花岗岩分布广泛、强度高，是低温液化天然气（LNG）地下存储的理想介质。然而LNG形成的极端低温（-162℃）使得花岗岩岩体性质发生改变，影响储库安全。为了探究超低温下花岗岩力学特性，开展了-90℃～-165℃低温环境下干燥和饱和花岗岩单轴压缩试验、热膨胀测试以及微观观察。试验结果表明，当温度从-90℃降低到-165℃时，饱和花岗岩的抗压强度和弹性模量分别提高31.1%,24%，干燥状态花岗岩的弹性模量提高了12.8%，而抗压强度变化不明显。力学强度提升主要原因在于随着温度的降低，干燥花岗岩因为自身矿物结构低温收缩导致内部颗粒胶结作用增强；饱和花岗岩由于含有孔隙水，遇低温冻结成冰，使岩石空隙与裂纹黏结得更加紧密，岩石内部结构更为致密。通过试验数据建立了岩石线膨胀系数与温度的负相关经验关系式，嵌入到COMSOL的热-力耦合模型中，实现了低温LNG储库长期稳定性分析。随着运营年限增加和温度降低，岩石产生冻胀效应，岩层间发生挤压变形，导致地表出现隆起风险，同时这项研究也对地下岩体空间工程发展具有重要意义。

花岗岩分布广泛、强度高，是低温液化天然气（LNG）地下存储的理想介质。然而LNG形成的极端低温（-162℃）使得花岗岩岩体性质发生改变，影响储库安全。为了探究超低温下花岗岩力学特性，开展了-90℃～-165℃低温环境下干燥和饱和花岗岩单轴压缩试验、热膨胀测试以及微观观察。试验结果表明，当温度从-90℃降低到-165℃时，饱和花岗岩的抗压强度和弹性模量分别提高31.1%,24%，干燥状态花岗岩的弹性模量提高了12.8%，而抗压强度变化不明显。力学强度提升主要原因在于随着温度的降低，干燥花岗岩因为自身矿物结构低温收缩导致内部颗粒胶结作用增强；饱和花岗岩由于含有孔隙水，遇低温冻结成冰，使岩石空隙与裂纹黏结得更加紧密，岩石内部结构更为致密。通过试验数据建立了岩石线膨胀系数与温度的负相关经验关系式，嵌入到COMSOL的热-力耦合模型中，实现了低温LNG储库长期稳定性分析。随着运营年限增加和温度降低，岩石产生冻胀效应，岩层间发生挤压变形，导致地表出现隆起风险，同时这项研究也对地下岩体空间工程发展具有重要意义。

花岗岩分布广泛、强度高，是低温液化天然气（LNG）地下存储的理想介质。然而LNG形成的极端低温（-162℃）使得花岗岩岩体性质发生改变，影响储库安全。为了探究超低温下花岗岩力学特性，开展了-90℃～-165℃低温环境下干燥和饱和花岗岩单轴压缩试验、热膨胀测试以及微观观察。试验结果表明，当温度从-90℃降低到-165℃时，饱和花岗岩的抗压强度和弹性模量分别提高31.1%,24%，干燥状态花岗岩的弹性模量提高了12.8%，而抗压强度变化不明显。力学强度提升主要原因在于随着温度的降低，干燥花岗岩因为自身矿物结构低温收缩导致内部颗粒胶结作用增强；饱和花岗岩由于含有孔隙水，遇低温冻结成冰，使岩石空隙与裂纹黏结得更加紧密，岩石内部结构更为致密。通过试验数据建立了岩石线膨胀系数与温度的负相关经验关系式，嵌入到COMSOL的热-力耦合模型中，实现了低温LNG储库长期稳定性分析。随着运营年限增加和温度降低，岩石产生冻胀效应，岩层间发生挤压变形，导致地表出现隆起风险，同时这项研究也对地下岩体空间工程发展具有重要意义。

