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《西安科技大学》 2009年
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冻结条件下岩石力学特性实验研究及工程应用

程磊  
【摘要】: 随着煤炭需求的增加,矿井建设逐步向深井方向发展,在深厚表土或岩石中建设井筒,冻结法是较为有效的建井方法。在冻结法井筒施工中,除遇到深厚土层外,近年来也遇到了富水岩层,而我国在冻结岩石相关方面的理论研究与实践经验都比较欠缺。开展人工冻结岩石的试验研究,探讨冻结岩石的相关物理力学特性对井筒冻结设计具有重要的指导意义。 本文以陕西彬长矿区胡家河煤矿立井冻结工程为背景,选取了两种典型岩石,煤岩和砂岩,进行了系统的单轴、三轴压缩实验。通过实验,分析了煤岩和砂岩在不同冻结温度、不同受力状态条件下的力学特性和变形特性,并对他们的同一性和差异性进行了比较分析。在此基础上进一步研究了两种岩石的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比在不同低温条件下的大小和变化规律。在对砂岩的三轴实验中探讨了砂岩的三轴强度特性与围压和温度的关系,以此为基础通过莫尔~库伦准则得出了砂岩在不同低温条件下粘聚力和内摩擦角与围压和温度的关系。 在分析国内外冻结壁外载的确定方法和冻结壁厚度设计方法的基础上,结合胡家河煤矿冻结工程实际,以弹塑性理论为基础,采用了卸载状态下冻结壁外载的确定公式,对其主、副井冻结壁的厚度、工作状态以及外载进行了计算和分析。对于冻结壁的设计有一定的指导意义。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TD315

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 周晓敏;贺震平;纪洪广;;高水压下基岩冻结壁设计方法[J];煤炭学报;2011年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 谭贤君;高海拔寒区隧道冻胀机理及其保温技术研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 朱跃琴;厚冲积层大断面立井冻结施工技术研究与应用[D];太原理工大学;2011年
2 刘楠;岩石冻融力学实验及水热力耦合分析[D];西安科技大学;2010年
3 苏伟;冻融循环对岩石物理力学性质及边坡稳定性影响的研究[D];长沙矿山研究院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘慧;杨更社;田俊锋;徐江;;冻结岩石细观结构及温度场数值模拟研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
2 马英明,郭瑞平;冻结凿井中冻结壁位移规律及影响因素的研究[J];冰川冻土;1989年01期
3 蔡中民,朱元林,张长庆;冻土的粘弹塑性本构模型以及材料参数的确定[J];冰川冻土;1990年01期
4 朱元林,张家懿,彭万巍,沈忠言,苗丽娜;冻土的单轴压缩本构关系[J];冰川冻土;1992年03期
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9 马巍,吴紫汪,张立新,常小晓;高围压下冻土强度弱化的机理分析[J];冰川冻土;1999年01期
10 马巍,朱元林,马文婷,常小晓;冻结粘性土的变形分析[J];冰川冻土;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 杨更社;张全胜;任建喜;蒲毅彬;;冻融循环条件下砂岩细观损伤特性研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 马茂艳;程桦;;深厚冲积层冻结压力研究进展及展望[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年05期
5 陆卫国;沈华军;赵玄栋;;深厚冲积层冻结管断裂机理分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期
6 马茂艳;;深井井壁砌筑前后冻结壁应力场和位移场[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期
7 陈莘;;高海拔冻土隧道洞内施工环境温度场数模拟[J];安徽建筑;2011年04期
8 邹艳丽;陈晓飞;王铁良;杨国范;;雪面温度与地面温度的预测研究[J];安徽农业科学;2007年32期
9 吕恒林,崔广心;钢筋混凝土单层井壁破裂的数值模拟研究[J];地下空间;2001年S1期
10 高广运,张全胜,李伟;人工冻结粘土单轴压缩蠕变特性归一化分析[J];地下空间与工程学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 纪洪广;刘娟红;周晓敏;;矿井混凝土井壁材料腐蚀劣化途径及服役安全问题对策研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
2 商翔宇;周国庆;梁恒昌;;一种易于产生冻胀的冻结模式[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
3 李云鹏;王芝银;;岩石低温单轴压缩力学特性研究[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
4 牛富俊;常小晓;;鄂尔多斯地区矿井人工冻结土体力学特性试验分析[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
