考虑冻胀率梯度的季冻区非等压隧道不均匀冻胀解析

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作者 李亮 陈嘉骏 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期320-331,共12页

季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融... 季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变,依据围岩的不均匀冻胀特性,引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件,进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后,得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明:引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小,且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强,引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大,隧道的径向应力和环向应力提高,而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小,且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下,隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同,但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大,且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。 展开更多

关键词 冻胀率梯度 围岩不均匀冻胀 冻融循环 非等压应力 季冻区隧道

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冻结砂岩爆破破岩的能量耗散特性 被引量：1

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作者 蒋楠 张硕彦 +3 位作者 姚颖康 周传波 罗学东 曹华彰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期140-155,共16页

为探究冻结岩体的冲击力学性能,并提出寒区爆破开挖工程中合理的爆破炸药单耗,针对寒区典型分布的砂岩,采用室内分离式霍普金森压杆试验与理论分析相结合的方法,开展了冻结砂岩冲击力学性能及爆破破岩能量耗散特性研究。结果表明:(1)冻... 为探究冻结岩体的冲击力学性能,并提出寒区爆破开挖工程中合理的爆破炸药单耗,针对寒区典型分布的砂岩,采用室内分离式霍普金森压杆试验与理论分析相结合的方法,开展了冻结砂岩冲击力学性能及爆破破岩能量耗散特性研究。结果表明:(1)冻结状态砂岩的动态抗压强度和动态弹性模量相比常温状态整体有所提升,而应变峰值整体有所下降。对比静载与动载试验结果,相同物理参数下,砂岩的抗压强度差距不大,而动态弹性模量明显高于静态弹性模量。(2)常温状态砂岩和冻结状态砂岩试件的耗散能量均随含水率的增大而逐渐减低,且冻结状态砂岩的耗散能量高于常温状态。相比常温状态,冻结砂岩在含水率为0、0.25ω、0.50ω、0.75ω、1.00ω时,其耗散能量增幅分别为21.6%、64.9%、80.3%、78.2%、83.3%。(3)相同含水率下,冻结状态砂岩的炸药单耗均高于常温状态,在含水率为0、0.25ω、0.50ω、0.75ω、1.00ω时,冻结状态砂岩爆破炸药单耗相比常温状态分别增加20.4%、61.3%、60.0%、55.6%、66.7%。(4)将常温与冻结状态砂岩爆破炸药单耗数值进行拟合,得到不同状态砂岩爆破破岩的单耗修正模型,可为寒区爆破工程提供参考。 展开更多

关键词 冻结岩体 动力冲击 爆破破岩 能量耗散 炸药单耗

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不同冻结状态下含单裂隙岩石动态抗拉特性研究

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作者 骆柯 牛雷雷 +2 位作者 朱万成 王聪 赵蔚 《有色金属（矿山部分）》 2024年第4期124-132,141,共10页

目的:为探明冻融和动态扰动双重作用对寒区露天矿边坡岩体稳定性的影响。方法:利用摆锤冲击加载SHPB试验系统研究干燥、饱水和冻结状态下完整、含预制单裂隙花岗岩的动态抗拉峰值载荷、加载速率敏感性及破坏模式;建立了含裂隙饱和动态... 目的:为探明冻融和动态扰动双重作用对寒区露天矿边坡岩体稳定性的影响。方法:利用摆锤冲击加载SHPB试验系统研究干燥、饱水和冻结状态下完整、含预制单裂隙花岗岩的动态抗拉峰值载荷、加载速率敏感性及破坏模式;建立了含裂隙饱和动态巴西劈裂数值模型,并验证了模型正确性,模拟不同加载速率下裂隙充水饱和试样的破坏模式和强度率效应。结果:结果表明:相同加载速率下,冻结强度>干燥强度>饱水强度,完整试样强度大于含裂隙试样,预制裂隙降低了试样的强度;不同含水和冻结状态下试样的动态抗拉峰值载荷与加载速率呈正向幂函数关系,表现出加载速率强化效应,干燥、饱水、冻结状态下完整、含裂隙试样的DIF T增速分别为0.465、0.456、0.445和0.479、0.438、0.480,冻结强化动态强度,饱水弱化强度,预制裂隙放大了加载速率敏感性;裂隙充水会增大饱和试样的强度、裂纹扩展范围增大。结论:研究结果为揭示不同冻结状态下含单裂隙岩石动态破裂机理提供试验和模拟支撑。 展开更多

