收藏本站
《西安科技大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

岩石冻融力学实验及水热力耦合分析

刘楠  
【摘要】: 针对寒区日益增长的工程需要,围绕冻结岩石问题,以冻融力学实验为基础,系统研究岩石在冻融循环条件下的损伤力学特性;以寒区大型岩体隧道工程为背景,研究相应的多场耦合数学模型,进行冻融环境下隧道围岩温度场及应力场数值分析。 从工程现场选取红砂岩和页岩两种典型岩石,加工成标准试件,对两种岩石进行了开放饱水状态下冻融循环试验,设定一次冻融循环温度变化范围为-20℃~+20℃。提出了红砂岩和页岩的两种冻融损伤劣化模式为片落模式和裂纹模式,分析了两种岩石的冻融损伤劣化及冻融破坏行为;对不同含水状态(干燥和完全饱和)和经历不同冻融次数(0,5,10,20,40,60,100次)后的岩样进行单轴压缩试验,记录了岩石冻融循环后的变形、强度变化规律,分析了这两种岩石的冻融耐久性。结果表明:红砂岩的抗压强度及弹性模量均随冻融循环次数的增加而降低,而页岩在最初20次冻融循环内强度及弹性模量有所下降,在20~100次冻融循环后,逐渐趋于稳定;岩石经历冻融循环作用后,相同轴压下的轴向应变增大;红砂岩弹性模量及单轴压缩强度与冻融次数的关系可用二次多项式拟合,而页岩可用指数函数拟合。 根据隧道围岩单温度场方程,以青海省大坂山岩体隧道工程为例,用大型通用有限元软件模拟了在升温→降温→升温→降温的冻融循环条件下隧道围岩温度场分布规律;介绍了寒区隧道冻胀力,研究了寒区岩体温度场、水分场及应力场耦合数学模型,最后用有限元方法计算了寒区岩体隧道冻胀力。研究表明:冻融环境下,隧道内壁附近区域更容易受地面温度变化、开放通风对流的影响,温度及应力变化都比较剧烈;在寒区隧道设计及施工中必须考虑围岩冻胀力的影响;为减少寒区隧道冻融灾害,应采取良好的保温措施以减少洞内外气温与围岩间的热交换,有效控制冻融圈的范围。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU458

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 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
中国硕士学位论文全文数据库 前1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
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 朱元林,吴紫汪,何平,马巍;我国冻土力学研究新进展及展望[J];冰川冻土;1995年S1期
4 朱元林,彭万巍,王显耀,蔡中民;应变率及温度对冻结黄土抗拉强度的影响[J];冰川冻土;1995年S1期
5 赖远明,吴紫汪,朱元林,廖全荣;大坂山隧道围岩冻融损伤的CT分析[J];冰川冻土;2000年03期
6 张玉军;热—水—应力耦合弹塑性二维有限元程序的研制[J];焦作大学学报;2005年01期
7 李宁,程国栋,徐学祖,朱元林;冻土力学的研究进展与思考[J];力学进展;2001年01期
8 陈湘生;冻土力学之研究——21世纪岩土力学的重要领域之一[J];煤炭学报;1998年01期
9 李金玉,曹建国,徐文雨,林莉,关遇时;混凝土冻融破坏机理的研究[J];水利学报;1999年01期
10 杨更社,蒲毅彬,马巍;寒区冻融环境条件下岩石损伤扩展研究探讨[J];实验力学;2002年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 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
2 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
3 李慧军;冻结条件下岩石力学特性的实验研究[D];西安科技大学;2009年
4 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢涛,袁文忠,蒋泽中,帖卉霞;嵌岩抗拔桩抗拔承载力试验研究[J];四川建筑科学研究;2002年04期
2 蒋泽中,谢涛;超大群桩基桩竖向承载力试验研究[J];四川建筑科学研究;2003年01期
3 巩妮娜;刘西拉;;从结构工程的角度看混凝土在冻融循环下的破坏标准[J];四川建筑科学研究;2005年06期
4 唐光普;刘西拉;;基于唯象损伤观点的混凝土冻害模型研究[J];四川建筑科学研究;2007年03期
5 张晓忠;张胜民;李世民;;土层锚杆预应力损失原因分析与补偿对策研究[J];四川建筑科学研究;2009年05期
6 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
7 刘朝明;周惠明;李春牛;;水下冲孔灌注桩在工程中的应用[J];安徽地质;2009年03期
8 徐浩亮;王鉴;吴竞;韩金平;;被动土压力在位移效应下的分析计算与改进[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年01期
9 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
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王立成;;不同特性混凝土冻融循环后双轴压压统一强度准则[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 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
3 张强林;王媛;;岩体THM耦合模型控制方程建立[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
4 赵淑萍;马巍;郑剑峰;常小晓;;冻结粉土的动蠕变强度[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
5 陈柏生;胡时胜;马芹永;涂智溢;;冻土动态力学性能的实验研究[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
6 吕晓聪;许金余;张龙;张磊;;大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(上册)[C];2009年