5 马进;;冻结帷幕在城市地铁矿山法隧道施工中的应用[A];创新推动新型煤炭工业体系建设和安全健康发展——2010年湘赣皖闽苏等多省(市)煤炭学会学术交流暨湖南省煤炭科技论坛论文集[C];2010年
6 马平;秦四清;孙强;;考虑黏聚力及放坡角度的土钉墙侧土压力计算[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
7 唐益群;沈锋;周念清;王建秀;胡向东;;上海地区冻融暗绿色粉质粘土力学特性的试验与理论研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
8 邴慧;何平;;土体冻结过程中的盐分迁移研究现状与进展[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
9 杨成松;马巍;牛富俊;赵淑萍;;冻土工程中力学问题的研究进展和思考[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
10 付强;王晓巍;;季节性冻土区流域水文模型研究初探[A];寒区水资源研究[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 兰常玉;冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基沉降规律研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 孙军杰;黄土场地震陷与桩基负摩阻力现场试验研究[D];兰州大学;2010年
4 穆振侠;高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究[D];新疆农业大学;2010年
5 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
6 李宏松;文物岩石材料劣化特征及评价方法[D];中国地质大学(北京);2011年
7 王文华;吉林省西部地区盐渍土水分迁移及冻胀特性研究[D];吉林大学;2011年
8 许兰民;青藏铁路五道梁冻土区工程结构热扰动研究[D];北京交通大学;2011年
9 郭佳奇;岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D];北京交通大学;2011年
10 施烨辉;列车荷载和冻融循环作用下冻土路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 呼庆华;近井筒开采引起覆岩移动变形破坏规律及其治理技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 王磊;弱胶结地层冻结壁变形研究与影响因素敏感性分析[D];山东科技大学;2010年
3 张建俊;冻融循环作用下季冻区高铁路基沉降预测的试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 雷瑞丽;极端洪水和低温条件下的土石坝安全评价[D];长沙理工大学;2010年
5 马志创;不对称超载作用下基坑内力与变形分析[D];河北工程大学;2010年
6 冉景太;粘土水泥浆液性能研究[D];昆明理工大学;2010年
7 李志坚;攀钢高炉渣地基土的力学特性研究[D];昆明理工大学;2008年
8 李建云;攀钢高炉渣的地基土性质及热物理特性试验研究[D];昆明理工大学;2009年
9 陈立杰;基于复合材料力学理论的冻土本构模型探索[D];西北农林科技大学;2010年
10 肖旻;塔里木灌区防渗渠道破坏机理及综合防治措施研究[D];塔里木大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明;苏小勇;宋琼瑶;蒋跃;;冻土非稳态温度场有限元模拟分析[J];四川建筑科学研究;2009年01期
2 徐士良;立井多排管冻结温度场的数学模型研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
3 徐士良;ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
4 水伟厚,高广运,韩晓雷,吕康成;寒区隧道围岩导温系数及其冻深分析[J];地下空间;2002年04期
5 刘慧;杨更社;田俊锋;徐江;;冻结岩石细观结构及温度场数值模拟研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
6 杨更社;奚家米;;煤矿立井冻结设计理论的研究现状与展望分析[J];地下空间与工程学报;2010年03期
7 徐敩祖,王家澄,邓友生;土中水分迁移试验装置的研制[J];冰川冻土;1988年02期
8 朱元林,张家懿,彭万巍,沈忠言,苗丽娜;冻土的单轴压缩本构关系[J];冰川冻土;1992年03期
9 盛煜,马巍,侯仲杰;正冻土中水分迁移的迁移势模型[J];冰川冻土;1993年01期
10 何平,朱元林,张家懿,沈忠言,俞祁浩;饱和冻结粉土的动弹模与动强度[J];冰川冻土;1993年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 程桦;姚直书;荣传新;蔡海兵;;深厚冲积层立井冻结设计理论现状与思考[A];矿山建设工程新进展——2006全国矿山建设学术会议文集(上册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 许延春;[N];大众科技报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王铁行;多年冻土地区路基计算原理及临界高度研究[D];长安大学;2001年