关键词 冻结岩石 SHPB 动态巴西劈裂 饱水裂隙 裂纹扩展

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不同温度变化下海测滩煤矿岩体物理力学特性分析

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作者 李波 汪隆 《煤炭科技》 2024年第6期20-24,共5页

冻结状态下岩石的物理力学性能指标是冻结法设计的主要依据。以海测滩井田主、副井筒所穿岩层为研究对象,通过单轴、三轴压缩试验,研究了在-5、-10和-15℃3种不同温度下,中粒砂岩、泥岩以及粗粒砂岩的力学特性及破坏特征。研究结果表明,... 冻结状态下岩石的物理力学性能指标是冻结法设计的主要依据。以海测滩井田主、副井筒所穿岩层为研究对象,通过单轴、三轴压缩试验,研究了在-5、-10和-15℃3种不同温度下,中粒砂岩、泥岩以及粗粒砂岩的力学特性及破坏特征。研究结果表明,3类岩石的弹性模量和单轴抗压强度与温度呈负相关关系,泊松比与温度呈正相关关系;岩性较硬的中粒砂岩和粗粒砂岩三轴抗压强度随着温度的降低呈现出先增大后减小的趋势,而岩性较软的泥岩呈现出增大趋势;低温条件下,岩石三轴压缩试验的破坏特征主要是以斜向剪切为主。 展开更多

关键词 冻结岩石 冻结温度 单轴压缩 三轴压缩

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低温冻结作用下砂质泥岩基本力学特性试验研究 被引量：31

5

作者 奚家米 杨更社 +2 位作者 庞磊 吕晓涛 刘方路 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1262-1268,共7页

以砂质泥岩为研究对象,对饱水状态岩石试件进行不同温度（-30~20℃）、不同围压（6,8,10 MPa）条件下的单轴压缩试验及三轴压缩试验,分析了低温对砂质泥岩基本力学参数的影响规律,探讨了抗压强度和残余强度随围压的变化。研究结果表明... 以砂质泥岩为研究对象,对饱水状态岩石试件进行不同温度（-30~20℃）、不同围压（6,8,10 MPa）条件下的单轴压缩试验及三轴压缩试验,分析了低温对砂质泥岩基本力学参数的影响规律,探讨了抗压强度和残余强度随围压的变化。研究结果表明：低温（0℃以下）对砂质泥岩强度特性和变形特性均有较大的影响,其抗压强度、黏聚力、内摩擦角、残余强度和弹性模量随温度的降低均有所提高,残余强度呈衰减增长趋势,而最大轴向应变值随着温度的降低而不断减小。围压对砂质泥岩强度特性的影响非常明显,抗压强度、残余强度均随围压的增加呈线性增加。通过对大量的试验数据进行分析,得到一系列有意义的拟合曲线及关系表达式。 展开更多

关键词 低温冻结 冻结岩石 砂质泥岩 力学特性

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胡家河煤矿主井井筒冻结壁岩石力学特性研究 被引量：26

6

作者 杨更社 奚家米 +2 位作者 王宗金 程磊 李慧军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期565-570,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 主井 冻结壁 岩石力学 特性

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白垩系冻结软岩非线性流变模型试验研究 被引量：52

7

作者 李栋伟 汪仁和 范菊红 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期398-403,共6页

通过高围压固结、低温冻结后再加卸载的试验方法模拟白垩系冻结软岩地下工程施工应力状态变化过程,大量的试验结果表明:白垩系地层冻结软岩存在起始临界应力阈值,且符合Mises强度函数准则;冻结软岩黏滞系数是时间的一次函数,拟合相关系... 通过高围压固结、低温冻结后再加卸载的试验方法模拟白垩系冻结软岩地下工程施工应力状态变化过程,大量的试验结果表明:白垩系地层冻结软岩存在起始临界应力阈值,且符合Mises强度函数准则;冻结软岩黏滞系数是时间的一次函数,拟合相关系数达0.99以上。根据试验提出了冻结软岩黏弹塑非线性蠕变本构力学模型,将现场实测结果与计算值进行对比:两者变形规律完全一致且数值较吻合,从而验证了低温软岩本构模型的正确性,可为冻结地下工程和寒区岩土工程数值计算提供参考。 展开更多

