【摘要】：為了研究西部地區(qū)白堊系富水軟砂巖地層中采用凍結(jié)法施工時發(fā)生的流變破壞問題,依托國家自然科學(xué)基金(51774231)以陜西彬長孟村和甘肅新莊凍結(jié)立井工程為背景,圍繞影響凍結(jié)軟砂巖流變特性的幾個重要因素如:凍結(jié)溫度、巖層的含水狀態(tài)、凍結(jié)井筒或巷道的圍壓等,對典型的白堊系紅色砂巖進(jìn)行常規(guī)力學(xué)試驗(yàn)和蠕變力學(xué)試驗(yàn)及其他基本物理參數(shù)試驗(yàn),探究白堊系軟砂巖凍結(jié)蠕變力學(xué)特性,并建立使用與白堊系凍結(jié)軟砂巖的蠕變本構(gòu)模型,為西北地區(qū)礦井建設(shè)提供指導(dǎo)。經(jīng)研究分析得出以下主要結(jié)論:(1)通過X-射線衍射礦物組成分析,得出紅色砂巖主要是石英和長石礦物,伴隨小部分黏土礦物,通過電子顯微鏡放大拍照,觀察出紅色砂巖是大顆粒膠結(jié)而成充填有黏土礦物,且內(nèi)部含有小裂隙,大孔隙多,結(jié)構(gòu)松散(2)紅色砂巖峰值強(qiáng)度隨著飽和度的增加而呈指數(shù)降低,大部分強(qiáng)度損失在40%飽和度以下,砂巖的峰值軸向應(yīng)變,隨著飽和度增加而增加,并且在80%飽和度以應(yīng)變增加最多。紅色砂巖長期強(qiáng)度隨飽和度呈指數(shù)增加,且長期強(qiáng)度為極限強(qiáng)度的60%～70%左右;紅色砂巖蠕變量隨飽和度增加呈線性增大趨勢,紅色砂巖遇水軟化明顯(3)白堊系軟砂巖的強(qiáng)度隨著溫度的降低呈近似二次曲線增加,泊松比和彈性模量隨著溫度降低而增加;峰值強(qiáng)度隨著圍壓增加而增加,同時峰值點(diǎn)應(yīng)變隨著圍壓增加呈線性增加;軟砂巖在常溫下明顯存在孔隙加密階段,在低溫下此階段不明顯(4)紅色砂巖長期強(qiáng)度隨著溫度降低而增加,且長期強(qiáng)度對應(yīng)的應(yīng)力水平也提高6MPa圍壓下紅色砂巖-20℃時長期強(qiáng)度的應(yīng)力水平比室溫下提高了20%,紅色砂巖的變形量隨著溫度降低而降低(5)紅色砂巖長期強(qiáng)度對應(yīng)的應(yīng)力水平隨圍壓的增加而增加,圍壓從OMPa到2MPa時變化較為明顯;紅色砂巖的變形量隨著圍壓的增加而降低,表明圍壓的橫向約束對巖石的變形有著約束作用;破壞后,紅色砂巖剪切角隨著圍壓增加而增加(6)通過對已有的軟巖流變理論總結(jié)發(fā)現(xiàn),軟巖蠕變特性影響因素主要包括應(yīng)力水平、圍壓、溫度、含水率、凍融作用、化學(xué)腐蝕作用、干濕循環(huán)作用、滲流作用等結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析建立了改良凱爾文體的損傷蠕變本構(gòu)模型,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合驗(yàn)證,證明該本構(gòu)模型對加速蠕變階段的蠕變曲線能夠很好的優(yōu)化。
【圖文】：

試件尺寸圖

巖樣制作設(shè)備圖
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2709583