凍結紅層力學特性試驗及凍結方案優(yōu)化研究.pdf

1、本文采用室內(nèi)凍結紅層單軸強度試驗、單軸蠕變試驗、三軸剪切強度試驗、有限元數(shù)值分析等相結合的方法，研究我國紅層人工凍結軟巖熱物理參數(shù)、凍結紅層力學特性及凍結壁設計。獲得如下主要研究成果:
　　 通過紅層熱物理參數(shù)試驗研究獲得凍結紅層地層巖石導熱系數(shù)位于2.368～2.664Kcal/mh℃之間;凍結紅層濕比熱介于0.908～1.149J·g-1·K-1之間;紅層凍結溫度在-2.7～-3.8℃之間，比表土段黏土的大0.7～2.3℃。

2、
　　 凍結表土的單軸抗壓強度隨溫度降低增加明顯，并近乎呈線性規(guī)律增長;凍結紅層巖石受凍結溫度影響較小，負溫條件下巖樣較之常溫下強度有不同程度提高，線性關系不好;單軸瞬時強度以及彈性模量:-5℃到-10℃增長較其它溫度段的大;室溫下紅層有類似軟巖的力學性質。
　　 應力水平較低條件下（0.2σs、0.3σs和0.5σs）凍結紅層蠕變上屬于穩(wěn)定性蠕變，只發(fā)生蠕變的第一和第二階段;當應力水平較高時（0.7σs）紅層發(fā)生非穩(wěn)定

3、性蠕變變形階段;凍結紅層地層是典型的黏彈塑性巖土材料。
　　 凍結紅層三軸剪切試驗結果表明:紅層巖樣的破壞準則服從修進的的德魯克—普拉格準則。紅層三軸偏應力強度值隨圍壓的增大，呈增大趨勢，內(nèi)摩擦角位于2.31～5.52度之間，黏聚力介于10.14～11.16MPa之間。
　　 采用黏彈塑性本構模型和修進的德魯克-普拉格準則經(jīng)簡化后進行理論推導了紅層凍結壁應力場和位移場。
　　 通過紅層凍結壁溫度場有限元數(shù)值模擬和