冻融循环条件下人工冻结砂土力学特性试验研究

通过两淮地区人工冻结砂土在不同含水率和冻结温度(-5℃、-10℃、-15℃等3水平)下进行冻融循环单轴无侧限抗压强度试验。结果表明：在冻结温度较高(-5℃)的条件下,不同含水率的冻结砂土随着冻融循环次数的增加,无侧限抗压强度先减小后增大。当冻结温度较高(-10℃)时,随着冻融作用次数的增加,瞬时强度先增加后减小,但变化幅度很小。当冻结温度为-15℃时,冻融作用对人工冻土的单轴抗压强度影响不显著。在试验温度范围内,冻融作用使其强度变化范围为0.16～1.32MPa。试验结果对深部矿井冻结法设计和施工提供科学指导。     

万福煤矿深厚表土层冻土力学性质试验研究

针对山东万福煤矿深厚表土采用冻结法施工的基础数据不足及工程经验欠缺等难题,采 集万福煤矿的深部土样,开展深厚表土层冻土力学性能参数的测试与研究。结果表明:在本试验 设计的冻结温度下,冻土试样的单轴抗压强度、三轴抗压强度、蠕变应力及冻胀力随着冻结温度 的降低均呈现增大的趋势,同时深部表土层的冻土蠕变性质表现尤为明显,含水率和采样深度对 冻结壁设计的影响不可忽略。通过对原状土单轴压缩试验、三轴抗压强度试验、单轴蠕变试验、 冻胀试验等数据进行多元回归分析,综合考虑冻结温度、含水率和采样深度对冻土试样力学性能 的影响,归纳得到的数学模型拟合程度高,相关性好,为深厚表土层冻结壁的设计和在不同地层 地质条件下力学参数的确定提供了技术支撑。     

土壤冻结温度的影响因素研究

通过不同土样以及相同土样在不同的含水率压力等条件下进行土的冻结温度试验，得出冻结温度与土的性质、含水率、液限含水率、压力、含盐量等有一定的关系，并进行了分析，对于提高冻结质量具有一定的意义。     

冻结钙质粘土的强度试验研究

通过对冻结钙质粘土的波速测定,证实随着温度的降低波速增大;波速与试件的密度有关,密度越大,则波速越大.并通过对不同低温下冻结钙质粘土的单轴抗压强度试验,得出其单轴抗压强度和弹性模量随温度的降低而增大.     

负温下白垩系岩石的物理力学性能试验研究

 摘要：通过对常温（20℃）和负温（5℃~-15℃）下内蒙鄂尔多斯地区白垩系岩层的物理力学性能试验,获得了不同负温条件下岩石的单轴抗压强度、弹性模量、应力-应变关系曲线等力学性能,分析了单轴抗压强度与温度、含水率之间的相互影响关系,为内蒙鄂尔多斯地区白垩系地层的冻结法施工和井壁结构设计提供参考数据。     

开放系统黏土冻结水分迁移影响因素定量研究

为解决人工冻土水分迁移规律不明确等问题,基于两端控温的开放系统水分迁移试验,对不同影响因素下的人工冻结水分迁移量进行了定量研究。试验结果表明:上覆荷载是影响水分迁移的最显著因素,其次分别为含水率和冻结温度。土体水分迁移量随着上覆荷载的增大而减小,冻结温度为-28℃、土体含水率为25%时,上覆荷载增加1 kPa,水分迁移量减小约0.8%。土体水分迁移量随着初始含水率增大而增大,冻结温度为-28℃、上覆荷载为71.44 kPa时,土体含水率增加1%,水分迁移量增加约1.7%。土体水分迁移量随着冻结温度的降低而增大,土体含水率为25%、上覆荷载为71.44 kPa时,冻结温度降低1℃,水分迁移量增加约4%。分层测定了试样未冻土含水率,得出未冻土区含水率略有降低,开放系统中未冻土主要承担水分迁移通道的作用。研究成果可以为富水地层人工冻结水分迁移量估算提供参考,也可为冻胀引发上覆地层计算模型提供依据。     

