人工凍結(jié)黏土蠕變特性及其工程應(yīng)用研究.pdf

1、隨著礦井開挖深度的不斷加深，凍結(jié)法施工中的凍結(jié)深度也隨之不斷加深。因此，在凍結(jié)壁的設(shè)計和施工中已不能只考慮凍結(jié)壁的強度問題，同時也應(yīng)考慮到凍結(jié)壁變形特性的影響，即凍土的變形問題也已成為了一項關(guān)乎到凍結(jié)法施工能否安全進行的重要因素之一。凍土的變形包括瞬時彈性變形、塑性變形以及蠕變變形三部分，其中蠕變變形是凍土變形的最主要部分。因此，凍土蠕變特性的研究，對于實際工程具有十分重要的意義。
　　本文以淮南顧北煤礦副井實際工程為背景，利用安

2、徽理工大學(xué)自行研制的WDT-100型電液伺服凍土單軸試驗機，對人工凍結(jié)黏土進行了五個溫度(-5℃、-8℃、-10℃、-12℃、-15℃)下的單軸抗壓強度試驗以及上述五個溫度下，不同加載應(yīng)力下的單軸蠕變壓縮試驗。通過以上試驗得出了凍土抗壓強度、彈性模量以及長期強度隨著溫度的降低而升高的結(jié)論，并分別得到了這二者與溫度之間的關(guān)系表達式以及凍土的長期強度大約為其抗壓強度的40％～50％的結(jié)論，證明了凍結(jié)法施工的合理性，但也同時得出了凍結(jié)法施工過

3、程中的凍結(jié)溫度應(yīng)控制在一定的范圍(-12℃)以內(nèi)的結(jié)論;同時根據(jù)單軸蠕變壓縮試驗的結(jié)果，并結(jié)合實際工程，以伯格斯模型為基礎(chǔ)得出了可用于實際工程的凍土單軸蠕變的非線性本構(gòu)方程，其方程中同時考慮了凍結(jié)溫度、加載應(yīng)力以及時間的因素對凍土蠕變的影響;以及基于彈性力學(xué)的知識，推出了凍結(jié)壁徑向位移的計算公式，并結(jié)合所得的凍土蠕變本構(gòu)方程，得出了隨時間變化的凍結(jié)壁徑向位移的計算式;最后，結(jié)合淮南顧北煤礦副井的實際工程對上述結(jié)論進行了驗證，其結(jié)果表明上