“大直径泥质软岩嵌岩灌注桩的荷载传递性状”讨论之一

笔者学习了刘松玉同志的“大直径泥质软岩嵌岩灌注桩的荷载传递性状”一文（载《岩土工程学报》１９９８年第４期,ｐｐ．５８～６１,以下简称“原文”）很有收获,但笔者对原文的概念、统计方法和结论有不同看法,提出来与作者商榷。１　关于泥质软岩的提法　　*（１）国标《岩土工程勘察规范》ＧＢ５００２１－９４岩石按强度分类可分为硬质岩石（抗压强度≥３０ＭＰａ）和软质岩石（＜３０ＭＰａ）,并指出硬质岩石的代表性岩石有花岗岩、石灰岩、石英砂岩、大理岩、硅质砾岩等;软质岩石（可分次软岩石和极软岩石）其代表性岩石有粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片岩、泥岩等。原文中表２桩端持力层为粉砂质泥岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥质砾     

武汉地区志留系坟头组砂岩特性研究

志留系坟头组地层在武汉地区分布广泛,区内以泥质粉砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩为主。在显微镜薄片鉴定、岩样描述和单轴抗压强度试验的基础上,分析了武汉地区坟头组地层中石英细砂岩及含岩屑石英砂岩的矿物组成及其工程性质,结果显示矿物组成中石英和长石含量高,饱和单轴抗压强度大,这些特征明显有别于坟头组泥岩。但它们外表相似,是定名中容易误判的原因,应将其判定为细砂岩而非泥岩。石英细砂岩及含岩屑石英砂岩的揭露,丰富了武汉地区坟头组地层的岩石种类及层序关系。根据坟头组下岩层中化石的种类及特征,武汉地区坟头组地层时代应为早志留系。     

安庆市“红层”地基承载力的评价

1引言“红层”这一名称最早由李四光提出,泛指侏罗纪至第三纪的红色陆相碎屑岩系。安徽红层主要分布在淮河以南及长江两岸的淮南、合肥、安庆、铜陵、宣城等地。安庆市广泛分布白垩纪的红层,岩性主要为紫红色的砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾砂岩、砾岩等,常交互成层,形成     

高应力泥质粉砂岩蠕变特性及长期强度研究

岩石在高应力状态下呈现蠕变特性是深埋硐室稳定性研究的热点问题之一。为研究高应力泥质粉砂岩蠕变特性及长期强度,采用分级增量加载方式,对泥质粉砂岩试样进行三轴压缩流变试验,试验表明:泥质粉砂岩在低应力状态下表现为黏弹性蠕变特征,高应力状态下呈现黏弹塑性蠕变特征。通过将高应力岩石蠕变的瞬弹、黏弹、黏塑性蠕变进行分离,建立稳态黏塑性蠕变速率与应力的函数关系,提出以稳态黏塑性蠕变速率的阈值应力作为高应力泥质粉砂岩的长期强度。研究表明,基于稳态黏塑性蠕变速率与应力的函数关系确定的高应力泥质粉砂岩的长期强度为单轴抗压强度的70.5%,该方法可以较好地解决高应力岩石长期强度求解的问题。     

水温对泥质粉砂岩物理力学性质的影响

通过对不同水温浸泡至饱和状态下的泥质粉砂岩开展单轴压缩破坏试验,获取岩石破裂全过程的力学参数,分别从宏观破裂图像、岩渣SEM微观观测图像出发,研究了含水及不同水温浸泡对岩石破裂的物理力学行为、微观与宏观破裂形态的影响。研究表明,泥质粉砂岩含水后,泥质粉砂岩的峰值强度、弹性模量、软化系数、微观结构等出现明显变化;当水温从常温(25 ℃)提高到50 ℃和100 ℃,泥质粉砂岩的微观结构变化较为明显,主要体现在随浸泡水温的提高,岩石微观颗粒饱满度增大、孔隙变小,岩石含水能力降低;随着浸泡水温的提高,峰值强度、弹性模量、软化系数等物理力学参数逐渐提高。     

循环荷载作用下岩石阻尼特性的试验研究

对2组红层泥质粉砂岩在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统上进行单轴4级循环加卸载试验.试验加载波形采用正弦波,频率3 Hz,循环应力幅值小于其平均抗压强度,单级应力幅值为30个振动循环,得到动弹性模量和阻尼比随动应变的变化规律.通过试验发现,泥质粉砂岩在循环荷载作用下的加卸载应力-应变曲线并不重合,而是形成一个封闭的滞回环,动应变相位始终滞后于动应力相位;滞回环在荷载反转处并非椭圆形,而是尖叶状,在该处岩石的塑性变形小,弹性变形响应迅速.随动应力幅值增加,泥质粉砂岩的动应变增加,动弹性模量随动应变增加线性递减,而阻尼比则线性递增.得到2组泥质粉砂岩的平均动弹性模量和阻尼比与动应变的相关表达式,其相关系数的平方R2均超过98%.岩石的不可逆塑性变形随动应变增加而增大,同时由循环荷载引起的损伤变形也逐渐增加.     