为获得超低温冻土抗压强度预测模型,探究超低温状态下冻土的物理性质及力学性质的变化,对含水率19%, 22%, 25%和28%的低液限黏土土样进行-180°C～-10°C的单轴压缩强度试验,并测量-80°C～-10°C土样的未冻水含量,建立基于WOA-BP神经网络和BP神经网络的预测模型,探究含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度关系.预测结果表明:含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度存在复杂的非线性关系,特别是在-180°C～-80°C区间内,现有的线性拟合公式已无法准确预测该区间内冻土抗压强度;基于WOA-BP神经网络预测模型的整体预测效果较好,其绝对误差平均值为1.167 MPa,相对误差平均值为7.62%, BP神经网络预测模型的绝对误差平均值为8.462 MPa,相对误差平均值为47.99%.基于鲸鱼优化算法的BP神经网络预测模型预测误差明显小于BP神经网络预测模型及线性拟合值,更接近实测值.该预测模型具有较高精确度,能有效解决超低温冻土抗压强度与其影响因素间复杂的非线性关系,可为人工冻结技术在地层应急工程中的应用提供参考.

为获得超低温冻土抗压强度预测模型,探究超低温状态下冻土的物理性质及力学性质的变化,对含水率19%, 22%, 25%和28%的低液限黏土土样进行-180°C～-10°C的单轴压缩强度试验,并测量-80°C～-10°C土样的未冻水含量,建立基于WOA-BP神经网络和BP神经网络的预测模型,探究含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度关系.预测结果表明:含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度存在复杂的非线性关系,特别是在-180°C～-80°C区间内,现有的线性拟合公式已无法准确预测该区间内冻土抗压强度;基于WOA-BP神经网络预测模型的整体预测效果较好,其绝对误差平均值为1.167 MPa,相对误差平均值为7.62%, BP神经网络预测模型的绝对误差平均值为8.462 MPa,相对误差平均值为47.99%.基于鲸鱼优化算法的BP神经网络预测模型预测误差明显小于BP神经网络预测模型及线性拟合值,更接近实测值.该预测模型具有较高精确度,能有效解决超低温冻土抗压强度与其影响因素间复杂的非线性关系,可为人工冻结技术在地层应急工程中的应用提供参考.

为获得超低温冻土抗压强度预测模型,探究超低温状态下冻土的物理性质及力学性质的变化,对含水率19%, 22%, 25%和28%的低液限黏土土样进行-180°C～-10°C的单轴压缩强度试验,并测量-80°C～-10°C土样的未冻水含量,建立基于WOA-BP神经网络和BP神经网络的预测模型,探究含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度关系.预测结果表明:含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度存在复杂的非线性关系,特别是在-180°C～-80°C区间内,现有的线性拟合公式已无法准确预测该区间内冻土抗压强度;基于WOA-BP神经网络预测模型的整体预测效果较好,其绝对误差平均值为1.167 MPa,相对误差平均值为7.62%, BP神经网络预测模型的绝对误差平均值为8.462 MPa,相对误差平均值为47.99%.基于鲸鱼优化算法的BP神经网络预测模型预测误差明显小于BP神经网络预测模型及线性拟合值,更接近实测值.该预测模型具有较高精确度,能有效解决超低温冻土抗压强度与其影响因素间复杂的非线性关系,可为人工冻结技术在地层应急工程中的应用提供参考.

地下交通、煤炭开采等工程常遇砂土交错和地下水极为丰富的软弱地层施工难题,可利用液氮使土体处在超低温冻结状态以达到土层稳定和加固的目的,因此,探究超低温冻土的抗压强度对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义。为揭示超低温冻结黏土单轴抗压力学性质变化规律,对含水率为17%,20%,23%的土样进行–10℃–180℃的单轴压缩试验。结果表明:冻土温度高于–80℃时,呈弹塑性破坏,低于–80℃时,呈脆性破坏;冻土抗压强度随温度降低,先呈线性增加,当温度低于–80℃后强度基本稳定,并对温度与冻土抗压强度进行拟合,拟合效果较好;含水率在17%23%,冻土抗压强度随含水率增加而增大,冻土弹性模量随温度降低呈上升趋势,且含水率越高弹性模量越大。最后,对比分析了4种应力–应变方程对超低温冻土关系的适用性,发现幂函数和双曲线公式拟合超低温冻土应力–应变关系精度较低,拟合效果并不理想;复合幂指数模型对弹塑性破坏过程拟合精度较好,并能准确地描述该过程的屈服和破坏情况,但对于脆性破坏段的应力–应变曲线并不适应,因此该模型有一定的局限性;黏弹塑性方程对冻土应力–应变关系...

