【摘 要】
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现新建矿井中多采用多圈管冻结技术来抵抗大地压，针对此本文采用某矿井下黏土层的土样进行了封闭条件下的冻胀试验，对比了单向、双向冻结模式对土体冻胀的影响，并对土体在冷端温度、含水率、干密度、外部荷载等单因素条件及多因素共同作用下的冻胀特征进行研究。 本文采用自行研制的多功能冻胀试验机进行冻胀试验，对冻胀试验过程中试样内部的温度场变化进行了数据采集与分析，发现双向冻结模式温度场最多可以比单向冻结模式早
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现新建矿井中多采用多圈管冻结技术来抵抗大地压，针对此本文采用某矿井下黏土层的土样进行了封闭条件下的冻胀试验，对比了单向、双向冻结模式对土体冻胀的影响，并对土体在冷端温度、含水率、干密度、外部荷载等单因素条件及多因素共同作用下的冻胀特征进行研究。
本文采用自行研制的多功能冻胀试验机进行冻胀试验，对冻胀试验过程中试样内部的温度场变化进行了数据采集与分析，发现双向冻结模式温度场最多可以比单向冻结模式早5小时稳定。对冻胀试验前后试样内部水分迁移做出简要分析得到，单向冻结模式下含水率峰值出现在试样高度约7cm处，双向冻结模式下试样高度约2cm与9cm处含水率达到最大值。
研究了两种冻结模式下冷端温度、含水率、干密度、外部荷载等单因素变化对土体冻胀率与冻胀力的影响，冻胀率与冻胀力随着冷端温度的降低、含水率与干密度的增大而增大，呈线性关系，随着外部荷载的增大而呈指数关系减小。建立了各因素影响的拟合公式。并对两种冻结模式对土体冻胀的影响进行了对比分析。
通过两种冻结模式下的冻胀率正交试验，得到了多因素共同作用时各因素对冻胀率影响的强弱程度，其中外荷载的影响最大，并得到了试验条件范围当冷端温度为-20℃、外荷载为0.4MPa、含水率为28％、干密度为1.74g/cm3时土体产生最大冻胀率。并通过对试验数据的多元回归分析，建立了两种冻结模式下的考虑冷端温度、含水率、干密度、外部荷载四种因素在内的冻胀预报模型，并且实测值与计算值拟合良好。
通过对两种冻结模式下冻胀试验完成后的试样进行的单轴抗压强度试验，得到了试样的单轴强度，其随着冷端温度及含水率的增大而线性增大。对比发现双向冻结模式下试样的单轴抗压强度大于单向冻结模式。
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