旋挖钻引孔结合铣槽机铣槽地墙成槽施工工艺

在含砾砂岩地层进行地墙施工时,由于含砾砂岩强度高,成槽机抓槽困难。受海相地层影响,含砾砂岩地层中含泥量高,泥质、钙质胶结,岩质软,仅用铣槽机铣槽存在糊齿、滑齿现象,工效低。提出一种先用旋挖钻引孔,再用铣槽机铣槽的施工工艺,大大提高了施工工效,具有施工速度快,施工成本低,施工工艺简单等优点,适用于含泥量高的含砾砂岩成槽施工。     

红层岩石微观特性与抗压强度关系试验研究

岩石的微观特性对其宏观力学性质具有重要影响,目前关于红层岩石微观结构与抗压强度的定量关系尚缺乏系统的研究。本文对四川屏山县红层岩石取样进行了单轴压缩试验,利用偏光显微镜和扫描电镜对其微观特性进行了观察。通过对红层砂岩、粉砂岩、泥岩的单轴抗压强度和微观特性的试验分析与对比,得出了红层岩石单轴抗压强度与矿物成分、矿物含量、胶结物类型等微观特性之间的一些函数关系。试验结果表明:石英和粘土矿物的含量对红层岩石的单轴抗压强度影响最大。石英含量与红层岩石单轴抗压强度呈现正相关,粘土矿物含量与红层岩石单轴抗压强度呈负相关。当矿物含量基本相同时,岩石内颗粒分布均匀的岩石单轴抗压强度明显高于颗粒分布不均匀的岩石。     

含砾粉质粘土中粗颗粒对抗剪强度影响的研究

滑带土为含砾粉质粘土的土质滑坡,其滑带土抗剪强度参数受粗颗粒影响较大,而滑坡勘查工程通常只做直剪试验而很少进行三轴试验,由于土的直剪试验受环刀尺寸的限制,试验时常筛除含砾粉质粘土中的粗颗粒,导致试验结果与真实值存在偏差。因此,根据原状含砾粉质粘土级配配制不同粒径的饱和土样进行三轴剪切试验,并结合剔除原状土粗颗粒的饱和土样进行快剪试验,分析含砾粉质粘土中粗颗粒对其抗剪强度的影响。试验结果表明:随着逐级减小粗颗粒粒径,含砾粉质粘土的黏聚力呈现先增大后减小的变化趋势,内摩擦角则呈现逐渐减小的变化趋势,对比不同粒径下黏聚力和内摩擦角的变化量,为浏阳地区滑坡工程设计中所需岩土参数提供一定的参考价值。     

含水状态下T2b2泥质粉砂岩蠕变特性试验研究

针对三峡库区软岩的变形特性问题,对不同含水状态下T2b2紫红色泥质粉砂岩的蠕变特性展开试验研究.从桃树垭隧道现场采集新鲜的T2b2泥质粉砂岩,进行四种含水状态下T2b2泥质粉砂岩的单轴蠕变试验,获得不同含水状态下五级荷载的单轴应变-时间曲线,得到蠕变随应力水平变化及含水条件变化的一些基本规律和特征.结果表明:对于任何一...     

Empirical methods for determining shaft bearing capacity of semi-deep foundations socketed in rocks

Semi-deep foundations socketed in rocks are considered to be a viable option for the foundations in the presence of heavy load imposed by high-rise structures, due to the low settlement and high bearing capacity. In the optimum design of semi-deep foundations, prediction of the shaft bearing capacity, rs, of foundations socketed in rocks is thus critically important. In this study, the unconfined compressive strength(UCS), qu, has been applied in order to investigate the shaft bearing capacity. For this, a database of 106 full-scale load tests is compiled with UCS values of surrounding rocks, in which 34 tests with rock quality designation(RQD), and 5 tests with rock mass rating(RMR). The bearing rocks for semi-deep foundations include limestone, mudstone, siltstone, shale, granite, tuff, granodiorite, claystone, sandstone, phyllite, schist, and greywacke. Using the database, the applicability and accuracy of the existing empirical methods are evaluated and new relations are derived between the shaft bearing capacity and UCS based on the types of rocks. Moreover, a general equation in case of unknown rock types is proposed and it is verified by another set of data. Since rock-socketed shafts are supported by rock mass(not intact rock), a reduction factor for the compressive strength is suggested and verified in which the effect of discontinuities is considered using the modified UCS, qu(modified), based upon RMR and RQD in order to take into account the effect of the rock mass properties.     

