强膨胀性软岩的判别与分级标准

鉴于目前强膨胀性软岩判别和分级标准的研究处于初级阶段且其在实际工程中的重要性,在前人研究成果的基础上,结合具体工程实践和现场、室内实验结果,提出了软岩具有强膨胀性的最本质原因在于含有大量的强亲水性粘土矿物如蒙脱石和伊/蒙混层矿物等,在此基础上结合其他理化、力学指标提出了强膨胀性软岩的分级标准,并在现场工程实践中得到了很好的应用。     

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。     

膨胀性软岩隧道结构受力计算研究

以北非典型的泥灰岩病害工程为依托,研究膨胀性软岩的工程表现,寻找获得可靠隧道衬砌设计的软岩条件。通过对工程地层参数选用、原设计力学模型计算、施工中遇到的问题、变更设计、病害处理等方面的研究,得出在常规的围岩压力理论下,应将膨胀性侧向压力、地下水的动态压力、塑性变形和残余应力考虑在设计应力折减之内,采用荷载—结构计算模型计算膨胀性软岩隧道结构受力。研究结论可供治理膨胀性软岩隧道病害及同类工程勘察设计和施工借鉴。     

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。     

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。     

防膨胀软岩注浆材料试验及应用研究

 为研制一种防膨胀软岩注浆材料以满足膨胀性软岩巷道注浆加固的需求。通过室内试验,研究注浆材料的密度、析水率、凝结时间、流动度、结石体强度等主要性能参数。通过现场试验,研究注浆材料对膨胀性软岩巷道围岩的注浆加固性能。研究结果表明：当注浆材料的水灰比为0.5∶1,添加剂比率为5‰时,注浆材料的主要性能参数最优;该注浆材料能有效提高破碎膨胀性软岩的强度,改善膨胀性软岩巷道围岩的特性,防止软岩巷道围岩在注浆时发生吸水膨胀变形,是一种较好的防软岩膨胀注浆材料。     

软岩蠕变损伤特性的试验与理论研究

 在高地应力软岩隧道修建过程中,由于围岩蠕变损伤导致其变形具有明显的时效性和非线性。岩石的蠕变损伤与其内部微裂纹的延伸和扩展密切相关,宏观表现为蠕变过程中的体积扩容,通过对岩石扩容过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立蠕变损伤演化方程,通过引入蠕变损伤因子对ABAQUS软件自带的蠕变模型进行修正,得到非线性蠕变损伤模型。应用所建立的蠕变损伤模型,对宜巴高速泥质红砂岩的三轴蠕变试验结果进行反演,结果表明,该模型可以很好地反映高地应力软岩在蠕变中的减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个阶段。     

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.     

硬石膏岩长期膨胀性试验研究

探究硬石膏原岩样遇水后的持续膨胀行为和含水状态随时间变化规律,对预测和控制硬石膏岩工程的膨胀灾害具有重要的理论和工程意义.本文针对硬石膏原岩样的长期膨胀性能开展试验.试验结果表明:①持续供水条件下,硬石膏岩可长时间持续膨胀,轴向膨胀应变及侧向膨胀应力,先快速增加,再缓慢增加,最后保持稳定速率持续增加.试验进行到第119...     

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。     

膨胀土改良技术研究进展

膨胀土由于具有不良的胀缩性质往往需要对其进行改良。膨胀土改良从作用机理的角度可以分为物理改良和化学改良。本文根据向膨胀土加入的材料和施工工艺,对物理改良进行分类,并分析了其特点、加固机理以及效果;阐述了化学加固机理以及加固效果。在此分析的基础上,对膨胀土改良技术的发展趋势及研究方法进行了展望,以供参考。     

重塑膨胀岩土微变形条件下膨胀力试验研究

 通过对南宁膨胀性泥岩重塑土样进行变形量分别为0,0.2,0.5和1 mm的微变形膨胀力试验,分析膨胀力的主要影响因素,建立膨胀力与干密度、初始含水率双因素之间关系,研究微变形条件下膨胀力变化机制。结果表明：(1) 零变形时,膨胀力随干密度增大呈指数形式增大,并与初始含水率呈幂函数关系。(2) 微变形时,膨胀力随变形增大而衰减明显,在干密度大、初始含水率低时衰减幅度较大,反之较小;在干密度及初始含水率一定时,微变形膨胀力随着变形率增大而呈指数衰减。(3) 微变形与零变形膨胀力之比随变形率增大而呈指数减小,当变形率为1%,2.5%和5%时,微变形膨胀力与对应零变形膨胀力之比分别为75%,55%和35%。     

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土试验研究

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土（简称灰土）试验研究包括室内和现场试验研究。室内试验研究包括：天然膨胀土与击实膨胀土的基本物理特性和胀缩特性试验、灰土击实试验以及膨胀土掺石灰改性试验等。室内试验结果表明：击实膨胀土比天然膨胀土的膨胀潜势更大；在道面下一定范围内，填料不能采用膨胀土，而必须用灰土；石灰能有效地对场区内的膨胀土进行改性，最优石灰掺合比为6％～8％：不同灰土层的最大干密度与最佳含水量差异较大，现场施工填料不能混填。现场试验包括：碾压试验、压实灰土基本物理特性和胀缩特性试验、浸水载荷试验、测定路基回弹模量和回弹弯沉试验等。现场试验结果表明：在有效控制灰土的石灰掺量和含水量情况下，采用激振力为450kN的碾压机对松铺厚度为50和30cm的灰土进行碾压，分别需碾压8和6遍，路基压路度才能达到95％，表面沉降才趋于稳定；现场压实灰土的膨胀潜势很低，仍有明显失水收缩特性，在施工时应注意采取保水措施；压实灰土具有较高承载能力、强度特性和吸水稳定性。     

