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。     

红层软岩崩解性室内试验研究

针对红层软岩遇水易软化、崩解的特点,以铜陵-黄山高速公路汤口-屯溪段沿线的红层软岩为例,选取该路段沿线具有代表性的2类岩样(砂岩和泥岩)进行室内浸水崩解试验,分析2类软岩崩解过程的颗粒级配变化情况,并对比分析其崩解性能,将崩解性由强至弱划分为强崩解、中崩解、弱崩解和不崩解4个等级.试验结果表明:红层软岩的类型、胶结物类别以及岩石中黏土矿物的含量等是决定红层软岩崩解性强弱的主要内在因素;崩解物颗粒由大到小变化时,崩解物的崩解性逐渐减弱甚至消失;为更清楚地反映各岩样崩解速度的快慢及崩解程度的强弱,可选取崩解物中粒径大于5 mm及小于0.25 mm的颗粒含量的变化为评价对象.最后,对红层软岩的崩解机制进行较为深入的研究.     

软岩崩解物颗粒分布特征研究

采集了某高速公路路堤填筑料软岩试样,查明该类软岩的矿物成分和基本物理力学性质。采用洒水和吹晒循环试验,模拟软岩在大气中的自然崩解过程。在试验过程中对崩解物颗粒筛分后进行质量分析,将不同粒径区间内的变化绘成曲线。从其变化趋势发现崩解物颗粒质量变化曲线是自相似的,在统计上是一个分形,并采用盒维数方法计算它的分数维。最终停止崩解时颗粒质量分布曲线的分数维稳定在某一常数。利用稳定分数维作为软岩路基、堤坝修筑施工工艺控制性指标,指导某高速公路路堤工程的施工,获得了质量优良的路基。结果表明分形几何是一种研究软岩崩解机理的有效方法,颗粒质量分布曲线的常分维值可以作为软岩吸水后崩解是否完成的判断标准。     

崩解泥化过程中泥岩强度衰减因素研究

崩解是泥岩的基本特性,是土体的主要形成方式。受自然气候的干湿循环作用影响,泥岩崩解、泥化,引发了许多边坡坡面剥蚀及边坡失稳问题。因此研究泥岩在崩解泥化过程中强度衰减的影响因素具有重要的工程意义。以引江济淮试验工程的河道边坡下部低强度、弱膨胀的红层泥岩为研究对象,提出了自然约束的崩解试验研究方法,对干湿循环过程中泥岩试样的裂隙开展,颗粒组分,耐崩解比,剪切强度及强度指标等参数进行了研究。研究表明:干湿循环效应存在临界次数。在7次干湿循环前,泥岩试样的参数变化显著,有裂隙增长、细颗粒含量比例增加,耐崩解比、剪切强度及强度指标的减小。7次干湿循环后,这些参数变化均不明显。崩解物的耐崩解性变化特征与完全崩解颗粒粒径阈值D_(cr)无关,耐崩解指数I_(Di)及耐崩解率D_R减小特征趋势相同。泥岩崩解物的强度指标与耐崩解率D_R呈现很高的正相关性。这些说明干湿循环为诱发岩石崩解的因素,对强度衰减起作用的是试样的颗粒组成与状态变化,耐崩解率是颗粒组成与状态的量化指标。     

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。     

皖南红层软岩崩解特性试验分析

采用皖南地区3种红层软岩开展了室内"饱水-干燥"循环(湿-干循环)条件下的崩解试验.研究了不同湿-干循环次数下岩石的崩解现象和特征;分析崩解物的颗粒粒径分布随湿-干循环次数的变化规律;对浸泡岩样的水溶液离子浓度进行测试,同时对经历不同湿-干循环次数的岩样开展扫描电镜(SEM)试验;探讨软岩的崩解机理,比较分析不同岩石崩...     

