软岩遇水软化膨胀特性及其对拱坝的影响

泥钙质胶结砾岩遇水后软化,力学性质会发生较大变化,其强度及刚度均大幅度降低;同时,软岩吸水后会膨胀。首先,通过试验研究泥钙质胶结砾岩在自由状态、受压状态下由于浸水而产生膨胀变形;然后,通过数值计算,分析几种拱坝运行期间可能出现的工况;最后,结合原型观测得出结论,在砾岩上修建结构物如拱坝时,除了要考虑岩体由于自重等因素产生的初始应力场外,还需根据实际情况,考虑浸水对砾岩力学性质的影响。     

红层软岩变形特性试验研究

 以沪蓉西高速公路工程中发生变形破坏较多的巴东组红层软岩为研究对象,通过室内三轴压缩试验、现场承压板压缩试验及流变试验对岩体的变形特性进行系统分析。室内三轴试验分别对自然和饱水状态下的岩体进行分析研究,建立考虑结构面闭合变形的红层软岩弹性本构模型,并分析水对岩体变形特征的影响;现场承压板试验分别对泥质含量不同的2处岩体进行压缩试验,分析其变形特性的异同,同时对其中一点在外荷载作用下内部岩体的应力分布以及位移影响范围和深度进行探讨,并对循环荷载作用下岩体的变形特性进行分析;流变试验在3级不同荷载下进行,通过试验结果建立考虑结构面闭合变形的流变本构模型。通过以上一系列分析研究,从整体上把握巴东组红层软岩的变形特性,为深入研究该岩体其他特性打下基础,同时对该类岩体组成边坡,尤其是对反倾边坡的设计具有重要的指导意义,也为预应力锚索在该类岩体边坡中的加固效果研究提供参考。     

红山窑膨胀岩的膨胀和软化特性及模型研究

以南京红山窑水利枢纽工程所提供的岩基红砂岩岩芯为例，采用MTS815．02型岩石刚性伺服试验系统和岩石膨胀测量仪，对风化红砂岩进行膨胀变形及力学特性试验研究。试验结果表明，红砂岩膨胀应变随吸水率增加而呈对数形增长。由于吸水率的变化，膨胀岩的弹性模量、泊松比和屈服极限等力学性能都将发生变化，即所谓软化现象，从而膨胀应力、塑性流动以及随湿度场而变化的屈服准则等都是相互耦合的。基于试验结果，提出考虑膨胀岩膨胀及软化特性的弹塑性本构模型。     

软岩嵌岩桩的模型试验研究

主要介绍了一种在三轴仪上进行的软岩嵌岩桩模型试验。试验材料采用软岩、环氧砂浆及紫铜管等，通过应变测量可以再现嵌岩桩的受荷全过程。     

电化学作用对蒙脱石软岩颗粒物沉降与体积膨胀性影响的试验研究

 研制一种电化学作用改变蒙脱石软岩颗粒物膨胀性的试验装置,在该装置上对蒸馏水、NaCl溶液和NaCl电解液浓度及电位梯度等对蒙脱石软岩颗粒物在其中的沉降与沉降稳定后的体积膨胀性的影响进行试验研究。试验结果表明：直流电场的作用可以改变蒙脱石软岩颗粒物在蒸馏水电解液中的沉降速度,但不能改变其沉降稳定后的体积膨胀性。随NaCl溶液浓度的增大,软岩颗粒物在其中的沉降速度加快,并且沉降稳定后的岩样体积膨胀率随溶液浓度的增大呈负指数规律衰减。当岩样颗粒物在NaCl溶液中沉降稳定后,加电位梯度为0.5 V/cm的电场,会使稳定后的岩样体积再次减小。在电场的持续作用下再次稳定后的岩样体积膨胀率仍随电解液浓度的增大呈负指数规律减小。电位梯度为0.5 V/cm的电场能为加速黏土矿物颗粒物的沉降和抑制其沉降稳定后的体积膨胀性的电动现象提供足够的电势差。在电位梯度为0.5 V/cm的电场作用后,再提高电位梯度,对改变岩样沉降稳定后的体积膨胀性没有明显影响。随着电解液浓度的增大,作用于岩样的电流强度增强,试验系统的温度升高。随着作用时间的延长,电解液浓度降低,电流强度呈负指数规律衰减,温度也随之降低。在直流电场作用过程中,电化学系统发生了电极和电解反应,蒙脱石软岩颗粒物的酸碱度发生了变化,在阳极区域的pH值降低,呈酸性;在阴极区域的pH值升高,呈碱性。     

