深部膨胀性黏土层冻结温度场的分布与冻胀力形成规律

作者：杨青; 荣传新^*

来源：冰川冻土, 2020, 42(03): 878-888.

• 膨胀性黏土
• 热力耦合
• 温度场
• 冻胀力

防止冻结管断裂是深部膨胀性黏土层在冻结壁形成过程中的一项亟待解决的课题。针对淮南矿区某矿副井深部膨胀性黏土层,通过热力耦合计算分析,研究了其冻结温度场分布与冻胀力形成规律。结果表明:冻结152天、236天时,黏土层冻结壁平均温度分别为-14.42℃、-16.58℃,细砂层冻结壁平均温度分别为-15.86℃、-17.32℃,黏土层冻结壁平均温度比同时期细砂层高1.44℃、0.74℃。黏土层冻结壁平均厚度分别为8.92m、10.25m,细砂层冻结壁平均厚度分别为9.54m、10.77m,黏土层冻结壁平均厚度比同时期细砂层小0.62m、0.56m。细砂较膨胀性黏土易于冻结。冻结90天时,黏土层外、中、内圈三圈冻结管平均冻胀力约为同时期细砂层的1.1倍。冻结151天时,黏土层三圈冻结管围成的冻结壁内平均冻胀力均达到初始地应力的81.1%,是同时期细砂层的1.16倍。冻结236天时,细砂层内圈管的冻胀力为3.91MPa,比中圈管3.72MPa大了5.11%,而黏土层内圈管的冻胀力为4.81MPa,比中圈管4.74MPa大了1.48%。黏土层三圈冻结管围成的冻结壁内平均冻胀力均达到初始地应力的88.6%,是同时期细砂层的1.28倍。深部膨胀性黏土层及与细砂层界面处冻胀力均存在显著的不均匀性,最大冻胀力的主要位置与实际工程中掘进时的断管处基本对应,不均匀冻胀力是造成冻结管断裂的重要原因。

• 单位
  建筑工程学院; 滁州学院; 安徽理工大学