地下交通、煤炭开采等工程常遇砂土交错和地下水极为丰富的软弱地层施工难题,可利用液氮使土体处在超低温冻结状态以达到土层稳定和加固的目的,因此,探究超低温冻土的抗压强度对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义。为揭示超低温冻结黏土单轴抗压力学性质变化规律,对含水率为17%,20%,23%的土样进行–10℃–180℃的单轴压缩试验。结果表明:冻土温度高于–80℃时,呈弹塑性破坏,低于–80℃时,呈脆性破坏;冻土抗压强度随温度降低,先呈线性增加,当温度低于–80℃后强度基本稳定,并对温度与冻土抗压强度进行拟合,拟合效果较好;含水率在17%23%,冻土抗压强度随含水率增加而增大,冻土弹性模量随温度降低呈上升趋势,且含水率越高弹性模量越大。最后,对比分析了4种应力–应变方程对超低温冻土关系的适用性,发现幂函数和双曲线公式拟合超低温冻土应力–应变关系精度较低,拟合效果并不理想;复合幂指数模型对弹塑性破坏过程拟合精度较好,并能准确地描述该过程的屈服和破坏情况,但对于脆性破坏段的应力–应变曲线并不适应,因此该模型有一定的局限性;黏弹塑性方程对冻土应力–应变关系...

地下交通、煤炭开采等工程常遇砂土交错和地下水极为丰富的软弱地层施工难题,可利用液氮使土体处在超低温冻结状态以达到土层稳定和加固的目的,因此,探究超低温冻土的抗压强度对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义。为揭示超低温冻结黏土单轴抗压力学性质变化规律,对含水率为17%,20%,23%的土样进行–10℃–180℃的单轴压缩试验。结果表明:冻土温度高于–80℃时,呈弹塑性破坏,低于–80℃时,呈脆性破坏;冻土抗压强度随温度降低,先呈线性增加,当温度低于–80℃后强度基本稳定,并对温度与冻土抗压强度进行拟合,拟合效果较好;含水率在17%23%,冻土抗压强度随含水率增加而增大,冻土弹性模量随温度降低呈上升趋势,且含水率越高弹性模量越大。最后,对比分析了4种应力–应变方程对超低温冻土关系的适用性,发现幂函数和双曲线公式拟合超低温冻土应力–应变关系精度较低,拟合效果并不理想;复合幂指数模型对弹塑性破坏过程拟合精度较好,并能准确地描述该过程的屈服和破坏情况,但对于脆性破坏段的应力–应变曲线并不适应,因此该模型有一定的局限性;黏弹塑性方程对冻土应力–应变关系...

为了探讨高寒冰缘区的藓类植物在超微水平的抗寒机制,该文对一号冰川下不同基质两种藓类植物水中土生的金黄银藓(Anomobryum auratum)和岩面土生的刺叶墙藓(Tortula desertorum)在常温、超低温胁迫和经胁迫后的恢复状态的超微结构进行对比。结果表明:室温下藓类植物叶肉细胞结构完整、清晰。-80℃超低温胁迫处理后叶肉细胞的超微结构的变化为两种藓类植物叶肉细胞大多数未出现质壁分离,但会出现质壁结构模糊,细胞质收缩;细胞器遭到破坏甚至解体的情况;淀粉粒、脂滴和液泡数量大大增加。在室温恢复过程中,线粒体数量增加,各个细胞器结构比超低温胁迫状态下完整性增加。根据该文的亚显微结构的分析推测这些变化是为了适应细胞迅速恢复生理功能,-80℃超低温胁迫没有完全使藓类植物丧失生理功能,还可以进行恢复。岩面土生刺叶蔷藓的叶细胞胞壁厚度为1 100～1 300 nm,大于水中土生金黄银藓的叶细胞胞壁厚度(200～700 nm),刺叶墙藓叶细胞胞壁比金黄银藓更厚,分析推断刺叶墙藓细胞器的抗胁迫能力也更强。综上结果表明:一号冰川的这两种藓类植物抗寒能力极强,它们独特的抗寒机制不仅与超微结构下...