寒区隧道温度场的三维有限差分分析

针对西部寒区隧道的温度场问题,以有限差分为数值计算基础,以FLAC3D2.1软件为平台,以其内置的FISH语言为工具,编制了计算程序,该程序克服了FLA CD32.1软件本身不能考虑相变潜热等缺陷。最后用该程序对某工程实例进行了数值分析。     

岩石冻融循环试验建议性方案探讨

岩石冻融循环试验是低温岩石力学基础性试验,其主要涉及冻融循环温度、冻融时长、循环次数等3个指标。但目前关于指标的选取,国内外的试验规程或相关学者研究成果,均未给出明确参考依据,对岩石冻融循环试验方案的确定造成较大困扰。本研究旨在明确各指标的确定办法,提出建议性岩石冻融循环试验方案。首先,展开国内外冻融循环试验方案的全面综述,指出目前冻融循环试验方案确定时所存在问题,并藉此明确冻融循环试验方案思路;接着,针对以上三大影响指标,通过设计室内岩石冻融循环试验,详细探讨冻融循环温度、冻融时长、循环次数对岩石物理、力学参数的影响,最终根据试验结果,明确出针对不同岩性、孔隙率所对应的建议性试验方案。本研究将为后期冻融循环指标选取及标准化试验方案建立提供技术借鉴。     

混凝土水化热对白垩系地层井壁与冻结壁温度影响的实测研究

在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析2个代表性水平层位温度的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律。研究表明:外壁浇筑后即出现温度迅速增长阶段,两监测层位在1.5 d内温度上升幅度最大可达68.4℃,且粗粒砂岩受水化热影响的温度上升速率大于细粒砂岩;大量水化热使两监测水平保持了较长的正温养护时间,对外壁混凝土早期强度增长有利;同时,释放的水化热使冻结壁出现大范围升温以至局部融化(融化深度达305 mm),对冻结壁的强度造成不利影响。通过分析和探讨水化热对井壁及冻结壁的影响规律,对西部白垩系地层井筒冻结工法设计与施工具有重要意义。     

冻融循环条件下岩石损伤扩展研究初探

借助于岩石材料冻融循环ＣＴ扫描实验，对岩石材料在冻融循环条件下损伤扩展特性进行研究，着重探讨了冻融循环次数对岩石材料损伤扩展的影响。     

冻融环境下岩体损伤力学特性多尺度研究及进展

岩体因天然缺陷存在易受到冻融环境影响而产生损伤,冻融损伤过程实质上为反复冻胀荷载作用于缺陷引起的疲劳演化过程。但从冻融损伤存在显著的尺度效应,缺陷的不同空间尺度往往决定了冻融损伤评价尺度,如初始损伤以空洞、孔隙、微裂纹等为主的多孔岩石,其冻融损伤多表现为孔隙或微裂隙萌发、扩展、连通等,反映的是微、细观尺度范畴;而初始损伤以节理、裂隙等为主的岩体,其冻融损伤多体现沿宏观缺陷的局部化冻融损伤,属于宏观损伤尺度范畴。着眼于岩石冻融损伤尺度及对应损伤识别尺度两大关键问题,首先,依据岩石天然缺陷空间尺度进行量化分级,明确不同层级下的损伤特征及对应损伤识别方法;而后系统归纳微、细、宏观尺度下岩石冻融损伤识别及评价方法,明确不同尺度条件下冻融损伤识别手段及损伤力学机制。最后,结合现今岩石冻融损伤研究现状,提出岩体冻融多尺度损伤识别及评价机制发展方向,并初步探讨冻融诱发岩体损伤的微–细–宏观的跨尺度认知思路,有望对冻融诱发岩体损伤特性及对应性识别系统认知提供参考。     