侏罗系冻结砂岩单轴抗压强度与孔隙度的关联性分析

为研究冻结条件下岩石的孔隙度与单轴抗压强度之间的关系,对人工冻结条件下的侏罗系饱和含水砂岩进行了核磁共振测试和单轴压缩试验;分析了不同温度条件下,温度与单轴抗压强度和孔隙度之间的关系,并将孔隙度和单轴抗压强度进行了关联分析。研究结果表明:砂岩单轴抗压强度和温度满足二次曲线变化关系;-5～-15℃等温度区间,单轴抗压强度增长值从4.54 MPa降至0.54 MPa,单轴抗压强度增长率从14.22%降至1.33%;饱和冻结砂岩孔隙度随着温度的下降,其孔隙度亦减小,且孔隙度和温度的关系符合幂指函数变化规律;冻结砂岩孔隙度和其单轴抗压强度满足幂指函数关系。     

淮南丁集矿主井冻结段安全快速掘砌施工技术

淮南丁集主井冻结深度556．959m。冲积层厚度大。土层含水率低，水头高、地压大，抗压强度低，井帮冻结温度低给施工提出诸多挑战，浅析如何在冻结特殊条件下安全快速掘砌施工，对类似条件下的施工具有一定的参考价值。     

双向冻结下深厚表土冻胀特性试验研究

为了研究深厚表层黏土的冻胀特性,设计了双向冻结模式下的正交试验。试验结果表明:当冻结温度为-20℃、含水率为28%、干密度为1.74 g/cm3、顶端荷载为0.6 MPa时,土体产生最大冻胀率1.09%;各因素对冻胀率影响的主次关系为含水率大于外部荷载大于冷端温度大于干密度。对含水率和外荷载进行2组单因素冻胀试验,得到了冻胀率随含水率和外荷载变化的拟合曲线。     

基于纳米SiO2改良的橡胶冻黏土性能试验研究

为研究橡胶改良冻土的力学性能,提高废弃橡胶利用率,通过掺入1%和3%的SiO_2对橡胶改良冻土性能进行再改良。采用WDT-100D型冻土压力试验机,针对不同纳米SiO_2和不同橡胶掺量的冻土进行轴向抗压强度试验,得到了不同冻结温度水平下改良冻土的破坏形态、力学参数及应力应变关系曲线,确定了纳米SiO_2和橡胶掺量对冻结黏土力学性能和破坏特征的影响规律。结果表明:掺入10%的橡胶对冻结黏土的抗压强度、弹性模量提升效果较好,橡胶掺量过多时提升效果较差;在橡胶改良土体中掺入纳米SiO_2可以进一步提升改良冻土的韧性、轴向抗压强度,进一步减小土体的受压破坏程度,提升橡胶利用率。     

胡家河煤矿主井井筒冻结壁岩石力学特性研究

以陕西胡家河煤矿主井井筒选取的煤岩及砂岩作为具有代表性的岩样,在MTS815试验机上进行不同围压及不同冻结温度条件下的单轴及三轴压缩试验,分析煤岩及砂岩在相同围压不同冻结温度条件下及相同冻结温度不同围压条件下的强度特性,并对2种不同岩样的同一性和差异性进行了比较。结果表明,煤岩和砂岩在冻结的效应方面有着明显的差异性,富水砂岩冻结后对温度的敏感程度要高于煤岩,主要原因是其岩石的内部结构性的差异。     

