深埋人工冻结土力学特性试验研究

作     者：钟晶晶 

作者单位：安徽建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程桦

授予年度：2014年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：人工冻结法 含盐量 钙质粘土 影响因素 强度 蠕变 

摘      要：近年来，随着人工冻结法凿井深度的增加，冻结管断管事故时有发生，主要存在井帮位移大，冻结管断裂，工作面底鼓等问题。目前国内对深土冻土的研究基本以砂土和粉土为研究对象，而本工程杨村矿是钙质粘土，很少有人对此课题开展研究，其理论方面的研究还有不少空白，为了了解由于冻结管的断裂后导致冻结液的渗漏对周边土层强度的影响。特以淮南杨村矿钙质粘土为研究对象，对淮南杨村煤矿副井井筒的典型土层钙质粘土在低温条件下的力学特性开展实验研究。 （1）通过冻土单轴抗压强度试验，研究淮南杨村矿钙质粘土的冻结强度与温度、含盐量和含水率之间的变化关系。分析了淮南杨村矿钙质粘土在含盐冻结条件下的弹性模量以及泊松比随温度和含盐量的变化规律。 （2）含盐量影响下钙质粘土应力应变关系的建立，通过单轴单轴抗压强度的试验得到应力与应变的关系曲线，通过分析建立以含盐率为影响因子的钙质粘土应力应变关系模型。 （3）通过饱和未含盐与饱和含盐冻冻结土的强度分析，得到了饱和未含盐冻结土强度是饱和含盐之间存在倍数关系，建立了在一定温度下饱和未含盐与含盐冻土强度公式。 （4）以试验为基础，根据正交试验设计，对多种影响下冻土力学性能的因素水平进行试验安排，试验得到了冻土力学性能与多种影响因素的主次关系。 （5）冻土蠕变试验在WDT-100微机控制冻土压力试验机进行，对淮南杨村矿的钙质粘土蠕变特性进行了研究，建立了相应的钙质粘土蠕变模型。 （6）通过蠕变试验，研究了0%、4%、4.5%、5%、5.5%盐分冻结土的蠕变常数A,B,C与温度的变化关系，并比较分析了在-10℃-15℃温度范围内，0%、4%、4.5%、5%、5.5%盐分的蠕变常量A，B,C的变化和盐分之间的关系。