2 许延春;矿区深厚复合含水松散层的工程、力学特性及其应用[D];煤炭科学研究总院;2002年
3 王春;地铁车站通风与火灾三维数值模拟研究[D];西南交通大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 鲁先龙;深基坑中圆形冻土墙与内衬相互作用的探讨[D];煤炭科学研究总院;2002年
2 马静嵘;软岩体冻融损伤水热力耦合研究初探[D];西安科技大学;2004年
3 孔亮;深厚表土中的冻结立井井筒稳定性动态分析[D];山东科技大学;2004年
4 张经双;人工水平冻结法隧道施工理论与试验研究[D];安徽理工大学;2006年
5 张照太;深土冻土力学性能试验研究及工程应用[D];安徽理工大学;2006年
6 陈玉超;冻融环境下岩土边坡稳定性研究初探[D];西安科技大学;2006年
7 刘新军;寒区隧道支护设计理论研究初探[D];西安科技大学;2006年
8 赵明祥;程村主井深厚冲积层冻结温度场数值模拟及应用研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
9 吴文丁;季冻区隧道温度场分布规律及衬砌冻胀力分析[D];吉林大学;2009年
10 高伟;赵固矿区冻结井壁温度场及壁后冻土冻融规律研究[D];煤炭科学研究总院;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘娟红;纪洪广;贺震平;周晓敏;;适于弱胶结软岩的新型冻结孔封孔材料性能及微结构研究[J];煤炭学报;2013年04期
2 陈卫忠;谭贤君;于洪丹;袁克阔;李术才;;低温及冻融环境下岩体热、水、力特性研究进展与思考[J];岩石力学与工程学报;2011年07期
3 项伟;王琰;贾海梁;郭义;;冻融循环条件下岩体-喷层结构模型试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 宁方波;;关于西部软岩地层井筒冻结设计的几点认识[A];中国煤炭学会成立五十周年系列文集2012年全国矿山建设学术会议专刊(上)[C];2012年
2 盛天宝;陈新明;徐雨;;赵固二矿深冻结井筒冻结段井壁设计研究[A];中国煤炭学会成立五十周年系列文集2012年全国矿山建设学术会议专刊(上)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄胜;高烈度地震下隧道破坏机制及抗震研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王琰;岩体—喷层支护结构一体化冻融试验及变形破坏规律的研究[D];中国地质大学;2011年
2 渠孟飞;省道303线巴朗山隧道围岩温度场及保温设计参数研究[D];西南交通大学;2012年
3 郝飞;寒区冻土公路隧道温度场特性研究[D];东北林业大学;2012年
4 陈传高;冻融岩石抗拉特性实验及水热力耦合分析及应用[D];西安科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 朱元林,D.L.卡皮;冻结粉砂的抗拉强度[J];冰川冻土;1986年01期
3 刘宗超,孙莉;溶液成冰与冻融电势[J];冰川冻土;1987年04期
4 蔡中民,朱元林,张长庆;冻土的粘弹塑性本构模型以及材料参数的确定[J];冰川冻土;1990年01期
5 余群,张招祥,沈震亚,陆海鹰;冻土的瞬态变形和强度特性[J];冰川冻土;1993年02期
6 李昆,王长生,陈湘生;三轴试验中深部冻土固结问题[J];冰川冻土;1993年02期
7 高向群;密度对各向同性冰雪应变率的影响[J];冰川冻土;1993年03期
8 俞祁治,朱元林,何平,张健明;冲量及含水量对冻结黄土冲击韧度的影响[J];冰川冻土;1995年S1期
9 黄茂桓,李纲,张家懿,金正妹;振动荷载下冰的变形实验研究[J];冰川冻土;1995年S1期
10 常小晓,马巍,盛煜,吴紫汪;试验条件对冻土力学指标的影响[J];冰川冻土;1995年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张全胜;杨更社;任建喜;;岩石损伤变量及本构方程的新探讨[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
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1 毛雪松;多年冻土地区路基水热力场耦合效应研究[D];长安大学;2004年
2 徐光苗;寒区岩体低温、冻融损伤力学特性及多场耦合研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张全胜;冻融条件下岩石细观损伤力学特性研究初探[D];西安科技大学;2003年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 丁建宁,温诗铸,孟永钢;切削刀具多层涂层的力学特性和耐磨性[J];摩擦学学报;2000年03期
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3 刘玉文;李祥平;李章;杨光;;工业铝合金LD10棒材的超塑性变形特性[J];材料科学与工艺;1989年02期
4 袁文生;闵学熊;;消振液压模锻锤的运动及力能分析[J];CMET.锻压装备与制造技术;1991年04期
5 任恩杰,后之明;大豆水法脱皮及其力学特性的研究[J];农业机械学报;1992年02期
6 杨桂;丛莉珍;尚葆如;刘方龙;;复合材料三维整体编织结构技术与特性[J];复合材料学报;1992年01期