7 陈柏生;马芹永;涂智溢;胡时胜;;冻土动态力学性能的实验研究[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
8 王立久;王丹江;;混凝土的冻融破坏研究现状[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
9 李永强;刘钢;钱国华;李建军;;多年冻土区不良冻土地质现象及其对铁路工程的危害[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 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
3 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
4 周明涛;植被混凝土冻融效应试验研究[D];武汉大学;2010年
5 刘卫东;改性聚丙烯纤维混凝土的工程性能研究[D];东华大学;2010年
6 孟巧荣;热解条件下煤孔隙裂隙演化的显微CT实验研究[D];太原理工大学;2011年
7 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
8 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
9 严耿升;干旱区土质文物劣化机理及材料耐久性研究[D];兰州大学;2011年
10 韩春鹏;石灰处治土路基冻融作用特性研究[D];东北林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 王晓磊;邯郸粉质粘土Duncan-Chang模型及应力—应变归一化研究[D];河北工程大学;2010年
4 郑敏;深厚砂基水闸消能防冲设施抗浮分析研究[D];华南理工大学;2010年
5 许成承;尾矿堆积坝稳定性及溃坝砂流的数值模拟研究[D];南昌大学;2010年
6 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
7 谷延凤;复合土钉在深基坑支护中的应用研究[D];河北农业大学;2011年
8 邢喜旺;北赵引黄拱形渡槽桥台桩基承载力三维非线性有限元分析[D];太原理工大学;2011年
9 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
10 马中华;水平荷载作用下冻土中桩—土动力相互作用的数值模型试验[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
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 丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,廖全荣;CT技术应用于岩石实验动态观测的新进展[J];冰川冻土;2000年03期
3 潘华;邱洪兴;;基于损伤力学的混凝土疲劳损伤模型[J];东南大学学报(自然科学版);2006年04期
4 王立久;袁大伟;;关于混凝土冻害机理的思考[J];低温建筑技术;2007年05期
5 朱建明,徐秉业,任天贵,高谦;基于三轴压缩试验的破裂岩损伤演化方程的建立[J];工程地质学报;2000年02期
6 张玉军;;模拟冻-融过程的热-水-应力耦合模型及数值分析[J];固体力学学报;2009年04期
7 邹超英;赵娟;梁锋;巴恒静;;冻融环境下混凝土应力-应变关系的试验研究[J];哈尔滨工业大学学报;2007年02期
8 徐小巍;金伟良;赵羽习;段安;;不同环境下普通混凝土抗冻试验研究及机理分析[J];混凝土;2010年02期
9 周志云;李强;孙敏;;基于热力学平衡的混凝土冻融变形机理分析[J];混凝土;2011年01期
10 商怀帅,宋玉普,覃丽坤;普通混凝土冻融循环后性能的试验研究[J];混凝土与水泥制品;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王利;岩石弹塑性损伤模型及其应用研究[D];北京科技大学;2006年
2 徐彬;大型低温液化天然气(LNG)地下储气库裂隙围岩的热力耦合断裂损伤分析研究[D];西安理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王俐;不同初始含水率红砂岩冻融损伤的试验研究及其机理分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
2 徐珂;混凝土—岩体两体损伤破坏及变形规律的研究[D];西华大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郎林智;贾海梁;郭义;;砂岩冻融破坏机理及冻融力学性质研究初探[J];水电能源科学;2012年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
1 董如何,肖必华,方永水;正交试验设计的理论分析方法及应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
2 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
3 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
4 邱国庆,E.张伯伦,I.伊斯坎达;莫玲粘土冻结过程中的离子迁移、水分迁移和冻胀[J];冰川冻土;1986年01期
5 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
6 童长江;我国冻土融化压缩性研究[J];冰川冻土;1988年03期
7 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
8 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
9 王家澄,程国栋,张宏鼎,刘继民;饱水砂土反复冻融时成冰条件的试验研究[J];冰川冻土;1992年02期
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 陈湘生;;复杂应力状态下人工冻结粘土的本构关系[A];地层冻结工程技术和应用——中国地层冻结工程40年论文集[C];1995年
2 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
