温度需求的矛盾;施工爆破对冻土的影响是造成围岩损伤以及爆炸后产生巨大的热能影响冻土的热平衡关系,为减小爆破的影响,采用微振动爆破技术,并采用盐水炮泥封堵炮孔来降温防尘;为了解决冻土隧道湿喷混凝土技术难题,研制了复合型抗冻速凝剂;低温、低压、缺氧使机械效率严重下降,为此研究了合理的机械选型和配套作业线;研究成果确保了风火山隧道的施工质量.     

高温–高含冰量冻土蠕变试验研究

为了研究高温–高含冰量冻土的蠕变特性,开展了温度分别为-0.3℃,-0.5℃,-1.0℃,含水率分别为40%,80%,120%的冻结黏土单轴压缩蠕变试验。试验结果表明,无论应力多大、作用时间多长,高温–高含冰量冻结黏土单轴压缩蠕变过程都具有衰减特征;在相同的温度条件下,在相同时刻、含水率40%时冻土强度最大,含水率120%时次之,含水率80%时最小;还得到高温–高含冰量冻结黏土单轴压缩蠕变方程、应力–应变关系和长期强度方程的参数。     

爆破法在冻土基坑开挖中的应用

结合工程实例，介绍爆破法在冻土基坑开挖中的应用。对基坑周边采用光面爆破控制其平整性。此次爆破，方案、参数选取合理，爆破效果良好。爆破的结果表明：爆破法开挖冻土基坑效率高，施工简便。基坑周边采用光面爆破不但可获得光滑平整的壁面，且不破坏光面冻土的强度，具有明显的经济效益。     

冻土原位旁压蠕变试验粘弹性模型分析

研究高温高含冰量冻土的蠕变特性,采用Menard旁压仪在青藏高原多年冻土区开展了大量的旁压蠕变试验,利用Merchant粘弹性模型对蠕变曲线进行回归分析并得到模型参数。结果表明,温度对高温冻土力学性质的影响要大于含水量。随着压力的增加,每级压力下冻土的瞬时应变在总应变中所占的比例逐渐减小。回归分析发现,瞬时剪切模量与负温的绝对值呈线性关系,而延迟剪切模量和粘滞系数与负温的绝对值之间为幂函数关系;当冻土的含水量达到46%时,各参数均出现峰值,而后缓慢减小,此结果与低温冻土有所差别。