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摘要
冻结法是深厚富水基岩煤矿立井的有效施工方法，白垩系砂岩具有强度低、胶结弱、遇水软化的特点，广泛分布于中国西部煤矿建井施工中，研究冻结砂岩的长期强度对立井冻结壁稳定性评价和冻结设计提供科学的理论依据。以白垩系饱和冻结砂岩为试验对象，开展不同温度(+20、-10、-20℃),不同围压(0、2、4、6 MPa)条件下的三轴蠕变力学试验。根据蠕变试验结果，基于应变等时曲线簇和稳态蠕变速率与应力水平的关系两种模型分别计算冻结砂岩的长期强度，探讨两种模型的优劣性，并将三轴强度与长期强度对比定量分析。研究结果表明：体积应变等时曲线簇的拐点比轴向应变、径向应变等时曲线的拐点更为明显，而且其对应力水平和时间的反应更敏感；稳态蠕变速率-应力曲线的拐点计算的长期强度，存在着数值偏小的误差；确定体积应变等时曲线簇法计算冻结砂岩长期强度更为合理。依据确定的计算方法，得到+20、-10、-20℃温度下砂岩的蠕变长期强度分别为同条件下三轴压缩强度的45.7%～50.7%、41.8%～53.4%和51.5%～67.1%,结果将为确定与预测白垩系富水冻结砂岩长期强度及蠕变荷载作用下可能发生破坏的时间提供科学的指导意义。
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