关键词 白垩系 冻结软岩 数值模拟 本构模型 黏滞系数 Mises强度函数

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冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究 被引量：16

8

作者 宋勇军 杨慧敏 +1 位作者 张磊涛 任建喜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期152-160,共9页

为探究冻结岩石的宏观力学特性及损伤演化机理,对20、-5、-10℃红砂岩进行单轴加载CT实时扫描,获得各扫描层的CT扫描图像。利用Matlab自编程序生成灰度直方图和二值图像,基于CT数H值正比于密度的关系定义岩样扫描层的安全区、损伤区、... 为探究冻结岩石的宏观力学特性及损伤演化机理,对20、-5、-10℃红砂岩进行单轴加载CT实时扫描,获得各扫描层的CT扫描图像。利用Matlab自编程序生成灰度直方图和二值图像,基于CT数H值正比于密度的关系定义岩样扫描层的安全区、损伤区、破坏区,结合温度效应、水的软化作用及冰的冻胀力对岩样的影响,定量地研究冻结岩石的损伤破坏演化规律。试验研究表明,(1)温度由20℃降至-5、-10℃时未冻水含量减少而冻结冰含量增加,岩样强度增大、抗变形能力提高、整体稳定性提高,CT图像呈现出岩样裂纹尺寸发展减慢、损坏程度减弱的规律;(2)不同温度下岩石单轴加载的损伤演化经历了裂隙萌生、闭合、延伸、汇集及形成宏观主裂纹的阶段,岩样变形增大发生破坏;(3)由于端部效应,中间较两端扫描层的损伤程度高,外侧较内侧扫描层先发生损伤,损伤边缘化并向内部扩展。 展开更多

关键词 冻结岩石 CT实时试验 灰度直方图 二值图像 温度效应 冻胀力 损伤演化

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寒区裂隙冻岩隧道岩-水-冰力原位测试及冻胀力模型 被引量：8

9

作者 严健 何川 +2 位作者 周子寒 寇昊 马杲宇 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期300-305,311,共7页

为了研究寒区裂隙冻岩隧道冻胀力并建立合理的计算模型,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,组合利用水压力计、土压力盒和多点铂电阻温度传感器进行冻胀力原位测试,考虑静水压力,提出了裂隙成环贯通原位冻胀时的隧道宏观冻胀力理论模型,... 为了研究寒区裂隙冻岩隧道冻胀力并建立合理的计算模型,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,组合利用水压力计、土压力盒和多点铂电阻温度传感器进行冻胀力原位测试,考虑静水压力,提出了裂隙成环贯通原位冻胀时的隧道宏观冻胀力理论模型,并将计算结果与原位测试结果进行了比较分析。研究结果表明:现场原位测试方法考虑了岩-水-冰在冻结过程中随时间和温度的变化特征,避免了对裂隙岩石细观结构模型的讨论,方案合理且易于实施;裂隙岩石冻结前水压力随径向深度增加而线性减小,径向1.5~2m围岩内裂隙水挤出形成急剧增压区间,靠近结构处水压力降到最低;原位测试得到冻胀压力0.615~3.355MPa,空间分布以拱顶处最小,拱腰处最大,冻胀力模型计算得到的冻胀压力约0.46MPa,去除水压力,裂隙成环贯通宏观冻胀力理论模型计算结果接近于工程实际。 展开更多

关键词 隧道工程 裂隙冻岩 原位测试 理论模型 水压力 冻胀力

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基于与围岩相互作用的冻结壁弹性设计理论 被引量：19

10

作者 杨维好 杨志江 +2 位作者 韩涛 张驰 柏东良 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期516-519,共4页

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,考虑了开挖卸载作用以及冻结壁与围岩的相互作用,建立了一个更符合实际的力学模... 冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,考虑了开挖卸载作用以及冻结壁与围岩的相互作用,建立了一个更符合实际的力学模型;推导出了其弹性解析解;分析了冻结壁与围岩的应力和位移变化规律;讨论了冻结壁厚度的设计方法;基于Tresca强度条件和Mises强度条件,分别建立了新的冻结壁厚度弹性设计公式。分析比较表明,新公式较传统的冻结壁厚度弹性设计公式更合理,更节省。 展开更多

关键词 冻结壁 围岩 相互作用 弹性分析 设计理论

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冻融环境下岩体隧道水热耦合模型及数值分析 被引量：2

11

作者 张慧梅 杨更社 刘慧 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2009年第3期305-309,共5页