冻融–周期荷载下单裂隙类砂岩损伤及断裂演化试验分析

开展冻融–周期荷载下裂隙岩体损伤及断裂演化规律分析,首先通过对0°,45°,90°的单裂隙类砂岩试样开展0,10,20,30次冻融循环;而后对不同冻融次数后的试样进行每级10次加卸载试验,进而关注冻融–周期荷载联合作用下裂隙岩体损伤特征及端部断裂。取得的成果如下:(1)裂隙岩体在冻融–周期荷载联合作用下,其损伤特征与裂隙发育形态、冻融次数、周期荷载作用方式均存在关联,其中,冻融次数与周期荷载存在典型叠加效应;(2)因冻融作用的参与,疲劳破坏强度与裂隙倾角呈现正比关系,该规律明显有别于未冻融加卸载试验结论;(3)随着周期荷载强度提升,裂隙岩体回滞环形态趋于饱满,并依据裂隙倾角差异出现不同迁移方向;此外,回滞环饱满程度呈现"中央小于首尾"典型特征;(4)基于渐进损伤区"缺陷面积"表征累积性损伤,可较好体现冻融–周期荷载作用下裂隙端部三阶段局部化疲劳损伤效应。研究成果对不同形式周期荷载作用下裂隙岩体损伤及断裂演化认知具有一定参考价值。     

煤矿立井冻结设计理论的研究现状与展望分析

冻结法是有效穿越不稳定的厚表土层或软岩层的特殊施工方法。我国是世界上用冻结法施工穿过表土层最厚的国家之一,已成为世界上应用冻结法施工最多的国家。但在看到我国在冻结法施工取得进展的同时,也应该看到我国在冻结法设计的理论研究、施工方面依然存在许多亟待解决的问题。作者对国内煤矿立井冻结法施工设计理论研究现状进行了总结与分析,并对煤矿立井冻结设计理论研究进行了展望分析。     

软岩材料冻融过程中的水热迁移实验研究

研究了寒区冻融环境条件下软岩的水热迁移规律，对两种不同类型的软岩材料进行了开放系统下具有温度梯度的水热迁移实验研究.实验结果表明：不同类型的软岩材料水热迁移程度不同，试样中的石英矿物含量越高，温度场重新分布时间越长；温度梯度是水分迁移的主要驱动力，当温度梯度越大时，水分场则越快达到重新分布状态；孔隙率越高，则冻结过程越长.探讨了软岩材料的水热迁移机理及与冻土材料水热迁移的一致性与差异性.     

冻融荷载耦合作用下岩石损伤力学特性

以寒区岩体工程为背景,针对冻融受荷岩石,从细观力学机理出发,运用宏观唯象损伤力学和非平衡统计的概念和方法,得到了以冻融循环次数和应变为损伤演化控制变量的损伤演化方程;应用推广后的应变等价原理,建立了较为真实的岩石冻融受荷损伤扩展本构关系:探讨了岩石材料细观结构损伤及其诱发的材料力学性能演化途径.研究表明:岩石的冻融损伤...     

冻结速率对Q2黄土性状影响的试验研究

 对不同含水量洛川Q2黄土开展不同冻结速率条件下土样结构细观分析及室内直剪试验。结果表明：(1) 含水量较低时,随着冻结速率的提高,土样低密度区统计频率有所增加,中密度区统计频率几乎无变化,高密度区统计频率稍有减小,冻结速率对土样各密度区影响不大;黄土样含水量较高时,冻结速率对低密度区影响较大,对高密度区影响较小,含水量越大,这种影响也越大。(2) 冻结速率较慢时,水分冻胀作用对黄土的性状影响不明显。当冻结速率较快时,黄土体内的水分来不及迁移到冻结锋面就冻结,在黄土体内冻胀;当冻结冰的体积大于其在黄土体内的自由膨胀空间体积时,黄土体体积稍有增加,黄土密度和黏聚力减小;含水量越大,体积增加越大,土体密度及黏聚力减小程度也越大。冻胀力使得黄土内大孔隙所占的比例有所下降,土颗粒间的接触点增多,从而使得土体内摩擦角增大。冻结速率越快,含水量越大,土体内摩擦角的增加量也越大。