常吉高速公路白垩系粉砂质泥岩风化特性研究

为了研究湖南省常德至吉首高速公路沿线的粉砂质泥岩的风化特性,对不同风化程度的粉砂质泥岩岩体进行了工程特性、风化耐久性和风化速度试验。试验结果表明：随着岩体风化程度的加深,岩石中粘土矿物含量增加,增幅达19.3％;活动性强的化学成分相对减少,含量由5.91％降到2.02％;岩石千密度降低,由2.41g／cm^3降为2.19g／cm^3;孔隙率由5.7％增至13.6％;吸水率由2.09％增至2.91％,力学性能降低,抗压强度由3.1MPa降至1.1MPa,抗拉强度由1.17MPa降至0.41MPa;岩体更容易软化崩解。岩石的风化速率与自身的风化状态和暴露的面积有关。     

基于纵波波速的块状岩体GSI系统

 为减少目前GSI系统对现场地质观察的依赖程度,降低其应用难度,且使其能更加准确地反映一定深度范围内的岩体特性,根据现有研究成果与GSI系统输入参数的定性、定量对应关系,建立基于纵波波速的GSI系统,据此获得大岗山坝区岩体的GSI,通过对比分析此结果与经验公式的结果及基于GSI的岩体变形模量的预测值与实测值的分布规律及其相关性,探讨了将岩体完整系数和岩石风化程度系数作为GSI系统输入参数的可行性。结果表明：基于岩体完整系数和岩石风化程度系数的GSI系统基本可行;风化程度输入参数采用风化岩石与未风化岩石的波速比平方较为合理;岩体完整系数和岩石风化程度系数丰富了GSI系统的输入参数。     

利用岩体波速定量划分岩石风化度的试验研究

现行岩石风化度的划分普遍按钻芯定性方法,而定量法则大都以室内岩块试验为基础。为了探索利用原位岩体波速测试方法进行岩石风化度定量划分,在某工程的3个基岩深孔中进行了检层法与超声波法波速测试,以钻孔揭露的岩芯并结合室内波速确定的风化界线为基准,设定风化岩石的岩体波速比,并利用不同方法测定的纵、横波速度换算成波速比来划分岩石的风化程度。试验研究表明,按此方法划分的风化度基本与钻孔揭示一致,而未风化界线偏深的原因在于其岩体波速主要取决于节理裂隙的发育程度。     

工程中岩体分级方法及应用研究

在进行涉及岩体的地下空间的开发与利用时,需要对岩石的强度和岩体在开挖时的稳定性等进行研究。目前城市地下空间开发利用中,涉及岩石的工程一般以岩体浅表层的风化带为主,对岩石风化带的认识和研究具有重要意义。本文分析研究了影响岩石强度的风化程度的判断方法,提出了判断岩体完整性标准的野外判别方法,并由此深化认识了工程岩体的分级标准;分析了岩体基本质量等级与隧道围岩基本分级的关系,并最终得出了二者在I～V级基本一致的结论,可以指导工程技术人员对岩体基本质量等级进行正确划分和应用。     

岩体风化特性研究现状与问题

根据目前国内外岩体风化问题的研究成果,从野外肉眼鉴定风化定性标志的研究,以特征指标对岩体风化程度的研究以及工程岩体风化分带研究三方面阐述了国内外岩体风化的研究现状,并对岩体风化存在的问题进行了分析,从而为其进一步研究提供了理论基础。     

核电厂厂址岩体完整性评价方法探究

通过福清核电厂岩土工程勘察和环境水文地质调查,对核电厂厂址岩体完整进行性评分析,提出了岩石风化程度的定性和定量划分标准,结合工程实际及现场波速测定、钻探、岩石试验资料及已有资料统计分析,结合工程经验,综合确定了不同风化程度岩体的纵波速度范围值,作为风化程度划分的量化依据之一,为其他工程地质勘察报告提供岩石风化程度的定性和定量划分标准。     