3 任建喜;;冻结裂隙砂岩单轴压缩损伤特性CT试验[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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3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
2 付国成;桥梁基础工程冻土墙设计的流变理论研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
3 李栋伟;高应力下冻土本构关系研究及工程应用[D];安徽理工大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金汉平;岩石变形的特性及其时间因素(续)[J];力学学报;1977年01期
2 张拴宏;对磁组构在岩石变形分析应用中若干问题的思考[J];华南地质与矿产;1999年04期
3 刘俊来,刘正宏,徐仲元,陈华;上部地壳岩石变形与方解石质岩石的低温流动[J];世界地质;2000年03期
4 陈通;黎源;;岩爆的分析与研究[J];科协论坛(下半月);2008年05期
5 申剑坤;秦柳;张良华;;压力衰竭对储层岩石影响的现状报告[J];国外油田工程;2010年09期
6 刘俊来;上部地壳岩石流动与显微构造演化——天然与实验岩石变形证据[J];地学前缘;2004年04期
7 祖烨;郭文武;;岩石声发射信号AR模型谱分析[J];人民长江;2006年11期
8 赵中岩;压溶——一个重要的地质变形机制[J];岩石学报;1986年04期
9 曾正文,马瑾,刘力强,刘天昌;岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义[J];地震地质;1995年01期
10 陈柏林,董法先;江西大背坞地区韧性剪切带中岩石变形与矿物变化的关系[J];矿物岩石;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵阿兴;;一种快速测定岩石长期抗压强度的实验方法及应用[A];第二届全国工程地质力学青年学术讨论会论文集[C];1992年
2 肖建华;;岩石的多相本构方程及其物性参数与几何形态的演化[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年
3 郑亚东;;岩石变形的最大有效力矩准则——奉献给敬爱的王仁老师[A];仁厚笃实的一生——王仁先生纪念文集[C];2002年
4 马胜利;雷兴林;刘力强;马瑾;;影响岩石变形中微破裂时空分布的因素及其地震学意义[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
5 刘力强;陈国强;刘培洵;陈顺云;马瑾;;岩石变形实验热红外观测系统[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
6 赵兴东;唐春安;;单轴压缩条件下非均匀性对裂纹扩展的影响[A];第一届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2005年
7 刘文斌;孙殿卿;;关于岩石变形及破坏与时间变化规律的研究[A];中国地质科学院文集(1981)[C];1983年
8 王艳梅;刘宝林;贾苍琴;;岩石细观力学试验方法研究综述[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年
9 单仁亮;薛友松;张倩;;岩石动态破坏的时效损伤本构模型[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
10 付小敏;邓荣贵;;典型岩石应力-应变全过程变形的试验研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 刘碧玛;我国地质流体作用研究获重要成果[N];科技日报;2001年
2 黄璜;西南石油局博士后科研工作站5名博士出站[N];中国石化报;2009年
3 本报记者 黄文 通讯员 陈捷;李长洪 培养学生“判”“逆”思维[N];中国教育报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金解放;静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D];中南大学;2012年
2 杨红伟;循环载荷作用下岩石与孔隙水耦合作用机理研究[D];重庆大学;2011年
3 秦本东;煤层顶板石灰岩和砂岩高温膨胀特性及力学特性的试验研究[D];长安大学;2010年
4 宫凤强;动静组合加载下岩石力学特性和动态强度准则的试验研究[D];中南大学;2010年
5 阳仿勇;变形介质气藏流固耦合渗流理论及应用研究[D];西南石油学院;2005年
6 宋艳波;低渗气藏岩石变形渗流机理及应用研究[D];中国地质大学(北京);2005年
7 柴文革;围压卸载条件下花岗岩损伤演化与破坏试验研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
8 傅晏;干湿循环水岩相互作用下岩石劣化机理研究[D];重庆大学;2010年
9 陈芳;高坝坝区硬脆性裂隙岩体的流变强度时效模型及工程应用研究[D];山东大学;2012年
10 李云祯;高孔岩石局部化变形理论研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 李墨潇;岩石单轴压缩破裂过程中声发射信号特征初探[D];武汉理工大学;2011年
3 石飞;循环加载条件下岩石单轴压缩与直接拉伸力学特性的研究[D];昆明理工大学;2012年
4 姚鹏;炸药与岩石的匹配分析研究[D];武汉理工大学;2011年
5 陈国强;岩石变形与电磁辐射的实验研究[D];中国地震局地质研究所;2009年
6 袁小平;基于细观力学的岩石弹塑性损伤模型研究[D];中国地质大学(北京);2012年
7 陈忠;岩石直接拉伸与压缩循环加载试验与变形特性的研究[D];昆明理工大学;2011年
8 李占海;动态扰动触发高静应力岩石发生破裂的研究[D];东北大学;2008年
9 张向阳;金川二矿区深部岩石力学性及岩石流变损伤分析[D];中南大学;2010年
10 何浩宇;岩石力学特性与其声发射分形维关系研究[D];武汉理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026