人工冻结钙质粘土无侧限抗压强度影响因素试验研究

对典型的钙质粘土进行人工冻土单轴抗压强度试验，分析了强度曲线的特征，得到冻结钙质粘土抗压强度随冻结温度、应变速率的变化规律，及在不同养护时间，尺寸效应的影响规律，其结论对冻结法施工冻结壁设计具有应用价值。     

岩土工程勘察中冻土可钻性的影响因素分析

对含水率为13%~27%的粉质粘土,在0~-25℃之间进行冻结,测定冻土的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、波速等。试验结果表明,当粉质粘土含水率在18%~25%,冻土温度为0~-18℃的条件下,温度一定时,随着含水率的增大,抗压、抗拉和抗剪强度总体呈降低趋势,可钻性级别呈降低趋势;含水率一定时,冻土的抗压、抗拉和抗剪强度随着温度的降低而增大,可钻性级别提高。冬季勘察时,受冻土影响,可通过在钻孔内加热水提高钻速的方法提高成孔效率。     

负温条件下红层物理力学性能试验研究

在负温条件下,对红层与粘土地层试样进行物理力学性能试验,结果表明,红层地层冻结温度较低、导热系数大、冻胀率小,得出冻结红层单轴抗压强度与弹性模量变化特征,以及与冻结粘土的不同点,为红层地层冻结法设计与施工提供依据.     

类岩石锚固体单轴抗压强度与声波波速的相关性

类岩石锚固体声波波速与其强度特性的研究较少,针对类岩石锚固体试样制作的特殊性,结合室内单轴压缩试验,利用声波测试技术分析类岩石锚固体单轴抗压强度与声波波速的关系特点.无论标准试样有无锚固或相似原料配比变化,纵波波速增大,单轴抗压强度也相应随着增大.锚杆轴向布置和横向布置均能提高试样的单轴抗压强度,但提高的幅度很相近,这可以通过两种加锚方向的试样纵波波速变化不大来反映.对比类岩石锚固体试样单轴抗压强度随试样密度和纵波波速的变化关系,纵波波速的影响更显著.     

铝硅酸盐聚合保温材料的性能影响因素研究

传统建筑外墙保温材料存在成本高、稳定性差等问题。为研制新型保温材料,利用超细偏高岭土、水玻璃和双氧水制备了铝硅酸盐聚合保温材料,采用单因素四水平试验研究了养护温度、双氧水用量和水玻璃含量对该聚合材料的导热系数、体积密度和抗压强度的影响。结果表明,导热系数和体积密度随着养护温度的增加先减小后增大,而抗压强度先增大后减小;导热系数、体积密度和抗压强度均随着双氧水用量的增加而先减小后增大;水土比越大,抗压强度越大,而导热系数和体积密度先减小后增大;为该类聚合保温材料在实际生产中的应用提供了指导性的理论依据。     

深厚钙质粘土地层冻结压力的实测研究

对顾北煤矿副井深厚钙质粘土层段的冻结压力进行了动态监测,测试结果表明,深厚钙质粘土的冻结压力最大值近似为永久地层压力值与由室内封闭系统下冻胀实验确定的最大冻胀力之和,平均冻结压力随深度的变化规律可以用指数函数来很好地描述。     

冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性影响研究

高寒地区矿山边坡岩体会经历冻融循环作用,引起岩体结构损伤和强度弱化,对矿山边坡的稳定性构成危害。水泥砂浆作为模拟裂隙边坡岩体常用的类岩石材料,其配合比对该类岩石材料抗冻性影响较大。为探究冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性的影响机制,制作了7种不同水灰比的类岩石——水泥砂浆标准试样,进行了不同次数的冻融循环试验及0~50次冻融后的单轴压缩试验。结果表明：①冻融前,随着水灰比的增大,试样初始孔隙率增大、密度降低,进而导致其波速下降;冻融过程中,波速随着冻融次数的增加而减小,且水灰比越大,波速损失率越高。②随着水灰比增大,类岩石材料的单轴抗压强度、弹性模量均出现了先增大后减小的现象;当水灰比为0.325~0.35时,类岩石试样的单轴抗压强度最高且抗冻性能最好。③随着冻融循环次数增加,应力应变曲线趋于扁平化,试样由脆性逐渐向延性转化,且水灰比越大,试样孔隙压密阶段变形越大。研究成果可为寒区矿山边坡及相关岩体工程类裂隙岩体冻融试验中的配比设计提供借鉴。     

人工冻结含盐砂土三轴剪切试验研究

对冻结法施工过程中冻结管破裂,以及盐水渗漏对冻土的三轴剪切强度的影响进行了研究。试验表明:人工冻结含盐砂土三轴剪切试验后的冻土呈明显的塑性剪胀破坏,破坏强度随着含盐量的增大而减小,且含盐量越大塑性破坏越明显,其随温度的降低而增大;人工冻结含盐土三轴剪切强度符合摩尔-库伦定律,内聚力、内摩擦角随着温度的降低而增大,随着含盐量的增大而减小。     

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。     

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。     

冻结粉质黏土强度同温度和含水率的关系

通过对不同温度、不同含水率下的人工冻结粉质黏土单轴无侧限抗压强度试验,得出其抗压强度随冻结温度和含水率的变化规律,试验结果对冻土工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

