摘要：为探索低温和加载作用对陇东地区深厚富水白垩系砂岩的变形破坏特征的影响,利用MTS-815伺服岩石力学试验机和扫描电镜开展了不同岩性(中粒砂岩和粗粒砂岩)砂岩在不同温度(-30、-20、-10、-5、25℃)和围压(0、4、6、8 MPa)下单轴、三轴压缩试验和微观结构测试,对饱和白垩系砂岩的冻结-加载变形、破坏特征及内部机制进行了系统分析。结果表明,砂岩试样峰前孔隙压密变形较显著,且中粒砂岩更甚,温度降低和围压增大均可减弱压密变形而提高刚度和强度;试样峰后扩容变形明显。随着温度的升高,试样弹性模量E、剪切模量G及体积模量Kv均呈先快速、后缓慢的非线性衰减规律,且相同条件下中粒砂岩总是低于粗粒砂岩;泊松比μ和拉梅常数λ的变化规律与其相反;这些变形指标与温度的关系可由统一的指数模型较好表征。负温冻结时,中粒砂岩的冻胀破坏强于粗粒砂岩,呈横向开裂和点状凸起破坏;加载条件下试样破坏模式受岩性、温度和围压影响显著。两种冻结砂岩的变形破坏差异性内在机制是由其颗粒、孔隙等宏微观结构特征决定的。研究结果将为西部寒区软岩力学研究和煤矿冻结井筒设计提供参考。

摘要：为解决人工冻结技术在西部井筒穿越白垩系富水地层的技术难题，以甘肃新庄矿风立井冻结工程为背景，通过室内物理力学试验、现场实测及有限元数值模拟，对冻结状态下白垩系地层岩石的热物性及力学特性进行研究，探讨凿井期冻结壁的受力机制，重点分析白垩系冻结壁的冻结压力变化规律和成因，对比测温孔与冻结壁径向温度的实测与模拟结果，拟合得出冻结壁受混凝土水化热的影响范围为440～480 mm。研究结果为丰富我国岩石力学的基础理论研究起到积极作用，也可对西部冻结法凿井的优化设计和安全稳定性研究提供依据。

摘要：针对巷道锚固范围内出现离层,引发锚杆脱粘失效的问题,基于围岩变形中全长黏结型锚杆的荷载传递机理,分析离层作用对锚杆的影响,建立含有离层的系统锚杆受力分析模型,研究岩体离层下锚杆受力特性及失效机制。研究结果表明:离层会对锚杆产生附加应力,系统锚杆在离层作用下锚固界面剪应力及杆体轴力迅速增大,且界面容易发生脱粘滑移;在离层位置处,界面剪应力发生跳跃,轴力最大值从中性点位置转为离层处;离层位置对锚杆的受力特性有一定影响,离层发生在中性点附近时,产生的不利影响最大。研究结果为易发生离层的巷道锚固支护设计提供理论参考。

摘要：体积比热与岩石含水率密切相关,但相关领域涉及较少,且含水率对体积比热影响没有形成系统的研究。对取自工程现场的2种粒径白垩系砂岩进行室内试验,测试含水率对体积比热的影响及变化机理。研究结果表明:常温下2种粒径白垩系砂岩的体积比热均随着含水率的不同而呈现不同的现象,随着含水率的增大其体积比热缓慢减小。分析了常温条件下岩石含水率与体积比热的关系,为在白垩系地层使用冻结法施工提供了有价值的参考经验。

摘要：为了解决我国西部白垩系富水基岩冻结法凿井的技术难题,采用振弦式传感器对甘肃某矿风立井基岩冻结压力及界面温度进行实测分析,研究了凿井期白垩系基岩冻结压力的变化规律、成因及不均匀性等。结果表明：凿井期间冻结压力分为快速上升、急速增长、缓慢升高、趋于稳定4个阶段;在同一水平其具有明显的不均匀性,且影响因素较多;其最终稳定值达1.708~2.047MPa,小于西部基岩同深度最大理论经验值,也小于东部冲积层冻结压力上限值pω;两壁界面温度急速上升后快速降低,30 h内各点达最高温42.4~59.4℃,同一点处前后降温差高达51.86~71.3℃,极不利于冻结壁和井壁的安全稳定;沿用东部的设计方法和经验,导致井壁过厚,易因温度应力产生环向裂隙,故西部煤矿立井井壁结构设计和施工仍存在可优化空间。

