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低温岩体有多种工程背景,而至今人们对冻岩问题研究非常不足。针对冻岩问题,论文以试验研究为基础,采用理论分析与数值计算相结合的方法,对低温花岗岩和人工制作的含节理水泥砂浆试样,开展大量低温(-10℃-50℃)试验研究,为未来我国地下岩洞LNG储库的科学建造、安全运营和长期稳定性提供基础试验资料和技术支持。主要研究内容如下: 从工程现场取典型岩石(花岗岩),进行不同冻结温度(-10℃--50℃)和不同含水状态(干燥和完全饱和)下压缩试验(三轴)。分析岩石的变形破坏规律,干燥和饱和状态抗压强度,三轴剪切强度参数c,()值随温度的变化关系,并给出相应的拟合关系式。试验表明:岩体的抗压强度与围压、含水状态、温度等因素有关。花岗岩粘聚力随温度降低明显增大;内摩擦角几乎不受温度影响。 在岩样不足情况下,人工制作含节理水泥砂浆试样。试验表明:节理面的存在对岩体的强度及破坏属性影响明显。 采用数值计算方法,建立大量缺陷岩体的数值模型,模拟低温环境含缺陷岩体破坏形式、剪切带分布及其演化规律。涉及的温度场和应力场的相互作用,采用间接祸合分析,先施加温度场计算,并将分析结果作为应力分析的边界条件施加,很好地模拟了岩石的破坏属性。