王 磊，秦 越，赵 涛，苏宏明，陈世官

(西安科技大学 建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054)

0 引 言

中国西部(陕西、宁夏、甘肃、新疆、青海和内蒙古西部)矿区多为侏罗系煤层，巨厚白垩系富水砂岩，成岩时间短，表现出大孔隙、低强度、弱胶结等物理力学特性，并呈现明显的各向同性特征[1-3]。为止水、提高软弱围岩强度，立井施工多采用冻结法[4-7]。在井筒掘砌过程中，爆破和机械凿岩造成冻结壁围岩损伤，且爆破作业应力波反复作用导致围岩损伤不断累积，直至内部裂隙贯通破坏，引发透水、涌水等工程事故，严重影响正常施工并造成重大损失。因此，研究循环冲击荷载作用下井筒冻结基岩段的损伤累积效应对冻结凿井安全掘进设计具有重要意义。

国内外学者从白垩系砂岩孔隙特征、软化特性以及静态和动态力学特性方面开展了系统研究。杨更社、吕显州等就西部白垩系富水软岩静力学特性进行系统性研究，指出这类软岩在未冻结状态下强度低，冻结状态下抗压强度、弹性模量、粘聚力等显著提高，岩石由延脆性转变为脆性[8-14]。汪仁和、徐颖及朱杰等通过高围压固结、低温冻结后再加卸载的试验方法，发现白垩系冻结软岩存在起始临界应力阈值，提出冻结软岩黏弹塑非线性蠕变本构模型，根据现场实测数据求得模型关键参数[15-17]。赵增辉等通过三轴压缩试验和等效应变原理，得出砂岩在三轴压缩下损伤变量的演化规律，建立泥岩残余阶段变形统计损伤本构模型[18-20]。……