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。     

砂质泥岩单轴抗压强度试验研究

以宁夏宁东地区砂质泥岩为研究对象,进行不同含水量和干密度条件下的单轴抗压强度试验,分析了含水量和干密度对砂质泥岩单轴抗压强度的影响,建立了以含水量和干密度为变量的砂质泥岩抗压强度数学表达式。结果表明:随着含水量增加砂质泥岩单轴抗压强度呈不断减小趋势,两者关系曲线服从指数变化规律。当含水量为20%时,砂质泥岩处于崩解极限状态,软化系数为0.24;随着干密度增大,砂质泥岩单轴抗压强度呈不断增大趋势,两者关系曲线近似于幂函数变化规律;建立的数学表达式能够较好地反映含水量和干密度变化对砂质泥岩单轴抗压强度的影响,其结果为类似地区工程设计和施工参数的选取提供了科学依据。     

低温作用下砂质泥岩力学特性试验研究

以陕西彬长矿区胡家河煤矿冻结立井为背景,从现场采集砂质泥岩岩样,通过MTS-815岩石力学伺服试验机,对其进行不同围压(0MPa、6MPa、8MPa、10MPa)及不同温度(20℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃)状态下的单轴及三轴压缩试验,分析了砂质泥岩在不同围压及不同冻结温度状态下的强度特性与变形特性。通过对大量试验数据进行分析,结果表明:在强度特性方面,砂质泥岩的峰值抗压强度、黏聚力、内摩擦角和残余抗压强度均随着围压的增大而增大,随着冻结温度的减低而增大;在变形特性方面,围压的增大使得砂质泥岩塑性增强,温度的降低使试样逐渐向脆性转化。     

谈潭衡西高速公路白垩系粉砂质泥岩风化特性

针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,岩石中黏土矿物含量增加,岩石中碱和碱土金属氧化物含量相对减少,岩石干密度降低、总孔隙度和吸水率增大,力学性能降低,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。     

粉砂质泥岩三轴压缩应力松弛特性试验研究

 采用RLJW–2000型岩石三轴流变伺服仪,在分级加载条件下完成饱和粉砂质泥岩的三轴压缩应力松弛试验。基于试验结果,划分岩石的应力松弛阶段,分析岩石的应力松弛特征,研究不同应变水平下岩石的应力松弛速率、径向应变、体积应变以及松弛模量随时间的变化规律,探讨岩石应力–应变等时曲线特征,系统地揭示粉砂质泥岩三轴压缩应力松弛特性。选取Burgers模型来描述粉砂质泥岩的应力松弛特性,采用LM-NLSF法对模型参数进行辨识。对比模型拟合曲线与试验曲线,二者吻合较好,表明Burgers模型可以较好地描述粉砂质泥岩的应力松弛特性,辨识得出的模型参数具有一定的实用价值。     

砂质泥岩人工冻结力学特性的单轴声发射研究

人工冻结法是西部矿区竖井建设的主要方法,但针对西部软弱岩层的低温冻结研究仍不足。本文以内蒙古鄂尔多斯某矿区深部砂质泥岩为例,通过声发射技术研究了砂质泥岩在正冻过程以及不同温度下(常温及负温)单轴试验中的声发射特征变化。结果表明,正冻过程中泥岩的损伤主要集中在冻结前期,其损伤程度随时间逐渐维持在某一水平。单轴试验中,常温与负温环境下的岩石压密过程存在较大的差异性,且声发射参数随温度的降低而增加。上述成果对于进一步研究岩石在负温下物理力学性质变化的根本原因以及冰与岩石颗粒的作用机理有重要的参考价值。     

粉砂质泥岩敞开式TBM掘进及支护参数选择研究

国内多数TBM隧道掘进时仅完成初期支护工程,贯通后才会进行二次衬砌,在复杂地质条件下,最优的支护参数可有效减少对岩体扰动、提高隧道安全系数、保障隧道洞室稳定,同时能够有效降低TBM能耗、避免设备异常损坏,进而保证了TBM施工效率。以四川省乐西高速大凉山1号隧道敞开式TBM掘进穿越粉砂质泥岩地层实例,详细分析了洞室稳定和支护参数的关系,建立结构-荷载计算模型,通过对初期支护参数进行计算验证,获得了隧道受力及变形特征,验证了设计支护方案的安全性和合理性;通过分析掘进参数和能耗之间的关系,建立了TBM能耗模型,控制单一掘进参数变量对不同掘进参数条件下TBM能耗曲线进行了对比分析,得出了TBM掘进穿越粉砂质泥岩地层最优掘进参数。     