软岩蠕变理论及其工程应用

地下工程的施工经常遇到软岩。这类岩体抗压强度较低，具有明显的流变特性，蠕变变形量较大，常造成支护的失稳和破坏。在分析地下工程的稳定性或对地下结构设计时，应充分考虑这一特性，按流变力学理论进行分析和设计。通过现场取样，采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变试验机，并配备三轴压力室，对泥岩进行了三轴蠕变试验。试验结果表明，泥岩的蠕变具有非线性。根据试验结果，建立了泥岩的非线性蠕变方程。根据上述非线性蠕变方程，分析了围岩的应力场和位移场，并对不同支护强度和应力状态下的蠕变变形进行了系统的分析。理论研究结果表明，控制围岩过量蠕变变形的根本途径是改善围岩应力状态，适当提高锚杆或锚索的初始预应力，从而为有效控制深部开采时围岩的有害变形提供了理论依据。     

软岩三轴蠕变特性的试验研究

采用重力加载式三轴流变仪,在低围压条件下对龙口矿区含油泥岩的蠕变特性进行三轴蠕变压缩试验研究,重点观察和分析蠕变条件下围压对岩石蠕变参数的影响,同时对其他时效变形特点进行分析.试验结果表明,含油泥岩存在一个起始蠕变应力阈值,该阈值随围压的加大呈线性增加;其蠕变破坏应力也大致与围压成比例关系,但两者随围压的增长率差异很大.含油泥岩的蠕变只有2个阶段：当轴向应力小于蠕变破坏应力时,蠕变呈衰减状态;当轴向应力大于蠕变破坏应力时蠕变转化为加速状态,但试验中没有观测到等速蠕变阶段.含油泥岩黏滞系数较小,显示出其流动变形大的特点.虽然黏滞系数近似为围压的线性函数,但增长率远小于前两者,表明低围压对软岩的流动变形影响较弱,该结果可为蠕变型软岩巷道的稳定性控制提供一定的试验依据.     

膨胀岩相似材料水分迁移试验研究

为研究膨胀岩水分迁移规律,以石英砂、膨润土、高岭土、石膏、松香酒精溶液及水作原料,配制两种膨胀性相似材料以开展水分迁移试验研究.通过室内试验,研究了吸湿过程中膨胀岩相似材料吸湿量随时间的变化关系及水分在不同方向上的迁移规律,得到水分在材料内部的迁移特征,并探讨温度对材料水分迁移的影响.结果表明:膨胀岩相似材料靠近吸湿面...     

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。     

分级加载条件下红层软岩蠕变特性试验研究

 岩石的蠕变特性是岩石类材料的重要力学性质之一,很大程度上控制着岩体工程的稳定性。本文采用CSS–44100型电子伺服万能试验机在分级加载条件下对甘肃引洮输水工程7#试验平硐红层软岩进行了一系列单轴压缩蠕变试验。通过对试验数据的整理与分析,发现红层软岩存在显著的蠕变特性,符合伯格斯模型(Burgers model),并求取了不同应力水平下的蠕变参数。通过测定试样含水率,研究含水率对红层软岩强度和蠕变特性的影响。发现含水率越高,抗压强度越低,蠕变量越大,蠕变率也越大,达到稳定的时间也越长。试验结果表明,红层软岩蠕变试验曲线与理论曲线基本吻合,伯格斯模型(Burgers model)能较好的描述红层软岩的蠕变特性。     

化学压力注浆在软弱地基加固中的运用

分析了压力注浆的机理，并对注浆法在加固工程中的设计、施工工艺进行了介绍，经过实践证明，指出该地基处理方法具有造价低廉、施工方便和不破坏原有建筑物等优点。     

轻质速凝堵漏注浆材料试验研究

人们一直期盼能够找到一种轻质速凝堵漏注浆材料来作为溶洞充填，隧道突水或堤坝管涌等特殊工程的大何种轻质快速填充。本文采用正交试验设计方法，研究了由膨胀珍珠岩，粉煤灰，锰矿渣，水泥等组成的混合浆液在掺入外加剂后的流动性和早强性，探讨了该材料在实际工程中应用的可行性。     

水平旋喷加固技术在砂土软岩隧道中的应用

结合水平旋喷桩加固原理,介绍了水平旋喷加固技术在砂土软岩隧道中的应用,分别针对施工过程中的施作空间要求、设备、施工工艺进行了具体阐述,指出该技术能保持砂土软岩在开挖后的稳定,具有组合梁的效应。     