关于三峡库区周边坡体岩石特性的考察

岩石强度的载荷速率相关性与岩石的时间相关性特性及粘弹性性质密切相关,而且强度的栽荷速率相关性越大,越容易发生蠕变破坏。对于坡体来说,如果构成坡体的岩石的时间相关性很显著．那么即使在比较低的应力下仅施加一点载荷,也容易发生变形。针对三峡库区周边滑坡多发,采集了组成滑坡坡体的4类主要岩石-泥岩、灰岩、泥质砂岩及砂岩。通过室内岩石力学强度试验,获得了不同岩石的强度特性曲线及表示载荷速率相关性的参数n。利用一个试件通过载荷速率交替变换获得了不同应变速率下的应力-应变曲线,从而根据强度的变化率不仅获得了峰值强度的载荷速率相关性,而且还求得了残余强度的载荷速率相关性。在单轴压缩试验中,残余强度的n值与峰值强度的n值有较大的差异,但在三轴压缩试验中两者的差异却不太明显。而且在气干状态下,不管是峰值强度还是残余强度的n值均随着围压的增加而增加。     

一维动静组合加载下砂岩动力学特性的试验研究

 基于对深部岩石承受高地应力并在动力开挖扰动下发生破坏这一问题的科学认识,利用改造的劈裂霍普金森压杆动静组合加载试验装置,开展一维动静组合加载下砂岩的动力学特性试验研究。选取无轴压和3个典型轴压水平4种情形,开展不同应变率下的冲击试验。研究结果表明,相同应变率下岩石对外界冲击的响应受轴压比影响很大,冲击强度会随着轴压比的增加出现先增加后减小的趋势,在轴压比为0.6～0.7时达到最大值。相同轴压下,冲击强度会随着应变率的增加而增加,呈现指数函数关系。在一定的轴压比范围内,随着入射能的递增,岩石在加载破坏试验中先后会经历“吸收能量–释放能量–吸收能量”3个阶段。这3个阶段可以较好的解释高应力下岩石的动态强度递增、岩爆发生和诱导致裂三者之间的互相转化机制,对深部岩石工程的实践可以提供理论上的指导。     

Water-induced variations in mechanical properties of clay-bearing rocks

This study presents the results obtained from laboratory tests carried out on different types of clay-bearing rock collected from various parts of Turkey, to quantify the effects of water content on mechanical properties of the rocks, and to develop a method for estimating the rock strength and deformability at any water content based on physical properties. For this purpose, in addition to physical properties of the rock types collected, needle penetration resistance, uniaxial compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity were determined on a number of specimens with different water contents. The results suggest that with increasing the water content the reductions in the uniaxial compressive strength, modulus of elasticity and tensile strength are up to 90%, 93% and 90%, respectively, from oven-dried to saturated conditions. Based on a series of empirical models developed and the comparisons between the experimentally determined mechanical properties and those predicted from the models, it is concluded that the suggested models seem to be very practical tools to estimate the mechanical properties of the clay-bearing rocks at any water content using the coefficients related to some physical properties of the rock material such as dry unit weight, water absorption by weight and porosity. In addition, needle penetration test is particularly suitable for such rocks to indirectly estimate their uniaxial compressive strength.     

Research on unloading nonlinear mechanical characteristics of jointed rock masses

Geological environments of rock mass projects are always very complicated, and further investigations on rock mechanical characteristics are needed. There are considerable distinctions in rock mechanical characteristics under unloading and loading conditions. A series of tests are conducted to study the stress-strain relationship of rock masses under loading and unloading conditions. Also, the anisotropy, the size effect, and the rheological property of unloading rock mass are investigated. The tests presented in the paper include model test and granite rheological test, which are conducted considering geological condition, rock mass structure, in-situ stress field of the permanent shiplock of the Three Gorges Project. The main differences between loading and unloading rock masses are stress paths, yield criteria, deformation and strength parameters, etc.. Different structural plane directions affect unloading rock mass evidently. With increasing size, the tensile strength, the compressive strength, the deformation modulus, the Poisson’s ratio and the anisotropy of rock mass all decrease. For sandstone samples with parallel bedding planes, the cohesion c increases but the internal friction angle ? decreases under unloading condition when compared with the values under loading condition. While for samples with vertical bedding planes, the trend is adverse. The rheological property of rocks has close relationship with the tensile stresses of rock masses. When the sandstone samples are tested under high stress condition, their rheological properties are very obvious with the unloading of confining pressure, and three typical rheological stages are shown. Rheological rate changes with the variations in axial stress and confining pressure.     