冻–融及干–湿循环对泥质岩崩解特性影响的试验研究

为研究中国东北地区典型气候条件对泥质岩崩解特性的影响,以阜新海州露天矿泥质岩为研究对象,探讨了干–湿循环和冻–融循环作用对泥质岩崩解特性的影响。对不同试验条件下泥质岩浸泡液的p H值、TDS进行了测试;分析了泥质岩的崩解比、空隙率和吸水率变化情况;利用X射线衍射(XRD)、荧光光谱分析,测试岩样矿物化学成分。结果表明,相对于干–湿循环作用而言,冻–融循环作用会对泥质岩崩解性产生明显影响;空隙率及吸水率均对泥质岩的崩解有重要作用;冻–融循环对泥质岩可溶性盐类的溶解影响不大;考虑冻–融循环对泥质岩崩解特性的影响对东北地区工程建设有重要意义。     

颗粒级配对残积土MICP灌浆效果的影响评价

微生物诱导碳酸钙沉淀加固砂性土的试验研究较为丰富,但在固化崩解性软岩残积土的可行性及效果评价方面目前仍未涉及。考虑到崩解性软岩残积土与砂性土颗粒的诸多不同以及自身颗粒级配产生的差异,选用4种不同粒径范围的松散泥质软岩残积土颗粒进行微生物灌浆试验研究,并通过渗透性能、无侧限抗压强度(UCS)试验、碳酸钙生成量及孔隙率测试,分析颗粒级配对残积土MICP灌浆效果的影响;再借助于扫描电镜(SEM),观测全级配残积土颗粒表面的MICP反应效果。结果表明:不同粒径级配的崩解性软岩残积土在经过微生物灌浆处理后,其胶结效果差异明显。全级配崩解性软岩残积土灌浆过程中更易沉积具有胶结作用的碳酸钙晶体,其胶结试样力学性能较间断级配提升显著,且其孔隙率降幅和单位质量碳酸钙生成量也较大,胶结效果更佳。研究成果可为软岩弃渣填方路堤的微生物加固工程提供借鉴。     

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。     

娄衡高速公路白垩系泥质粉砂岩崩解特性研究

为了研究娄衡高速公路白垩系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。     

Fractal parameter approach on weathering grade determination of Çeşme (Izmir, Turkey) tuffs

Tuffs, classified as weak rock to hard soil with respect to their strength, slake on exposure, hence engineering problems occur as they weather and loosen. Weathering grades were determined in the field and in the laboratory using petrographic, chemical, physico-mechanical, P-wave velocity, and slake durability measures. Strong correlations were found between chemical weathering index, average porosity and fractal parameters based on the slake durability test results. The shapes of the tuff particles before and after the slaking test were investigated using the fractal dimension method to explain numerically the variations of the surface characteristics of the test samples due to weathering. Two fractal parameters are proposed for the second and fifth cycles of the slake durability test. The study has shown that for assessing the weathering state of tuffs, the fractal dimension approach could be a more effective tool than other methods of weathering grade determination.     

浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义

根据3个不同条件的浅埋煤层工作面矿压实测，得出了中国特大浅埋矿区顶板破断规律与普通采场不同，主要特征是顶板切落式破断和台阶下沉，顶板垮落一般形成冒落带和裂隙带。并初步提出了以关键层、基载比和埋深为指标的浅埋煤层定义，为正确建立顶板结构模型和进行顶板控制奠定了基础。     

考虑煤体状态的采动岩体移动规律

在传统采动岩体理论分析中将煤体作为采动岩体的刚性边界,这与现场实际有较大的出入。针对该问题,将煤体视为与其上覆岩层一起协调变形的弹性承载体,对覆岩的初次破断和周期性破断进行了理论分析和数值模拟,结果表明:覆岩的移动规律不仅与其自身性质有关,而且与其下伏支撑体的地基系数密切相关。当下伏支撑体的地基系数小时,覆岩初次垮落步距更小,覆岩初次断裂位置位于岩梁中间,覆岩周期断裂的位置更趋于支撑边界深处,同时支撑体本身的破坏范围更大;反之,覆岩初次垮落步距更大,覆岩周期断裂的位置更靠近支撑边界,同时支撑体本身的破坏范围变小。因此,在煤层开采过程中,覆岩的移动规律不仅需要考虑自身的力学性质,还需考虑其下伏支撑体的状态。在考虑软弱煤层时,不仅应考虑软弱煤层的力学性质,还需综合考虑煤层的开采厚度。     