富水基岩井筒冻结壁砂质泥岩力学特性试验研究

在深厚表土层或基岩中建设煤矿井筒,冻结法是有效穿越不稳定的厚表土层或基岩的有效施工方法。为了给立井冻结壁和井壁设计提供合理的设计参数,对冻结壁岩石的力学特性试验很有必要。以陕西彬长矿区胡家河煤矿立井冻结施工工程为背景,对主井井筒砂质泥岩,进行了不同冻结温度梯度状态下的单轴、三轴力学特性试验研究。研究了砂质泥岩在相同围压不同温度条件下及相同温度不同围压条件下的强度和变形特性的变化规律。试验结果表明:随着冻结温度的降低,冻结砂质泥岩的强度在提高,主要原因是温度降低时,岩石冻结时的矿物收缩和冰本身的强度及冻胀力使得富水冻结岩石的强度得到提高。     

人工冻结黏土经验模型参数确定及蠕变规律验证

人工冻结法不仅常用于软土、砂层中地铁旁通道开挖及基坑围护等工程,在富水、深厚岩土层矿山井筒建设中也常采用此方法。掌握人工冻土物理力学性质及蠕变规律对安全、快速施工至关重要。对采用冻结法施工的某矿立井深部地层黏土进行-5、-8、-10、-15℃下单轴抗压强度试验及不同应力水平的蠕变特性试验。试验结果表明:抗压强度与冻结温度呈线性相关;在同一试验温度下,随着应力等级升高,轴向变形呈上升趋势;在同一应力水平下,随着试验环境温度下降,轴向变形呈下降趋势。引入考虑温度效应的经验蠕变模型,在各负温及不同应力水平下的应变与时间取对数具有线性关系的基础上,将线性表达式代入对应公式中联立方程组进行求解确定模型参数。将模型计算值与试验数据进行对比,反映出该模型能够较好地模拟人工冻结黏土蠕变初始变形阶段和稳定变形阶段。所建立的模型具有参数较少、易于确定、参数物理意义明确等优点,为冻结壁设计提供了一种有效的计算方法。     

含水含孔试样破坏的波速及功率谱密度特征

为研究不同含水率含孔试样破坏过程中的超声波特征,开展了不同含水率条件下的含孔试样单轴压缩试验,并采用RSM-SY7超声波仪测定了压缩过程中的波速,得到了不同含水率含孔试样的透射波波形。结果表明:试样初始波速均值随着含水率上升而逐步下降;在含孔试样破坏过程中,波速变化呈现出稳定—轻微降低—迅速降低3个阶段;稳定和迅速降低阶段所经过的时长随含水率降低而增大;轻微降低阶段所经过的时长随着含水率的降低而减少;在试样破坏的同时,功率谱密度也产生衰减;其衰减程度受到含水率的影响,含水率越高各频率的功率谱密度衰减越均衡,谱峰衰减程度越小,不同时刻的衰减程度越相似。     

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。     

酸性条件下岩石力学特性试验研究

为了研究硫酸溶液对石灰岩细观结构以及宏观力学性质的变化影响,采用室内试验研究方法,对受酸腐蚀后的石灰岩进行波速测试试验和单轴压缩试验。试验结果表明:硫酸溶液中石灰岩水化作用以化学腐蚀为主,生成的CaSO4晶体部分会附着在试样表面;各组试样的纵波波速、单轴压缩强度以及弹性模量均随时间呈现下降—上升—下降的规律,而生成的CaSO4晶体是造成此变化规律的主要原因;酸性环境会使岩石内部裂隙进一步发育,造成岩石内部结构疏松,在外力作用下,该部分内部结构更容易闭合,导致试样形变增大,抵抗变形能力变差,在宏观上表现为岩石单轴强度、弹性模量的下降。     

酸浸钒渣制备高强陶粒工艺

为了提高酸浸钒渣的利用效率,以商洛千家坪钒渣为主要原料,添加黏土和粉煤灰制备建筑用烧结陶粒。对陶粒制备过程中各物料的配比、制粒工艺参数、预热和焙烧制度进行了系统研究。结果表明,物料配比为钒渣∶粘土∶粉煤灰=6∶1∶3、制粒用水量为18%、制粒时间为15 min、预热温度为400℃、预热时间为30 min、焙烧温度为1160℃、焙烧时间为20 min的条件下,可制得筒压强度为11.58 MPa,堆积密度为1014.7 kg/m3,吸水率为5.61%的高强陶粒。SEM和XRD分析结果表明,钒渣在烧结成陶粒的过程中主要产生了石英、斜长石和钾长石相,形成了结构致密、孔骨架良好的矿物集合体,因此提高了陶粒的强度。      

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。     

深部煤层顶板砂岩的人工制岩模拟研究

为了研究人工砂岩与深部煤层顶板砂岩的力学性质及微细观结构的异同,对不同材料配比的人工砂岩与平煤十二矿深部顶板砂岩进行声波波速测量、单轴压缩、覆压渗透、CT扫描、高压压汞等试验,得到其力学与孔隙结构性质。试验结果表明:人工砂岩弹性模量与石英砂占比及粒径大小正相关,人工砂岩的骨料及孔隙结构分布均匀,孔隙度和渗透率均与所含黏土质量分数负相关;顶板砂岩的弹性模量介于大粒与粗粒人工砂岩之间,岩体密度分布离散性较明显,渗透率及孔隙半径分布比人工砂岩小1~2个数量级;人工砂岩能够在力学性质上较好地模拟深部顶板砂岩,而在孔隙结构上与深部顶板砂岩具有较大差异。