动静组合载荷下卸荷岩石力学特性分析

为研究深部地下工程围岩开挖卸载后又受到动力扰动的力学行为,利用动静组合加载SHPB试验系统对砂岩试件进行静载荷加卸载后再冲击试验。试验过程中,先对岩石试件施加不同的三轴载荷,围压按2,4,6,8 MPa加载,轴向载荷加载到对应三轴静载抗压强度的95%左右,再分别卸载至对应三轴静载抗压强度的20%,30%,60%,70%,80%和90%,然后沿轴向进行同一幅值的冲击载荷试验。试验结果表明：当岩石加卸载到对应三轴静载抗压强度的90%左右,岩石均匀化假设不太适用;动静组合载荷下岩石试件抗压强度随围压增大而增大,当围压不变时,随轴向静压增大出现先增大后减小的趋势;岩石破坏吸收的冲击能随轴向静压的增大逐渐减少,随围压增大而增加。     

不同含水率泥质粉砂岩破裂声发射特性试验研究

以干燥、自然和饱和含水3种典型状态的泥质粉砂岩为研究对象,进行单轴压缩破坏全程声发射检测试验,研究了3种状态下岩石破裂的力学和声发射特性的不同。研究结果表明:含水使得泥质粉砂岩软化,且峰值应力和弹性模量均随含水率的增加而减小,变形特征由脆性逐渐向延性转化;声发射累计事件数、声发射事件率峰值、声发射累计绝对能量、声发射绝对能率峰值等声发射参数均随含水率的增加而减少,即含水使得泥质粉砂岩损伤破裂程度减小,破裂全程能量释放水平降低;根据试验所得声发射累计事件数和累计绝对能量随时间变化曲线,得出含水率使得泥质粉砂岩由“突发型”的脆性破坏向“平稳型”的延性破坏过渡。     

水泥改良泥质红砂岩抗压强度试验研究

研究表明,经改良后的红砂岩用作路基筑料可大大改善其物理和工程性质,提高道路路基的使用耐久性.本文借助已在露天崩解的泥质红砂岩,并通过室内击实实验和无侧限抗压强度实验,重点研究不同水泥掺入量对无侧限抗压强度的影响,提出改良露天崩解泥质红砂岩的较佳水泥掺量.     

水库运行期岸坡消落带红砂岩抗剪与抗压强度劣化机制

目前在水库运行期岸坡消落带环境条件模拟方面,对消落带岩石在库水位周期性升降条件下宏观强度劣化规律进行研究时,主要侧重于"湿干"交替作用环境条件的单一模拟,鲜见对水库运行期岸坡消落带岩石所处的岸坡应力、"湿干"交替和库水渗透综合作用的真实环境条件进行模拟。自主研发了能模拟岸坡应力、"湿干"交替和库水渗透综合作用环境的水库岸坡消落带软岩三轴试验系统,以三峡库区马家沟滑坡红砂岩为研究对象,开展红砂岩的单轴、三轴压缩试验,并分析了岩石试样的破坏模式;同时,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试方法,获得红砂岩的微细观结构和黏土矿物成分随"湿干"交替作用次数增加的变化规律。研究结果表明:红砂岩的峰值抗压强度随"湿干"交替作用次数增加逐渐劣化,其中前4次"湿干"交替过程中,峰值抗压强度劣化幅度较大;第6～8次"湿干"交替过程中,劣化幅度逐渐减小。随"湿干"交替作用次数的增加,红砂岩的黏聚力也逐渐下降,第1～4次"湿干"交替过程中,黏聚力的下降幅度较大;第6～8次"湿干"交替过程中,黏聚力的下降幅度明显减小。随"湿干"交替作用次数的增加,红砂岩的内摩擦角有所降低,但变化规律不明显。红砂岩中的黏土矿物因水化反应产生不均匀膨胀、收缩,导致碎屑矿物颗粒之间的胶结作用遭到一定程度的弱化,在宏观上表现为抗剪强度、抗拉强度的劣化;抗剪强度、抗拉强度的劣化使得红砂岩在轴向荷载的作用下更容易发生破坏,是导致峰值抗压强度发生劣化的直接原因,而红砂岩中胶结物胶结作用的变弱是红砂岩峰值抗压强度发生劣化的根本原因;同时,渗透压对峰值抗压强度、抗剪强度的劣化具有一定程度的促进作用。研究成果可为水库运行期岸坡稳定性动态分析与评价提供科学的依据。