饱水软岩力学性质软化的试验研究与应用

软岩遇水后力学性质软化规律的研究,是水–岩相互作用研究的重要课题之一,在重大工程的设计与实践中具有重要意义。通过对华南地区广为分布的红色砂岩、泥岩及黑色炭质泥岩等几种不同类型的典型软岩在不同饱水状态的试验设计和力学性质测试,重点探讨了软岩软化的力学规律性。试验按照天然状态、饱水1,3,6和12个月等饱水时间点进行采样分析,测定其不同饱水时间点的单轴抗压强度、劈裂抗拉强度、抗剪强度及其随饱水时间的变化规律。结果表明:软岩与水相互作用后,其抗压强度、抗拉强度及抗剪强度变化的定量表征关系一般服从指数变化规律,各力学强度指标将随着饱水时间的延长而不断降低,最终将趋向稳定;6个月的饱水时间点为软岩力学强度趋于稳定的临界点。以此研究获得的软岩参数为基础,采用非线性有限元强度折减法对广东省东深供水改造工程中BIII2边坡稳定性进行了分析计算,结果表明:在塑性应变区贯通前,该边坡主断面的稳定性系数为0.83,说明BIII2边坡处于不稳定状态。这与实际边坡所处的状态非常一致。表明该试验研究结果用于工程计算中具有较好的意义,亦可为华南地区类似工程的设计、施工和长期稳定性分析等提供具有重要价值的参考。     

泡沫混凝土在桥梁主桥与引桥间软连接填筑的应用

南水北调中线工程总干渠焦作城区段—焦东路桥主桥与引桥之间搭板下软连接,采用泡沫混凝土材料填筑,结合现场快速施工方法,7天完成9000m3填筑量。完工后检验,泡沫混凝土填筑整体性好,无侧向压力,抗压强度完全满足设计要求(顶面80cm以内≥0.8MPa,顶面80cm以下≥0.6MPa),达到了减荷、控制沉降的目的,保证了焦东路桥的顺利通车,具有良好的施工效果。与碎石土或石渣土等低压缩性土相比,采用泡沫混凝土填筑具有施工简便、填筑速度快、节约工期、重量轻、强度高、填筑密实及工后沉降极小、防止桥头跳车病害、减少工后维修等特点。     

嵊州市城隍山软岩隧洞工程设计与施工实例

介绍了嵊州市城隍山软岩隧洞工程设计与施工实例。工程实践表明,在粉砂岩、泥岩等软岩或极软岩层中利用新奥法开挖隧洞,从设计到施工的整个实施过程,结合现场实际工程地质条件情况,通过适时支护和监测手段,是可以达到预期效果的。     

挤压性大变形隧道围岩基本特性的试验研究

本文通过室内试验方法,研究成兰铁路(跃龙门隧道至松潘隧道区间)千枚岩隧道围岩工程地质特性。千枚岩隧道围岩抗压强度不同于规范软岩定义要求,含碳质石英比例较高的碳质千枚岩、石英千枚岩抗压强度不低,达到或接近硬岩的标准。绢云母千枚岩抗压强度则低于软岩定义的强度下限。强度与加载方位角和变质程度有关,且表现显著的各向异性。强度等工程力学参数随线路方向呈不同的分布规律。实验成果对研究成兰铁路软岩隧道大变形机制、建立大变形分级和预报体系等提供重要的地质依据。     

软岩在混凝土面板堆石坝设计施工中的应用研究

通过对贵州某软岩混凝土面板堆石坝坝体3种软岩分区方案数值模拟,对比结果分析软岩填筑混凝土面板堆石坝的断面优化和施工时软岩使用的原则。研究结果表明,在满足坝体应力变形合理和遵循一定施工手段的基础上,尽可能增大软岩使用范围,以达到断面分区最优化来保证大坝安全、经济及环保。     

建基岩体摩擦系数对重力坝抗滑稳定影响分析

本文以重庆地区某重力闸坝为实例,介绍了混凝土与建基岩体摩擦系数对重力坝抗滑稳定影响.。通过对坝基泥岩进一步的岩石力学试验证明了试验方法方法和试验条件的不同对软岩力学参数的影响是十分显著,在试验基础上考虑坝基岩体地质代表性和软岩的具体特点,将混凝土与泥岩的抗剪摩擦系数由0.42提高至0.55,用重力坝抗滑稳定分析软件对抗滑稳定计算分析较为敏感的摩擦系数f值进行了计算,结果安全系数大大提高。根据水工建筑物大坝设计相关规范要求,在不改变大坝使用功能条件下,对大坝结构进行了优化并采纳应用,节约工程投资20%左右。     

含崩解软岩红层材料路用工程特性试验研究

红层软岩成分复杂而且部分岩类具有崩解特性,导致其工程性质复杂和不稳定。对组成红层软岩的各种岩类进行的化学成分、物理性质、耐崩解性等试验表明:组成红层软岩的各种岩石化学成分、矿物含量、物理力学性质、水理性质等差异较大,因各种岩类混杂,工程中很难区别对待。通过对试验结果的深入分析,给出了崩解后红层软岩路用工程特性指标间的相互关系式,并指出完全崩解后的红层材料性质稳定,压实度达到95%的崩解后红层材料填筑体的物理力学指标可满足其作为路基填料的要求。某高速公路工程应用及现场试验和工后观测结果表明,经一定程序处理后的红层软岩可作为路基填料,若采取适当的施工工艺可大大缩短工期。     