红砂岩风化机理的有机酸研究

随着工业迅猛发展,环境污染日益严重,红砂岩文物由于缺乏保护已经严重风化,在很大程度上影响了美观和研究价值。为探明有机酸在风化过程的作用,揭露红砂岩的风化机理,在广东省各地对风化红砂岩进行实地考察,用高效液相色谱仪分析风化物中有机酸,结果表明在有机酸H＋离子的攻击下,金属离子从矿物中释放出来,与酸中的-COOH基反应生成难溶性酸盐,这种有机络合物在矿物表面的化学吸附导致矿物中的电子群向边缘迁移,使之更易于发生水解,加速了岩体风化,而且岩体受污染程度与风化物中有机酸的含量、种类相关。本研究探明了有机酸在风化过程中的作用,为未风化的红砂岩文物提供一种重要的预防风化依据,为已风化的红砂岩文物修复提供理论参考,从而为石质文物的保护提供更加全面的保护策略。     

长沙红层的风化分带与地基承载力的确定

文章以岩体地质为基础,选取同岩体工程性质关系密切的五个参数,采用综合系数法对长沙第三系泥质粉砂岩进行了风化带划分,通过对现行不同规范的综合分析及试验对比,对该岩石地基承载力计算时的指标统计和修正进行了探讨。     

云冈石窟龙王庙沟风化砂岩风化深度与风化速度环境磁学无损探测

风化深度是石窟等石质文物稳定性、耐久性评价和保护方案制定的重要依据之一。本文在定性观察的基础上,利用环境磁学便携式磁化率仪对云冈石窟风化砂岩进行了现场风化程度无损探测,提出了云冈石窟片状风化砂岩风化程度定量分级标准,并探测了云冈石窟龙王庙沟西侧崖壁砂岩的风化深度。认为云冈石窟片状风化砂岩风化程度分为5级,云冈石窟片状风化砂岩在风化退质过程中磁化率值具有先升高后降低的特征。龙王庙沟西侧崖壁水平钻孔ZK3、ZK6处砂岩的风化深度分别为400mm和570mm,相应的风化速度为0.26350～0.26882mm/a和0.37549～0.38306mm/a,离沟口直线距离对此处砂岩的风化具有控制作用。风化的主要影响因素是武周山南崖壁的卸荷裂隙十分发育,它不仅导致石窟寺岩体边坡的失稳,也为水的入渗和渗流,石雕表面盐类的运移和积聚提供了良好的通道,更进一步加速了石雕文物的风化。建议对武周山南崖壁表面岩体进行防风化处理,并修建保护性窟檐以减小风化营力的作用。     

岩石风化程度特征指标的分析研究

岩石风化程度的划分及工程特性研究，对于工程基础面高程的选择以及工程环境或工程材料的利用具有重要意义。关于岩石风化程度划分目前多是采用工程地质定性评价方法，依赖定性的不确定判据进行岩石风化程度划分带有很大随意性。因此，研究和发展定量分析评价方法是必要的。岩石经过风化作用，形成的风化裂隙具有无方向性、不规则发育等特点，与构造作用形成的微裂隙有着本质区别；风化作用改变了岩石的矿物成分，岩石在风化过程中表现出来的阶段性，反映了岩石的不同风化程度。基于对风化岩石显微裂隙的发育状况及其次生充填特点、长石蚀变性质、粘土矿物成分变化等定性资料的分析研究，给出了定量化的统计，建立了岩石风化程度划分的判据。给出的定量指标很好地反映了风化岩石质量，且与反映岩石风化程度的一些物理力学指标存在良好相关性。     

滇中泥质粉砂岩崩解特性试验研究

为了研究滇中泥质粉砂岩的崩解特性,对不同风化程度的泥质粉砂岩进行了静态崩解试验、室内环境崩解试验和耐崩解试验。试验结果表明:岩石风化程度越高,崩解越剧烈;强风化状态的泥质粉砂岩在第四次循环后基本崩解完全,耐崩解系数Id2为46.2～61.8;弱风化和微风化泥质粉砂岩在第二、第三次循环崩解开始加剧,耐崩解系数Id2分别为61.1～73.6和79.5～85.4;崩解物以0.5～2mm和小于0.25mm颗粒物为主。泥质粉砂岩的崩解是由岩石浸水膨胀、胶结物溶解和干湿循环产生的拉应力与张应力共同引起的。     