含冰软弱面的冻结裂隙红砂岩的强度试验

为了研究冻结条件下西部地区裂隙岩体的力学性质,以西部中生代地层典型的红砂岩为试验对象,通过数码显微镜观察分析了红砂岩的颗粒、孔洞分布特征,并在-5~-15 ℃条件下,对无裂隙冻结红砂岩和裂隙倾角β为0°,15°,30°和45°的冻结裂隙红砂岩进行了单轴和三轴压缩试验。试验结果表明：冻结红砂岩和冻结裂隙红砂岩的强度都随围压的增加而线性增加。冻结裂隙红砂岩强度随着裂隙倾角的增加而非线性递减,在裂隙倾角大于30°后,强度降低的幅度不大。含冰软弱面的冻结裂隙红砂岩的强度和侧向变形主要受裂隙冰控制,因此工程中需要了解裂隙的角度分布特征。     

含碳球团冷固结成型试验

采用正交试验方法研究了以糖浆作为粘结剂, 钒钛磁铁矿和煤粉为原料, 在不同的粘结剂配比、成型压力和水分加入量下含碳球团的冷固结成型性能。结果表明: 制得球团在300 ℃下烘干30 min后, 抗压强度随粘结剂加入量的增加先增加后减少; 随成型压力的增加一直增加, 但增加幅度越来越小; 水分加入量在3%以下时, 对球团的抗压强度影响不大, 继续增加水分加入量, 球团的强度急剧下降。试验获得最佳工艺参数为, 粘结剂加入量6%, 成型压力18 MPa, 水分加入量2%。在该工艺条件下球团的平均抗压强度可以达到2 723 N。     

东荣三矿风井透水涌砂分析与处理

双鸭山矿业集团公司东荣三矿东风井于1994年1月8日掘进深219m时,冻结管断裂,漏失盐水融化冻结壁,造成透水、涌砂淹井。该矿把测温孔改为冻结孔进行强化冻结,经过90d的强化冻结,透水"窗口"闭合,达到了设计强度,将事故损失降到最低点。     

不同负温和含水率模拟月壤SHPB试验与分析

为了解月球永久阴影区月壤的动态力学性能,以玄武质模拟月壤进行动态冲击试验,研究不同负温、不同含水率及不同应变率加载下模拟月壤的动态应力-应变曲线特性、动态抗压强度和破坏特征,分析动态抗压强度、动弹性模量与模拟月壤负温、含水率、应变率的关系。试验结果表明：动态抗压强度与应变率呈正相关关系;破坏形态类型主要为锥形剪切破坏和颗粒状粉碎破坏;破碎块度分布具有良好的分形特征。研究结果能为未来月球资源研究提供参考。     

钒钛铁精矿内配碳球团强度性能研究

以钒钛铁精矿和煤粉为原料, 聚乙烯醇为粘结剂, 采用单因素实验和正交实验研究了铁精矿粒度、粘结剂加入量、压强、水分含量等因素对钒钛铁精矿内配碳球团抗压强度和下落强度指标的影响, 并对其影响规律进行了分析。结果表明: 影响球团抗压强度的主次因素依次为粘结剂加入量、压强、铁精矿粒度、水分含量, 影响球团下落次数的主次因素依次为粘结剂加入量、水分含量、铁精矿粒度、压强。得出优化的压力成球工艺参数为: 铁精矿粒度-74 μm粒级占70%、粘结剂加入量0.5%、压强10 MPa、水分含量8%。此条件下制备的球团抗压强度为78.74 N, 下落次数为31.6次。     

循环荷载作用下冻结灰砂岩强度特征与弹性模量演化规律

针对典型中生代富水弱胶结地层中的灰砂岩,利用TDW-200冻土三轴试验机对冻结饱水灰砂岩进行常规三轴压缩试验和循环加卸载试验,分析不同围压条件下的强度特征,重点研究了循环加卸载作用下冻结灰砂岩弹性模量的演化规律。试验结果表明:循环加卸载时,在低围压下峰值强度有所增加,而在高围压下峰值强度有"弱化"的现象;冻结灰砂岩试样加卸载全过程中弹性模量的变化规律与加卸载路径变化趋势具有一致性;单个滞回环内,切线弹性模量随着偏应力水平的增加呈现出先增加后减小的趋势,同一偏应力水平下,切线模量随循环次数的增加也表现为先增加后减小趋势。