武汉绿地中心大厦大直径嵌岩桩现场试验研究

武汉绿地中心大厦高636 m,基底平均压力达1500 k Pa,开展了桩径为1200 mm,有效桩长25.9~33.6 m,以较硬岩(微风化砂岩)和软岩(中—微风化泥岩)为桩端持力层共4组嵌岩桩承载力静载荷试验,并对桩身轴力与变形进行了量测。试验表明:4根试桩Q–s曲线皆为缓变型,极限承载力不小于45000 k N,对应工程桩桩顶标高沉降为9.7~10.8 mm,桩端沉降为2.4~2.8 mm,桩顶沉降的90%为桩身压缩量。软岩嵌岩桩与较硬岩嵌岩桩的侧摩阻力分布曲线及承载特性存在显著差异。四根试桩的端阻比介于45.3%~58.7%。软岩嵌岩桩的实测桩端阻力大于基岩单轴抗压强度,采用桩基规范方法计算将低估其实际承载力。本工程4根试桩均表现出较好的承载与变形控制能力,静载试验结果为本工程嵌岩桩设计提供了依据,同时为武汉地区大承载力嵌岩桩实践与理论研究提供了有益参考。     

典型软岩深基础端阻力计算方法探讨

软岩深基础端阻力值计算问题一直工程界较为关注的问题,目前我国规范一般采用单轴抗压强度frc乘以折减系数（远小于1）计算软岩端阻力值,但其远小于载荷试验值。大量工程实践表明,规范考虑的折减系数偏小,实际工程甚至存在端阻力测试值大于其单轴抗压强度frc值。旁压试验曲线与载荷试验曲线出现的直线段和弯曲段类似,用其试验参数确定的软岩端阻力值与实际值较为相符。主要探讨根据软岩各类试验强度参数计算其深基础端阻力的方法,单轴抗压强度、三轴试验参数和标准贯入度击数等参数计算的软岩端阻力值,但仅可作为工程勘察建议参考的初设值,在积累足够地区经验后,可用于二级或荷载不大的一级建筑物软岩端阻力设计值;载荷试验值是端阻力设计计算最为可靠的依据,通过对比试验后,旁压试验参数用于计算软岩端阻力设计值也较为可靠。     

红层软岩环境下某站场高填方工程设计

红层软岩是一种特殊岩土,具有抗压强度低、易风化、遇水易软化、崩解、膨胀、填筑密实度对含水量很敏感等特点,大量的红层地区填料工程实践表明,红层地区软岩填料在填方工程中引发的边坡病害问题非常严重.论文结合工程实例,对这类填方工程的填筑工艺和边坡防护设计进行分析探讨,总结相应工程经验,以供类似工程参考.     

基于盾构掘进参数的岩石可切割性模糊识别

 基于重庆越江隧道盾构掘进参数和模糊识别原理,对岩石的可切割性进行研究。对典型泥岩和砂岩进行现场点荷载强度试验,利用数据采集、存储系统,获取与典型泥岩和砂岩相应的盾构刀盘推力及掘进速率,并运用多元回归分析方法建立典型泥岩和砂岩地层下的盾构掘进速率预测模型,并构建盾构掘进速率特性空间,依据岩性对空间进行划分,用掘进速率表征相应岩石的可切割性。将样本岩石的掘进速率与典型岩石的掘进速率之差定义为距离,利用模糊识别原理,建立掘进速率与归一化距离的对应关系,获得样本岩石掘进速率对典型岩石的掘进速率的隶属度,从而建立岩石可切割性识别函数。重庆越江隧道沿线围岩以泥岩、砂岩及泥岩夹砂岩交互变化为特征,属于软岩～中硬岩系列,岩石软硬变化范围不是很大。因此,将岩石可切割性划分为软、中软及中硬三个级别,对掘进过程中岩石的可切割性进行识别。识别结果是隧道施工阶段工程地质勘察报告的有益补充,增强了盾构掘进控制的科学性和准确性,为预测刀具磨损和确定换刀时机提供了科学的参考依据。     

钢渣矿渣复合粉在路面混凝土中的应用

以钢渣、矿渣磨细粉按不同比例双掺作为混凝土掺和料,用于设计抗折强度5.0 MPa的路面混凝土中。结果表明,采甩钢渣、矿渣微粉比例1:1,掺量在30%并掺加适量激发剂时,混凝土28 d抗折强度达到5.90 MPa,抗压强度达到54.2 MPa,完全满足应用要求。     