软岩崩解特性试验研究

本文首先对软岩矿物成分进行分析,并通过耐崩解试验与室内静态崩解试验,对石林隧道软岩的崩解特性与机理进行分析。研究表明:石林隧道软岩具有极强的崩解性,软岩完全崩解时间随初始含水量的增大呈指数衰减趋势,同时观察发现软岩的崩解过程可划分为崩离、迸裂和解离三个阶段。同时研究得出石林隧道软岩崩解的机理为粘土矿物的膨胀,表面吸附的楔裂以及矿物胶结的弱化。     

岩体裂隙网络注浆模拟试验系统研制及应用

为研究浆液在岩体裂隙网络内的扩散迁移规律,研制了可视化裂隙恒压注浆试验系统。该系统由供压设备、恒压出浆设备、裂隙模拟设备以及监测设备组成,可根据试验要求设计特定岩体裂隙网络,模拟不同注浆压力、浆液黏度、裂隙开度等多种参数影响下的浆液流动过程,并可研究裂隙岩体中浆液–水/气驱替作用机制。通过单一裂隙注浆理论与试验结果的对比,验证本试验系统的可靠性。基于此,进一步研究随机裂隙网络注浆扩散机制,结果表明:(1)裂隙内同一点压力随注浆压力的增大而增大,随裂隙开度的增大而减小,不随浆液黏度的变化而变化;(2)浆液在裂隙网络内由总流分散为支流后,压力显著下降,流速放缓,且各支流压力与流量分配系数受交叉(分叉)裂隙夹角影响较大。试验系统的研制及研究成果对岩体工程注浆具有一定指导价值。     

高速公路用聚合物灌浆材料的试验研究

针对高速公路混凝土路面存在的裂缝和脱空区的工程问题,采用正交设计方法,研究了聚合物化学灌浆材料的水灰比、环氧树脂含量和水性环氧固化剂含量,以及各因素之间交互作用对该灌浆材料抗折强度的影响,找出了较为理想的优化配方。结果表明,聚合物灌浆材料的最佳配比为水灰比0．4,双酚A型环氧树脂8%,水性环氧固化剂2%     

让压中空涨壳注浆锚杆在大变形隧道的应用

在高地应力软岩大变形隧道施工中,采用了让压中空涨壳注浆锚杆技术,通过综合应用钢质涨壳锚固、让压锚具合理滑移、垫板承托受力、中空注浆等技术,改善了系统锚杆参与受力的同时参与让压形变,合理将主动支护与被动支护相结合,有效的抑制了围岩开挖后收敛及沉降变形过大,控制了变形侵限,确保了施工安全。     

变态混凝土注浆扩散机制及其在软弱围岩地层加固中的可行性研究

为了探索变态混凝土注浆在软弱围岩地层加固应用的可行性,从其扩撒机理的研究入手,首先在文献调研的基础上借助于模型试验对变态混凝土浆液注浆扩散性能的因素进行了研究;然后以采用浅埋暗挖法施工的新建隧道为例,对变态混凝土在软弱围岩地层加固中的应用进行了数值模拟研究;最后采用开挖取样法对注浆效果进行了评价,研究成果表明:首先,实际施工中可将注浆压力、注浆量、浆液的水胶比和颗粒直径作为主控因素,并借助于模型试验得到各影响因素与注浆扩散半径之间的函数关系;其次,基于COMSOL ultiphysics有限元仿真结果表明,变态混凝土在孔隙率为0.34的软弱围岩中的有效扩散半径能达到1 700~1 900 mm;最后,变态混凝土在某新建隧道软弱围岩地层加固中的应用情况表明,变态混凝土浆液能很好地在软弱围岩中流动,填充围岩孔隙的同时,能沿着围岩裂隙渗入到土体结构深层中去,进一步起到加固软弱围岩的作用,同时还具备良好的防渗效果;可见,软弱围岩地层加固中采用变态混凝土注浆是行之有效的措施之一。     

针对钻进的软岩特性研究及软岩地层相似模拟

针对软岩地层钻进分析了软岩的工程特性及软岩的破碎机理,运用相似原理采用相似材料模拟出泥岩（包括页岩、粉砂质泥岩）地层模型,并分析了各种主材及养护条件对模型性质的影响因素,为软岩地层中大口径钻进参数的研究提供了很好的基础。     

水泥基无收缩复合灌浆料的实验研究

通过采用硅酸盐水泥和铝酸盐水泥及适量其它材料复合制备高质量水泥基无收缩复合灌浆材料,并研究各组成材料对其性能的影响。试验结果表明,所研制的灌浆料具有大流动性、微膨胀、早强、高强及强度持续稳定增长等特点。