岩石衰减系数与物理力学参数关系分析

纵波在岩石传播过程中,随着传播距离的增加,表现出一定能量衰减特性。本次研究中,通过采用长短岩样对比法测定波幅的衰减系数,分析了衰减系数与多个物理力学参数的数学关系。试验结果表明：衰减系数与岩石的密度、含水率、单轴抗压强度、动静弹性模量、纵波波速、阻尼比具有正相关性,与孔隙率具有负相关性,线性相关系数多为0.6～0.9。衰减系数在不同状态（饱和、天然、干燥）岩石中,表现出不同的衰减特征,一般饱和状态的衰减系数最大,天然状态次之,干燥状态最小。本文对两种衰减系数进行了对比分析,证明了衰减系数是反映岩石本身特性的一种性质;同时用衰减系数反演物理力学参数进行了分析,说明衰减系数可以作为判定工程地质中岩石物理力学性质的一种基本参数。     

CSG材料强度特性及弹性模量的研究

研究了单位水泥量、养护时间对CSG材料强度的影响及相互之间的关系,并通过单轴抗压实验,探究了CSG材料的强度变化特性,实验结果表明,在最大粒径为80 mm、最长养护时间为28 d的条件下,CSG的单轴抗压强度随着养护时间和单位水泥量线型增加,且得出了单位水泥量对CSG材料弹性模量影响的相关关系式。     

饱和状态下泡沫混凝土力学特性试验研究

以水胶比为0.5的泡沫混凝土为研究对象,采用试验方法,对比了其在自然和饱和状态下28 d龄期的力学性能,分析了其应力—应变曲线的变化规律,得到了抗压强度、弹性模量与气泡率的关系。     

掺废橡胶粉页岩陶粒混凝土的受压性能

用不同掺量的废橡胶粉取代页岩陶粒混凝土中的部分砂,配制成橡胶轻骨料混凝土(RLC),对RLC立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量以及受压破坏形态进行研究,并结合微观结构就废橡胶粉对页岩陶粒混凝土受压性能的影响进行了讨论.结果表明,随着废橡胶粉掺量的增加,RLC的干密度、抗压强度和弹性模量均逐渐减小,破坏形态也与普通陶粒混凝土的脆性破坏形态截然不同,表现出明显的塑性破坏特征.研究还发现废橡胶粉有一定的引气作用,且废橡胶粉与水泥石界面结合较好.     

抗裂纤维加固泥岩泥化物固化体试验研究

针对某矿区掘进巷道的底板泥岩泥化物,研制了一种高效固化剂,将该固化剂和聚丙烯抗裂纤维用于泥岩泥化物的加固工程中.通过正交试验,研究了纤维固化体的抗压强度、弹性模量、破坏应变与纤维固化体配比之间的关系.研究表明,泥岩泥化物纤维固化体具有较好的强度与抗变形特性,可作为巷道路面的基层材料.     

再生骨料混凝土不同龄期的力学性能

将废旧混凝土试块破碎加工成再生粗骨料,按照与天然粗骨料颗粒级配相一致的原则重新配制,然后以0％(质量分数,下同),50％和100％这3种粗骨科取代率、相同配合比配制再生骨料混凝土(RAC),测试其不同龄期的力学性能.结果表明:随着粗骨料取代率的增加,相同养护龄期的RAC立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量均有不同程度降低;RAC的7d抗压强度增长较快,360 d抗压强度较28d的提高34.4％～47.8％;28 d轴心抗压强度与相同龄期的立方体抗压强度呈线性关系;弹性模量随养护时间的延长有所提高,与天然骨料混凝土(NAC)相比,RAC的360 d弹性模量降低13.9％～24.2％.     