软弱层对层状复合泥岩体力学特性影响研究

为研究软弱层对层状复合泥岩体力学性质的影响规律,有效提高层状复合泥岩体力学参数的可靠性,考虑到现场很难完整取得含软弱层的层状泥岩体试件,采取室内压制办法制作具有规则层状特征的泥岩试样,然后对其进行单轴和三轴压缩试验,对比分析各试样的强度、变形特性。试验结果表明:当软弱层厚度比变化时,层状复合泥岩体的强度、变形、弹性模量均随之发生规律性变化;上软下硬型层状泥岩与含软弱夹层层状泥岩试样的单轴抗压强度和弹性模量均随软弱层厚度的增加而非线性降低;轴向应力损失率分析表明,软弱层显著降低了硬层泥岩强度,降幅达70%以上;在三轴压缩试验条件下,层状泥岩的承载能力均有不同程度的提高。层状泥岩的粘聚力和内摩擦角随夹层厚度的增加而减小。试验结果对区域性软岩地基的设计和施工具有一定指导意义。     

混凝土面板堆石坝软岩坝料填筑技术研究

混凝土面板堆石坝在土石坝中发展非常迅速,软岩筑坝又是混凝土面板堆石坝的新课题。软岩分布占地球表面岩石50％以上,故研究软岩筑坝技术有广阔前景和巨大的经济效益。以重庆的鱼跳、江西的大坳、云南的茄子山3个混凝土面板堆石坝为依托工程,针对软岩筑坝中普遍关心的填筑质量、压实密度及细化板结等问题进行了现场试验研究,通过分析和总结从中找出了软岩筑坝中填筑的规律性,提出了改善坝体填筑质量的工程措施等,供类似工程参考。     

粉喷桩加固粉煤灰地基试验研究

针对淮南地区发电厂大量存放的粉煤灰,采用粉喷桩进行地基加固处理。对固化粉煤灰试件进行试验研究,分析了不同配比、龄期、固化剂以及试模尺寸对试件的无侧限抗压强度和抗剪强度的影响。试验结果表明,水泥配比为12%的粉煤灰试件7d强度达到1.5MPa,28d强度达到4.5MPa,粘聚力达到176.17kPa,满足软基处理规范要求,给粉喷桩加固大体积和深厚度的粉煤灰地层工程提供了试验基础和依据。     

粉煤灰——矿渣——水泥基钢渣胶结充填料试验研究

为了降低矿山充填成本,解决钢渣、粉煤灰大量堆积而危害坏境的问题。文中采用正交设计试验研究优化配比,以粉煤灰、矿渣为主要胶凝组分,钢渣为充填集料制备矿山充填材料。实验结果表明:该充填料具有良好的流动性,1d抗压强度达到3.8MPa,3d和28d抗压强度分别能达到6.1 MPa和27.3 MPa,满足矿山充填要求。     

人工挖孔桩软岩桩端承载力的研究

结合软岩工程实例,对如何确定软岩桩端承载力特征值进行了研究,并将试验结果与单轴抗压强度试验结果进行比较,发现软岩地基的承载力大于根据单轴抗压强度试验确定出的承载力,指出深层平板载荷试验更符合地基的受力实际情况,对合理确定软岩地基的承载力取值有一定的参考价值。     

浅埋软岩隧道式锚碇稳定性原位模型试验研究

为了研究高拉拔荷载作用下浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇的稳定性(强度特性、变形规律及长期稳定性),以某在建的长江大桥隧道式锚碇工程为依托,开展了缩尺比例为1∶10的浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇原位模型试验(蠕变试验、极限破坏试验)。研究发现:浅埋软岩(泥岩)隧道式锚碇具有较高的承载能力,在设计荷载甚至在高于设计荷载几倍的荷载作用的情况下,其蠕变变形呈现出基本上趋于稳定的趋势,具有一定的长期稳定性。其破坏模式为锚塞体上方的岩体破裂成块体状,锚塞体下方沿与岩体接触面产生整体错动,破坏的下边界为锚塞体与岩体的接触带,锚塞体混凝土未发生破坏。此外,还探讨了在高拉拔荷载作用下,锚塞体地表围岩蠕变变形的空间分布规律以及锚塞体地表围岩、深部围岩各部位的变形规律。研究成果可为类似的工程提供参考和借鉴。     

红层泥岩的剪切蠕变试验研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。红层中的泥岩抗压强度较低,并具有明显的流变特性,蠕变变形量较大,常造成工程边坡的失稳和破坏,在进行工程勘察设计时应充分考虑红层泥岩的蠕变特性,进行合理的参数取值。本文通过对滇中地区红层泥岩进行的室内剪切蠕变试验研究,分析了不同的法向正应力下天然状态与饱水状态红层泥岩的剪切蠕变特性,并通过对红层泥岩长期强度与短期强度试验资料的分析,提出了红层泥岩长期剪切强度的取值建议。     

旋挖钻机在泥岩地层中的施工工艺

泥岩属软岩类,是沉积岩的一种。大部分泥岩的饱和单轴抗压强度值为0.17～9.36MPa,介于泥和砂之间,且具有与泥相似的膨胀性和崩解性。由于泥岩特殊的物理力学性质,旋挖钻机作业时往往需要解决钻进过程中出现的钻具打滑、吸