泥质软岩高边坡湿化稳定性研究

以一实际泥质软岩高边坡为分析对象,通过原状土样的室内试验成果分析了该种土体的特殊力学特性;采用Bishop圆弧滑动法对边坡在天然状态、残余强度状态、湿化状态下的整体稳定性进行了计算;根据试验得到的Duncan模型参数对边坡在不同应力状态下的非线性应力-应变特征进行了有限元分析;并在不改变模型参数和计算方法的前提下对加固后的边坡进行了相应的计算,所得出的结果与边坡实际运行状态吻合,表明泥质软岩边坡的设计与分析必须考虑水的入渗和卸荷松弛所导致的土体强度的衰减。     

煤系地层人工挖孔桩承载特性现场试验研究

为获得煤系地层的桩基承载特性，利用荷载箱放于桩底的自平衡静载试验，直接测得了大直径人工挖孔桩的桩侧摩阻力和桩端承载力。试验结果表明：侧阻的荷载传递函数为双曲线，位移4~5mm时的侧阻可达极限值的90%；煤层侧阻发挥特性更加接近破碎岩层而非土层；极限侧阻的大小落于JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中强风化软质岩一档的较低值(干作业钻孔桩)。端阻的荷载传递函数为理想弹塑性双折线，充分发挥端阻所需位移约为桩径的1%；煤层端阻发挥特性既不同于土层，也有别于岩层；极限端阻的大小高于规范强风化软质岩的上限值(干作业钻孔桩)，接近中密粗砂的上限值(干作业挖孔桩)。桩位附近靠近孔口高程的煤层岩基载荷试验表明，该法可用于确定短桩的桩端刚度，但用于确定桩端极限承载力则会得到明显偏小的结果。     

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。     

我国煤矿巷道围岩控制技术发展70年及展望

总结新中国成立70年来,我国煤矿巷道围岩控制领域取得的主要研究成果,涉及巷道围岩地质力学特性,围岩变形、破坏特征与机制,围岩控制理论及技术.介绍煤系沉积岩地层强度、煤岩体结构特征及煤矿井下地应力分布规律,采煤引起的采动应力场分布特征及对采动巷道围岩稳定性的影响.指出煤矿巷道围岩变形具有分阶段性、流变性和冲击性,巷道围岩...     

沉积岩土粒度分布分形模型改进及应用

水流对岩土粒度的搬运主要有翻滚推移和悬浮2种方式，翻滚推移搬运物无论是粒度分布还是沉积规律都与悬浮搬运物差异很大，因此2种搬运方式所携带的物质沉积生成2种具有不同分形特征的沉积物，且沉积岩土可为2种具有不同分形维数沉积物的混合物。目前常用的粒度分形模型尚未考虑到这种情况，应用到岩土粒度分布描述时存在较大的误差。在常用模型的基础上，建立针对沉积岩土粒度分布描述的改进分形模型，并对模型参数的物理意义进行验证。与常用模型分形维数相比，成因不同的沉积岩土中悬浮搬运成分的分形维数值差别更为显著，该分形维数能更好地反映不同岩土沉积环境及其粒度分选程度。最后，将该模型应用于湖南红层软岩崩解性差异分析，取得较好的效果。     

超长综放工作面覆岩关键层破断特征及对采场矿压的影响

从模拟试验和现场实测发现；随着综放工作面长度的增加，采场覆岩关键层的破裂块度将相应减小，因而采场来压均匀，便于顶煤破碎和放出，但会发生主关键层来压现象，必须采取相应措施，将其加以有效控制。