水平梯度诱发的深部人工冻土非均质效应研究

发布时间：2020-12-19 02:41

　　深厚复杂含水地层中立井井筒施工,冻结法是首选。冻结壁是冻结凿井工程中的核心,当冻结温度场稳定后,冻结壁中温度场在空间上分布是不均匀的—温度梯度。伴随冻结深度增加,冻结壁厚度急剧增大,温度梯度诱导的冻土非均质效应对冻结壁稳定的影响日益突出。针对该问题,考虑冻结凿井工况,以深部人工冻土为载体,通过实验方法与测试技术创新,深刻揭示出梯度诱导的冻土非均质效应与其力学机理。基于课题组新进研制的FHCA-300温度梯度冻土实验机,建立了筒形冻土试样试验方法和水平温度梯度调控策略,温度梯度控制精度≤±0.05℃/cm。建立了基于外腔径向位移为0和实际排水量与理论排水量相等两个准则的筒形试样静止土压力系数试验方法。实测静止土压力系数与圆柱试样接近相同。基于K₀DCGF方法成功开展了4种水平温度梯度条件下筒形冻土试样的加卸荷试验。水平温度梯度对冻土强度具有弱化效应,但是其弱化程度低于竖直温度梯度。卸荷路径条件中水平温度梯度冻土强度要低于加荷路径。水平温度梯度冻土试样破坏形态表现为整体均匀径向膨胀,由于冰的粘滞性作用导致冻土表面未能出现宏观剪切带。考虑K₀DCG... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冻结壁局部开裂Figure1-1Localcrackingoffrozenshaft

硕士学位论文基于新近研发的温度梯度冻土试验机，研究提高水平温度梯度控同冻结条件下冻土中水平梯度实现效果，完善先固结—后冻结K0DCGF）方法，开展有压环境中水平梯度筒形冻土试样试验分析深部人工冻土形成过程，研究不同水平梯度、加卸载路径条力—应变关系，强度规律和破坏特征。基于颗粒流程序 PFC2D，构建水平梯度深部人工冻土离散元试验数值实现过程，宏观水平梯度的细观参数化实现方法等。在获得的非均质效应与室内试样试验相同基础上，在细观层面上配位数、损伤分布等，通过宏观和细观两个尺度综合表征梯度值试样的强度特性和变形破坏方式及特征与非均质度间的相互技术路线如图 1-2 所示：

图 2-1 试验系统示意Figure 2-1 Schematic diagram of testing system图 2-2 试验系统Figure 2-2 Testing system


本文编号：2925095