细观初始孔隙缺陷对混凝土力学性能的影响

采用不同尺寸的EPS颗粒预制混凝土的初始孔隙率及初始孔径尺寸,系统开展4种初始孔隙率和5种初始孔径尺寸下混凝土的轴心抗压强度和弹性模量试验研究,并基于数值统计原理分析含初始缺陷混凝土力学性能的影响规律.结果表明：混凝土的轴心抗压强度和弹性模量降幅随初始孔隙率的增加呈近似线性上升趋势,混凝土的轴心抗压强度降幅随着初始孔径尺寸的增加呈近似对数上升趋势.同时考虑初始孔隙率和初始孔径尺寸的影响,混凝土在初始小孔径、高孔隙率下的损伤度低于其在初始大孔径、低孔隙率下的损伤度.相较初始孔径尺寸,初始孔隙率对混凝土轴心抗压强度和弹性模量的损伤更为显著.     

混合腐蚀环境下改性混凝土的力学性能

分别配制包含SO2-4,Cl-,NH+和Mg2+,Cl-,NH+的两组高浓度混合腐蚀溶液,对普通混凝土、掺粉煤灰混凝土、掺聚丙烯纤维混凝土和双掺（聚丙烯纤维和粉煤灰）混凝土试件进行快速腐蚀试验,得到了30,60,90,150d下各类混凝土的抗压强度、劈拉强度与弹性模量的变化规律.结果表明：硫酸根混合溶液中腐蚀离子之间呈现相互削弱的关系,延缓了混凝土的损伤过程;而镁离子混合溶液中腐蚀介质则表现出相互叠加的效应,加速了混凝土的侵蚀进程.在混凝土中掺入粉煤灰和聚丙烯纤维进行改性能够显著提高混凝土的抗腐蚀性能,其腐蚀后劈拉强度可以提高25%～57%.改性混凝土成功应用于城市污水处理厂改造工程中,防腐性能优良,经济效益显著.     

花岗岩高温后的超声特性及力学性能研究

采用RSM-5N非金属超声检测分析仪和液压伺服试验系统装置,研究了不同温度等级(25～1 000 ℃)作用后花岗岩的超声特性以及力学性能。结果表明:(1)高温后花岗岩的纵波波速、波幅,波形以及单轴抗压强度都和温度的变化密切相关。(2)随着温度等级的增高,纵波波速100 ℃之前先是增加,100 ℃之后开始减小,高温后波形和波幅整体上由整齐变混乱,尤其在600 ℃变化最明显。(3)随着温度的增加,花岗岩试样逐渐由灰褐色变成灰白色,同时质量也随着温度的增加而减小,试样脆性增加,变得轻脆易碎。(4)400 ℃之前花岗岩单轴抗压强度随着温度的增加变化不明显。但是经历400 ℃之后,强度开始随温度等级的下降而下降,经历过1 000 ℃高温后的抗压强度降低到25 ℃的37%左右。     

各向异性片麻岩点荷载与单轴压缩力学特性研究

以水电站的片麻岩为研究对象,对垂直和平行层理的岩样分别进行了点荷载试验和单轴压缩试验,分析片麻岩在这两种试验下的各向异性力学特性,并研究其点荷载强度与单轴抗压强度之间的相关性。研究结果表明:在点荷载和单轴压缩试验中,片麻岩的各向异性力学特征表现得十分明显,垂直层理的强度明显大于平行层理的强度。其破坏模式在两种层理角度下也存在显著的差异,并且片麻岩点荷载强度指数I_s(50)与单轴抗压强度R_c之间的修正指数m和换算系数也有明显的不同。片麻岩在垂直层理下的修正指数m=0.44,换算系数为29.78,平行层理下m=0.42,换算系数为33.04。     

钻井液矿化度对康村组泥岩强度特征的影响研究

以西部某区块康村组地层泥岩为研究对象,进行了 X射线衍射实验、环境扫描电镜实验、阳离子交换实验、不同矿化度的KCl溶液和钻井液浸泡后的泥岩单轴压缩实验.得到康村组泥岩矿物组成、微观结构特征、水化膨胀能力大小、不同矿化度的KCI溶液和钻井液浸泡后的泥岩强度参数;研究了钻井液矿化度对该地区泥岩强度的影响,分析了不同矿化度钻...     

超高强混凝土基本力学性能的研究

对100MPa以上混凝土的强度发展特征、轴心抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度等一些基本力学性能进行了试验研究，并将实验数据和其他研究者的实验数据进行了比较。结果表明，不同研究的数据之间，以及它们与我国现行规范之间都有较大差异。高强和超高强混凝土力学性能的数据还需大量积累。