深部膨脹性黏土層凍結溫度場的分布與凍脹力形成規律

作者：楊青,榮傳新

摘要：防止凍結管斷裂是深部膨脹性黏土層在凍結壁形成過程中的一項亟待解決的課題。針對淮南礦區某礦副井深部膨脹性黏土層,通過熱力耦合計算分析,研究了其凍結溫度場分布與凍脹力形成規律。結果表明:凍結152天、236天時,黏土層凍結壁平均溫度分別為-14.42℃、-16.58℃,細砂層凍結壁平均溫度分別為-15.86℃、-17.32℃,黏土層凍結壁平均溫度比同時期細砂層高1.44℃、0.74℃。黏土層凍結壁平均厚度分別為8.92m、10.25m,細砂層凍結壁平均厚度分別為9.54m、10.77m,黏土層凍結壁平均厚度比同時期細砂層小0.62m、0.56m。細砂較膨脹性黏土易于凍結。凍結90天時,黏土層外、中、內圈三圈凍結管平均凍脹力約為同時期細砂層的1.1倍。凍結151天時,黏土層三圈凍結管圍成的凍結壁內平均凍脹力均達到初始地應力的81.1%,是同時期細砂層的1.16倍。凍結236天時,細砂層內圈管的凍脹力為3.91MPa,比中圈管3.72MPa大了5.11%,而黏土層內圈管的凍脹力為4.81MPa,比中圈管4.74MPa大了1.48%。黏土層三圈凍結管圍成的凍結壁內平均凍脹力均達到初始地應力的88.6%,是同時期細砂層的1.28倍。深部膨脹性黏土層及與細砂層界面處凍脹力均存在顯著的不均勻性,最大凍脹力的主要位置與實際工程中掘進時的斷管處基本對應,不均勻凍脹力是造成凍結管斷裂的重要原因。

發文機構：滁州學院土木與建筑工程學院 安徽理工大學土木建筑學院

關鍵詞：膨脹性黏土熱力耦合溫度場凍脹力expansive claythermo-mechanical couplingtemperature fieldfrost heaving force

分類號： TU443[建筑科學—巖土工程]P642.14[建筑科學—土工工程]