鄂尔多斯深部富水砂岩冻结强度的试验研究

研究冻结条件下深部岩石的力学特征,对西部超深立井冻结壁厚度以及掘进段高的设计具有重要意义.本文以鄂尔多斯某立井冻结工程为背景,以深部富水地层中典型的中砂岩为研究对象,基于细观放大图像分析了岩石的粒径和孔洞分布特征.在-5℃、-10℃、-15℃条件下对冻结中砂岩进行了三轴压缩试验,并在26℃、-10℃和-20℃条件下进行了巴西劈裂试验.试验结果表明:冻结中砂岩的抗压强度随着温度的降低而线性增加,增加幅度最大为27.29％,但随着围压的增加,温度的影响有所减弱;冻结中砂岩内摩擦角φ和黏聚力c也随温度降低而增加,最大增加幅度分别为12.54％和18.69％;温度从26℃降至-10℃,中砂岩抗拉强度从0.73 MPa增至1.59 MPa,增加118.18％,但当温度继续降低,抗拉强度变化较小.中砂岩强度在冻结后随着温度的降低而增加,但增加幅度有限,此类地层中冻结壁厚度设计以满足封水效果为主,立井中心温度不必过低.