针对寒区日益增长的工程需要,以大型寒区岩体隧道工程为背景,基于综合传热传质理论,充分考虑岩体介质双重孔隙的结构特点及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立岩体冻融过程水热迁移的理论模型,应用Galerkin法导出了这一问题的有... 针对寒区日益增长的工程需要,以大型寒区岩体隧道工程为背景,基于综合传热传质理论,充分考虑岩体介质双重孔隙的结构特点及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立岩体冻融过程水热迁移的理论模型,应用Galerkin法导出了这一问题的有限元公式。并以寒区大阪山隧道出口段k106+025处围岩为对象,在空间域内采用有限元网格划分,而在时间域内用有限差分网格划分的混合解法进行有限元计算,分析温度场和水分场变化规律。模拟结果与现有研究成果和工程经验类似,可验证模型的合理性,并为寒区冻融环境下岩体工程的安全性与稳定性分析提供一定的参考。 展开更多

关键词 冻结岩体 水热耦合 理论模型 数值模拟

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基于与围岩相互作用的冻结壁塑性设计理论 被引量：22

12

作者 杨维好 杜子博 +1 位作者 杨志江 柏东良 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1857-1862,共6页

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度塑性设计公式是在加载条件下导出的,未考虑冻结壁与围岩的相互作用和内摩擦角的影响,与实际相差较大。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与井壁相互... 冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度塑性设计公式是在加载条件下导出的,未考虑冻结壁与围岩的相互作用和内摩擦角的影响,与实际相差较大。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与井壁相互作用塑性力学模型,推导了应力与位移解析解,分析了各因素对冻结壁厚度的影响规律,建立了新的塑性冻结壁厚度计算公式。分析表明,新公式较传统的公式更合理,并建议选用Coulomb-Mohr屈服准则进行冻结壁厚度计算。 展开更多

关键词 冻结壁 围岩 相互作用 弹塑性分析 设计理论

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冻结岩石力学的研究现状与展望分析 被引量：21

13

作者 杨更社 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2009年第6期9-16,29,共9页

随着寒区基础设施建设的需要,人们越来越发现有必要对冻结岩石力学问题进行深入的研究.本文对冻融环境条件下岩石力学问题的国内外研究现状进行回顾与分析,重点就作者及同行们近年来在冻融环境条件下的岩石力学问题的研究成果进行总结... 随着寒区基础设施建设的需要,人们越来越发现有必要对冻结岩石力学问题进行深入的研究.本文对冻融环境条件下岩石力学问题的国内外研究现状进行回顾与分析,重点就作者及同行们近年来在冻融环境条件下的岩石力学问题的研究成果进行总结与分析.对相关需要进一步深入研究的问题进行了展望分析,期望对岩石力学问题的拓展起到积极的作用. 展开更多

关键词 冻结 岩石力学 研究现状 展望分析

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岩石冻胀力研究综述 被引量：3

14

作者 朱杰兵 祝永锁 +1 位作者 汪斌 程伟健 《人民长江》 北大核心 2023年第3期173-178,共6页

岩石冻胀过程中的水分迁移研究是冻岩力学研究的核心。首先阐释了薄膜水迁移理论、毛细理论、分凝冰理论3种主流的水分迁移理论,对3种理论的应用情况进行了介绍。从原位冻结、水分迁移冻结产生冻胀力的角度入手,对冻胀力解析模型研究、... 岩石冻胀过程中的水分迁移研究是冻岩力学研究的核心。首先阐释了薄膜水迁移理论、毛细理论、分凝冰理论3种主流的水分迁移理论,对3种理论的应用情况进行了介绍。从原位冻结、水分迁移冻结产生冻胀力的角度入手,对冻胀力解析模型研究、试验研究、数值模拟研究3个方面的研究进展进行概述。分别就解析模型中单一椭圆形裂隙冻胀力及寒区隧道3类典型冻胀力的计算、试验研究中冻胀力量值的影响因素及冻融循环中冻胀力的演化特征、数值模拟中单裂隙冻胀力及寒区隧道冻胀力模拟问题,展开了分析并指出了存在的不足之处。提出在冻胀力的解析模型研究和数值模拟研究中应充分考虑多种情况的耦合作用和水分迁移过程,以及在试验研究中开展测量方法的改进等研究建议。 展开更多

