Resumen

Las características mecánicas del hielo congelado a alta presión constituyen una base para el diseño de paredes congeladas en el subsuelo, la perforación de capas gruesas de permafrost y hielo, y el sondeo del hielo extraterrestre. El control continuo del estado de tensión de la muestra desde la congelación hasta el ensayo es esencial para el estudio experimental de la respuesta mecánica in situ del hielo congelado a alta presión. En este contexto, desarrollamos una técnica de preparación para congelar agua a presión en una muestra de hielo cilíndrica estándar en una celda triaxial. Mediante un análisis teórico, se fabricó una muestra de agua cilíndrica con dimensiones precisas y un fuerte sellado utilizando tubos termorretráctiles, tapas de extremo seccionales y un cilindro de montaje. Se diseñó un dispositivo de montaje para introducir la muestra de agua en la célula triaxial sin que se deformara. Para hacer frente a la irregularidad de la superficie lateral de la muestra de hielo resultante causada por la expansión por congelación, propusimos un método de presurización en el que el volumen del medio de confinamiento se controla para restringir la deformación radial de la muestra, y la presión axial sobre la muestra se mantiene constante; así, la expansión por congelación se desarrollará a lo largo de la dirección de la altura mediante la liberación de la presión de expansión. A partir del análisis de la deformación de la muestra y de las simulaciones numéricas por elementos finitos, se obtuvo el método de control de los campos de temperatura de la muestra y del medio de confinamiento, y se produjo la muestra de hielo cilíndrica estándar que satisface los requisitos de precisión geométrica. La comparación de las muestras de hielo congeladas por diferentes métodos de congelación mostró que el control de la temperatura media del medio de confinamiento y la congelación unidireccional de la muestra son necesarios para mejorar la precisión dimensional de la muestra de hielo.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:muestra de hielo cilíndrica, muestra de hielo, hielo congelado, célula triaxial, hielo cilíndrico estándar, comparación de hielo, medios, respuesta mecánica in situ, muestra, muestra de agua cilíndrica
• Keywords:cylindrical ice sample, ice sample, frozen ice, triaxial cell, standard cylindrical ice, comparison of ice, media, situ mechanical response, sample, cylindrical water sample