江西白垩系泥质粉砂岩崩解试验研究

对南昌地区泥质粉砂岩典型出露地段开展现场调研并取样测试其基本物理力学性质,同时进行了静态崩解试验和岩石的耐崩解试验,从能量耗散原理的角度分析了泥质粉砂岩静态崩解过程中吸收的能量向表面能转化的规律。试验结果表明:水和温度—岩的相互作用是加快泥质粉砂岩风化的主要外部营力;泥质粉砂岩的静态崩解由碎块状过渡到粒渣状、泥糊状,可按崩解物形态划分为剧烈崩解、细微崩解和崩解稳定三个阶段,崩解过程中其表面能累计增加量随崩解次数增加而增加,而单次表面能增量趋于减小;耐崩解试验中,泥质粉砂岩耐崩解性指数随循环次数的增大呈负指数关系递减。试验结果对于工程实践中如何抑制红层软岩崩解并保持其完整承载能力、或对其预崩解处理促进其快速崩解达到稳定的颗粒级配状态具有一定的参考价值。     

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。     

三峡库区奉节县新城区T2b3泥质灰岩斜坡变形破坏模式的现象学研究

三峡库区奉节县新城区边坡,由于其变形破坏的成因机制和破坏堆积体的特殊性质,成为三峡库区地质灾害防治和边坡防护工程的重中之重,其主要地层“巴东组”第3段泥质灰岩也成为学术界和工程界多年来争论的焦点问题之一。通过现象学的研究方法,对泥质灰岩边坡变形破坏成因机制得到如下认识:(1)“巴东组”第3段泥质灰岩岩性脆且易碎,“渗入性”风化导致了大范围岩体强度降低并形成“酥松”结构;(2)边坡岩层通过切层压裂和沿陡倾和中倾节理的重力滑移剪切破坏,形成岩层的结构松动和逐级错动的重力弯曲现象,使边坡岩体的结构强度显著降低;(3)“巴东组”第3段泥质灰岩边坡破坏所形成的堆积物成分均一、完全无规则排列、无滑坡滑动面(带),不是滑坡和崩塌堆积物,而是边坡一定范围结构崩溃解体的产物;(4)“巴东组”第3段泥质灰岩边坡的变形破坏过程是由于风化引起岩石力学性质弱化和重力变形导致岩体结构松动,直至整体结构崩溃的复合过程。     

锚杆锚固深度对锚固效果影响研究

针对实际工程中常通过在中风化泥质粉砂岩埋设锚杆(索)来加强风化岩的强度,并将结构物与地层联锁在一起的情况,采用数值模拟软件,开展了中风化泥质粉砂岩锚杆锚固深度对锚固效果的影响研究,得出中风化泥质粉砂岩锚杆的最佳锚固深度为3 m～5 m的结论。     

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。     

福建上杭地区泥质粉砂岩风化壳的工程性质探讨

在收集、分析上杭地区白垩系沙县组（K2s）泥质粉砂岩分布区有关岩土工程勘察、设计、施工资料的基础上,分析、研究了泥质粉砂岩残积土和全风化岩层的工程性质,建立了泥质粉砂岩残积土和全风化岩层的变形模量（E0）与标准贯入试验击数（N）的经验公式,为类似岩层分布区的工程建设提供借鉴.     

A hypothesis for crack free interior surfaces of Longyou caverns caved in argillaceous siltstone 2000 years ago

Five complete caverns were discovered in Longyou in 1992. They were manually caved in argillaceous siltstone at shallow depths more than 2000 years ago. When they were un-watered, their integrity was maintained completely, and their interior rock surfaces were free of old cracks. Since then, however, the rock’s interior faces have initiated and propagated more and more cracks. This paper attempts to address the question of why the rock interior faces were free of old cracks once they were unearthed. To address this question, this paper proposes a hypothesis that the argillaceous siltstone has the ability of self-healing its cracks over a short period of time under weak acid water environment. Data and evidence are presented herewith to prove the hypothesis. They include observations and measurements in the field and test results in the laboratory. Specifically, a three-point bending test is used to form a tensile crack in a rectangular rock specimen and a dead load test for the specimen immersed in initially weak acid water is used for self-healing its crack. The results have shown that the argillaceous siltstone is in a state of weak alkalinity and the rain water at the site is in a state of weak acidity. Therefore, when it is immersed in weak acid water for some time, the argillaceous siltstone would be able to make chemical reactions to generate new minerals such as calcite. The new minerals would be able to infill the cracks and then heal the crack within a few years. Once the crack is self-healed, the rock can regain its strength and integrity. Consequently, the rock interior surfaces could be free of old cracks when the water was pumped out of the caverns.