7 阳佳中,杨骏六;岩盐溶腔渗透率研究的一些进展[J];西南民族大学学报(自然科学版);2004年01期
8 梅德庆;孔天荣;陈子辰;;基于神经元S型传递函数的磁流变阻尼器力学模型研究[J];功能材料;2006年05期
9 杨斌;练章华;王强;姚辉前;陈勇;;新一代旋转可膨胀管系统力学特性研究[J];石油机械;2007年09期
10 甄红锋;张继勋;刘志远;;高地应力条件下围岩破损区岩体力学特性研究[J];金属矿山;2008年07期
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1 李祖奎;赵金海;;深层岩石声学与力学特性测试与应用研究[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
2 宋卫东;刘海燕;宁建国;;钨合金力学性能及微观结构研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
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4 康立军;朱德仁;林崇德;蔡嘉芳;;综放开采控顶区顶煤结构力学特性研究[A];21世纪高效集约化矿井学术研讨会论文集[C];2001年
5 于飞;;徐村水电站溢洪道边坡3~#松散堆积体与基岩接触面的力学特性研究[A];云南省岩土力学与工程学会学术会议论文集[C];1997年
6 周围;童晓文;丁祖泉;;比较聚丙烯网片和雌性猪尿道壁力学特性:尿道下吊带术治疗SUI的力学机制[A];第四届长三角妇产科学术论坛暨浙江省2009年妇产科学术年会论文汇编[C];2009年
7 严拥庆;蔡中;钱玉芬;;L型曲的变化对多曲方丝弓(MEAW)力学特性的影响[A];第四军医大学口腔医院2004第七届全国口腔正畸学术会议论文汇编[C];2004年
8 杨小林;王树仁;王梦恕;;爆破对围岩力学性质和稳定性的影响[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
9 许蔚;姚学锋;张以河;;SiO_2/Epoxy纳米聚合物复合材料微纳观结构特征与力学特性的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
10 刘明霞;徐可为;;纳米多层膜塑性变形及其Hall-Petch表征[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 姗悦;旅游业看好古老岩石的拉动作用[N];鞍山日报 ;2006年
2 武卫政;在岩石上种树[N];人民日报;2007年
3 何屹;勇气号又盯上了岩石“米米”[N];科技日报;2004年
4 林展鹰;龙岩石油资金运转安全及时[N];中国石化报;2003年
5 实习生 蒋洪涛;任东:翻开岩石记忆,续写亿万年前的美丽[N];科技日报;2010年
6 孟群舒;金岩石:2008恰如“胎儿临产”[N];解放日报;2008年
7 满东广 李先昭;新沂:岩石上“长”出4万亩良田[N];新华日报;2009年
8 记者黄健能;明代红砂岩石龟藏身小山坡[N];广州日报;2009年
9 本报记者 冯飞;资本市场估值遵循“价无价”[N];证券时报;2004年
10 记者 李学华;土星卫星家族发现第60颗新成员[N];科技日报;2007年
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1 谭又华;细胞力学建模及其力学特性的表征[D];中国科学技术大学;2010年
2 张光莹;含分布裂缝岩石的弹性本构及波传播特性研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
3 袁德奎;半圆型防波堤水动力学特性数值模拟的理论、方法和应用[D];天津大学;2004年
4 金淼;板料成形中拉深筋的力学性能及影响因素研究[D];燕山大学;2000年
5 宋关斌;肝癌细胞力学特性及其与细胞周期的关系研究[D];重庆大学;2002年
6 刘巍;高温高压下几种岩石的弹性纵波速度及其动力学特征[D];中国地震局地质研究所;2002年
7 陈龙;碾压混凝土坝空间渐变力学特性及安全监控模型研究[D];河海大学;2006年
8 王俊光;水作用下油页岩力学特性及巷道支护技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
9 陈枫;岩石压剪断裂的理论与实验研究[D];中南大学;2002年
10 祝云华;钢纤维喷射混凝土力学特性及其在隧道单层衬砌中的应用研究[D];重庆大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程磊;冻结条件下岩石力学特性实验研究及工程应用[D];西安科技大学;2009年
2 李建清;型钢混凝土柱受力性能有限元分析[D];武汉大学;2005年
3 邵亚雄;三偏心金属密封蝶阀的力学特性分析及结构优化研究[D];西华大学;2007年
4 计招红;考虑应力路径变化的路基土的力学特性研究及工程应用[D];重庆交通大学;2008年
5 王龙庭;钻井连续管力学特性研究[D];中国石油大学;2008年
6 孙玉平;钢—混凝土叠合梁加劲梁悬索桥力学特性分析[D];西南交通大学;2005年
7 骆行文;循环荷载作用下再生混凝土力学特性试验研究[D];武汉理工大学;2006年
8 李红波;小麦茎秆力学特性的实验研究[D];太原理工大学;2005年
9 宋艳亮;大扭矩复合齿轮马达瞬态扭矩及实验研究[D];安徽理工大学;2006年
10 李建辉;粗合成纤维混凝土力学特性及其细观增强机理[D];北京工业大学;2006年
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