关键词 冻胀力 水分迁移 冻岩 演化规律 冻结缘

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基于与围岩相互作用的冻结壁弹塑性设计理论 被引量：30

15

作者 杨维好 杨志江 柏东良 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期175-180,共6页

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹塑性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与围岩相互作用弹塑性力学模型,推导了应力与... 冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹塑性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与围岩相互作用弹塑性力学模型,推导了应力与位移解析解,建立了新的弹塑性冻结壁厚度计算公式,分析了各因素对冻结壁厚度的影响规律。分析表明,新公式较传统的多姆克公式更合理,并建议选用Coulomb-Mohr屈服准则进行冻结壁厚度计算。 展开更多

关键词 冻结壁 围岩 相互作用 弹塑性分析 设计理论

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冻结岩石节理面峰值剪切强度准则研究 被引量：2

16

作者 沈世伟 韩亚鲁 +1 位作者 徐燕 李火华 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第3期6-12,共7页

冻土区工程场地岩石节理作为力学薄弱面对工程的安全和耐久性有很大影响,因此研究冻结岩石的力学性质对冻土区工程建设有重大的意义。为了研究冻结岩石节理的剪切力学性质,试验选定青海省G214国道姜路岭路段4组不同粗糙度的凝灰岩天然... 冻土区工程场地岩石节理作为力学薄弱面对工程的安全和耐久性有很大影响,因此研究冻结岩石的力学性质对冻土区工程建设有重大的意义。为了研究冻结岩石节理的剪切力学性质,试验选定青海省G214国道姜路岭路段4组不同粗糙度的凝灰岩天然耦合节理面,在设定温度下冻结后进行直剪试验。试验成果表明:冻结岩石节理面的峰值剪切强度与法向应力呈正比,与张开度和粗糙度呈反比。张开度大于节理面最大起伏差时,节理面以脱离破坏为主,其峰值剪切强度由冰与节理接触面的黏结力决定;当张开度小于节理面最大起伏差时,在较小法向应力下以冰层剪断破坏为主,在较大的法向应力下,冰层的剪断与节理面凸起的剪断同时存在,其峰值剪切强度由冰和节理面的剪切强度共同决定。研究推导出各破坏形式下的冻岩节理面峰值剪切强度准则,对分析岩石的边坡稳定性起着十分重要的作用。 展开更多

关键词 冻结岩石节理面 峰值剪切强度 张开度 粗糖度 强度准则 破坏形式

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季节冻土隧道边墙开裂原因及影响因素研究 被引量：5

17

作者 吴剑 郑波 +2 位作者 熊春庚 王刚 师亚龙 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2018年第11期61-65,102,共6页

研究目的:近年来,在我国高纬度季节冻土区,围岩冻胀导致隧道衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道和列车运营安全。本文以我国西北地区某铁路线隧道为例,采用现场测试、室内试验、数值模拟等手段研究季节冻土区隧道冬季... 研究目的:近年来,在我国高纬度季节冻土区,围岩冻胀导致隧道衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道和列车运营安全。本文以我国西北地区某铁路线隧道为例,采用现场测试、室内试验、数值模拟等手段研究季节冻土区隧道冬季边墙纵向开裂原因及其主要影响因素。研究结论:(1)修建在强风化砂泥岩地层中的隧道,当围岩含水率为12. 3%、围岩冻结深度达60 cm时,在冬季持续负温作用下,边墙最大拉应力为2. 28 MPa,大于C30混凝土的极限抗拉强度,边墙会出现水平冻胀裂缝,若考虑衬砌承担部分围岩荷载,边墙纵向开裂程度会加剧;(2)冻胀力荷载作用下,衬砌开裂具有对称性、季节性、积累性等特点,裂缝在冬季出现,分布在边墙中间位置,气温回升后,具有收缩性;(3)季节冻土区围岩冻胀力荷载计算宜以围岩冻结圈厚度和含水率为主要指标;(4)本研究成果可供季节冻土区隧道设计、运营维护参考。 展开更多

关键词 铁路隧道 围岩含水率 冻结深度 冻胀力 衬砌开裂

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高水压下基岩冻结壁设计方法 被引量：19

18

作者 周晓敏 贺震平 纪洪广 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2121-2126,共6页