摘要：在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析2个代表性水平层位温度的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律。研究表明:外壁浇筑后即出现温度迅速增长阶段,两监测层位在1.5 d内温度上升幅度最大可达68.4℃,且粗粒砂岩受水化热影响的温度上升速率大于细粒砂岩;大量水化热使两监测水平保持了较长的正温养护时间,对外壁混凝土早期强度增长有利;同时,释放的水化热使冻结壁出现大范围升温以至局部融化(融化深度达305 mm),对冻结壁的强度造成不利影响。通过分析和探讨水化热对井壁及冻结壁的影响规律,对西部白垩系地层井筒冻结工法设计与施工具有重要意义。

摘要：宁正煤田煤层上覆巨厚白垩系富水岩层,井筒多采用冻结法施工。由于对该岩层冻结温度场扩展特性以及冻结壁受水化热影响范围等缺乏研究,导致冻结设计不合理、冻结壁交圈时间预判不准确等问题。针对上述问题,以宁正煤田新庄煤矿风井为背景,通过现场实测和数值模拟,对该矿井白垩系砂岩地层冻结温度场扩展特性、外井壁混凝土水化热对冻结壁的影响开展了研究。实测结果表明：砂岩地层冻结初期温度快速下降,平均降温速率达0.23℃/d,冻结锋面的发展速率达21.08 mm/d;混凝土水化热对冻结壁温度场的影响大,冻结壁的融化深度范围为440～480mm,距离外井壁50 mm的3#测点温度升高了33.6℃,平均升温速率达到了2.6℃/d。通过对数值模拟与实测结果比较发现：砂岩地层冻结壁扩展速度、井帮温度等参数值基本一致,能很好地预测冻结壁温度场变化规律。

摘要：针对陕北延安黄土地区某水库初期蓄水后岸坡滑塌问题,对72处岸坡点进行勘查与分析,发现库区塌岸集中在黄土岸坡和土-岩组合岸坡,岸坡破坏模式以坍塌型为主,其次为滑塌型及滑移型;并从地形地貌、地质、水文、水库运行方式等因素对塌岸影响机制进行探讨,采用Geo-studio软件对库区两种典型岸坡在天然和暴雨工况下的稳定性进行数值模拟,结果表明在设计正常蓄水位848.00 m下岸坡稳定系数介于0.691~0.865,处于不稳定状态;采用卡丘金图解法对库区长期塌岸进行预测,提出了最终塌岸宽度、塌岸占地面积及塌方量等,可为黄土水库安全运行、预防水库塌岸及保护地质环境等提供参考。

摘要：为掌握我国西部白垩系富水基岩的热物理特性,采用基于瞬态平面热源技术的Hot-Disk热常数分析仪对不同温度（-30℃、-20℃、-10℃、-5℃、0℃、10℃、27℃）、不同含水（干燥、微量含水、大量含水、饱水）、不同粒径（中粒、粗粒）白垩系砂岩的热导率λ进行了测试。结果表明：饱水砂岩热导率λ随温度降低而先增大后略有减小并趋于稳定,-10℃时达峰值3.375 W/m·K;砂岩热导率λ随含水率ω增加呈先增大后减小趋势,λ的范围在0.368-2.242 W/m·K之间,当ω=6.282%-7.539%时热导率λ较大,此时中砂岩最大热导率可达2.242 W/m·K;常温下,相同含水的非饱和白垩系粗砂岩热导率总大于中砂岩0.254~0.284W/m·K,其中粗、中砂岩平均孔隙度分别为15.169%、21.863%,说明非饱和时砂岩孔隙度越小、颗粒粒径越大则热导率越大。可为西部白垩系地层深厚富水基岩煤矿立井冻结设计提供科学的理论依据。

摘要：为解决西部白垩系富水地层冻结法凿井的技术难题,采用振弦传感器和热电偶对甘肃某矿风立井外壁竖筋、环筋受力与冻结压力的变化规律和成因以及外壁温度场的变化等进行实测。结果表明,外壁竖筋先受压后受拉,最大拉应力达81.711 MPa,环筋均受压,最高为-42.113MPa;冻结压力达1.098-1.724 MPa,但远小于东部冲积层限值;外壁浇筑后急剧升温,最高为62.3℃,随后迅速降低并低于-10℃,同一点前后温差在70℃以上;井壁设计过于保守,施工进度慢、成本高,对西部立井井壁设计施工需进一步优化。