首先提出了高水压基岩冻结在冻结壁和井壁设计方面存在的问题;其次回顾了冻结法凿井中冻结壁厚度设计理论的发展,客观地揭示了井筒井壁内外分层的力学原因,以及基岩冻结壁设计方面所需考虑的基本问题;第三,探讨了包神公式设计冻结壁的... 首先提出了高水压基岩冻结在冻结壁和井壁设计方面存在的问题;其次回顾了冻结法凿井中冻结壁厚度设计理论的发展,客观地揭示了井筒井壁内外分层的力学原因,以及基岩冻结壁设计方面所需考虑的基本问题;第三,探讨了包神公式设计冻结壁的载荷性质,及与冻结壁外缘载荷的关系,剖析了冻结壁与井筒的几何尺寸、刚度等因素对冻结壁外缘载荷的影响;第四,深入研究了采用拉麦和包神公式进行冻结壁弹性设计的力学条件;第五,定量分析了井筒冻结壁弹性设计的深度范围;最后探讨了冻结基岩许用强度、剪切模量之比等参数对设计冻结壁厚度的影响。 展开更多

关键词 高水压 冻结壁设计 冻结法凿井 含水基岩 冻结压力

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冻结饱水单裂隙岩体力学特性试验研究 被引量：9

19

作者 杨昊 张晋勋 +2 位作者 单仁亮 武福美 郭志明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1245-1255,共11页

通过相似单裂隙岩体冻结三轴试验,研究裂隙倾角、迹长、隙宽、围压和温度对单裂隙岩体力学特性的影响,试验结果表明:裂隙岩体力学参数与倾角呈二次函数分布,与迹长呈指数函数分布,通过拟合式(3)可近似计算岩体强度;岩体强度与围压呈线... 通过相似单裂隙岩体冻结三轴试验,研究裂隙倾角、迹长、隙宽、围压和温度对单裂隙岩体力学特性的影响,试验结果表明:裂隙岩体力学参数与倾角呈二次函数分布,与迹长呈指数函数分布,通过拟合式(3)可近似计算岩体强度;岩体强度与围压呈线性分布,负温条件下泊松比和弹性模量受围压影响较小;隙宽小于0.1 mm或大于0.8 mm时,岩体强度随隙宽增大而减小,隙宽在0.1~0.8 mm之间时,岩体力学参数几乎不受隙宽影响;岩体强度随温度降低而增大的作用机制是岩体孔隙水和裂隙水冻结成冰,增大了颗粒间的凝聚力和摩擦角;裂隙倾角影响破裂面的起始位置,迹长影响破裂面的扩展规模,围压影响破裂面的延伸方向;倾角对岩体强度影响最大,迹长次之,温度影响最小。 展开更多

关键词 单裂隙岩体 裂隙产状 冻结温度 力学性质

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不同饱和度冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性试验研究 被引量：5

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作者 贾蓬 卢佳亮 +2 位作者 毛松泽 钱一锦 孙占阳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1131-1140,共10页

为研究饱和度对冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性的影响,对饱和度分别为0,25%,50%,75%和100%的冻结红砂岩进行SHPB动态冲击压缩试验。研究结果表明:不同饱和度的冻结红砂岩破坏机制主要受未冻水弱化效应、冻结强化效应和冻胀损伤效应3... 为研究饱和度对冻结红砂岩动态压缩性能及能量特性的影响,对饱和度分别为0,25%,50%,75%和100%的冻结红砂岩进行SHPB动态冲击压缩试验。研究结果表明:不同饱和度的冻结红砂岩破坏机制主要受未冻水弱化效应、冻结强化效应和冻胀损伤效应3种机制的影响;当饱和度低于25%时,未冻结合水对岩石的动态力学性能产生弱化作用;当饱和度介于25%~75%之间时,冻结强化作用占主导地位;当饱和度高于75%时,水冰相变导致的冻胀损伤占主导地位。冻结红砂岩的峰值强度、耗散能、能量利用率随饱和度的增加均呈先减小后增大再减小的三段式分布规律,且具有明显的应变率效应,而冻结红砂岩冲击压缩破坏的分形维数随饱和度的增加呈先上升后下降再上升的趋势。冻结红砂岩的冲击压缩力学性质及其能量特征均与冻结强化和冻胀损伤的相互作用密切相关。 展开更多

关键词 饱和度 冰冻岩石 动态压缩 分形维数

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