用数字图像处理技术进行膨胀红砂岩细观结构动态劣变特征研究

针对南京红山窑水利枢纽工程红砂岩具有微膨胀、易风化、易湿化的特点,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、MTS81503岩石力学刚性电液伺服试验机等先进设备为测试手段,获得大量红砂岩在不同吸水时间下的细观结构照片,并对图片进行灰度处理,提出用数字图像相关技术处理不同含水状态下红砂岩试验随时间动态劣化过程的灰度分布图;进一步探讨不同注水时间的红砂岩细观结构劣变状态及裂纹扩展的定量描述,从而为分析与定量评价膨胀红砂岩随时间膨胀变形破坏机制,寻求一种可靠的研究方法.这一结果对南京红山窑水利枢纽工程地基处理方案设计与施工具有重大的参考价值.     

三峡库区巫山新县城深层基岩古滑坡研究

在三峡库区,以因山县城的地质问题复杂,引起广泛关注,并进行了大量的研究工作。在众多的地质问题中,滑坡问题尤被重视,有着广泛的争议。根据多年在巫山县城从事地质勘察工作和大量的勘察资料认为,巫山县城区巴东组岩体大部分经过了滑坡改造,滑坡成生关系复杂,滑坡的发育与斜坡特殊的地质结构、岩层组构有关;滑坡发育呈阶段性,而且与河流的侵蚀阶段基本一致。     

时域反射法测量膨胀土含水量试验研究

 通过对探管式TDR仪现场测量膨胀土含水量误差来源的分析,认为膨胀土的黏性以及土体收缩时产生的土与管壁之间的间隙是主要影响因素。在此基础上设计了3种类型的室内试验进行定量分析。试验结果表明：由于膨胀土的黏性大,土中结合水含量高、介电常数小,因此TDR仪测得的体积含水量q 比烘干法得到的qw低,但两者之间具有良好的对应关系,可通过线性拟合获得满意的标定效果;由土体收缩产生的间隙分为环管壁间隙和径向间隙两种,环管壁间隙对含水量测量影响较大,只要存在1 mm的间隙,可导致低估40%的体积含水量,且误差随含水量的增加而增大,而径向间隙对测量结果影响较小,在试验尺寸范围内,最大误差不超过5%,产生这种结果的原因是TDR探头测量敏感度随测量距离增大而迅速衰减。最后通过现场实测数据对试验结果进行验证并提出改进措施。     

典型红粘土与膨胀土的对比试验研究

通过室内试验对广西贵港红粘土、湖北荆门弱膨胀土与中膨胀土的物理力学性质指标、原状样脱湿过程中的强度变化、击实样泡水前后强度变化以及脱湿吸湿性能等方面进行了对比试验研究。结果表明：3种土原状样脱湿过程中的强度指标在土体裂隙性与基质吸力双重因素的作用下表现出完全不同的变化规律；由于红粘土与膨胀土膨胀性能上的差异，不同含水量的击实样泡水后的干密度峰值与加州承载比(CBR)峰值所对应的原击实样含水量比最优含水量有不同程度的增大；土体因矿物成分的差异而表现出明显不同的脱湿、吸湿速率。广西贵港红粘土与荆门膨胀土虽然在一些物理力学指标上具有相似之处，但其力学特性与水敏性特征具有明显的差异，在实际工程中应给予充分重视。     

膨胀土标准吸湿含水率试验研究

在特定恒湿恒温条件下对两种土样进行吸湿含水率试验。一种是商用高岭土和美国怀俄明州班脱土(以蒙脱土为主)，按班脱土含量分别为100％，50％，30％，20％，10％和0％的比例混合而成的土样，该混合土样可模拟不同膨胀等级的膨胀土；另一种采用中国广西3个盆地的膨胀土样。由试验结果可以看出，膨胀土的吸湿和脱湿平衡含水率有较大差别，但脱湿平衡含水率物理意义明确且稳定。将准吸湿含水率定义为60％脱湿法测定的平衡吸湿含水率。土壤最大吸湿含水率与膨胀土的蒙脱石含量、液限、塑性指数和自由膨胀率之间线性相关，能反映膨胀土的基本属性，因此是膨胀土鉴别和分类的重要信息。采用所提出的试验方法，设备简单，方法易行。对天然含水率的膨胀土试样进行试验，72h基本达到稳定，可以满足工程要求。     

改性膨胀土CBR值的试验研究

结合郑少高速公路的建设,通过一系列的室内外试验,了解影响改性膨胀土CBR值的主要因素,探讨CBR值的变化规律及改善膨胀土路基CBR值的方法。     

广西上思地区某膨胀土滑坡成因机制与防治措施研究

膨胀土是自然界中一类危害严重的灾害性土,对膨胀土地区滑坡的防治提出了挑战。鉴于此,在详细研究膨胀土地质特性和工程性质的基础上,深入分析了广西上思地区某膨胀土滑坡的影响因素和成因机制,并开展了膨胀土边坡防治新型支挡结构的研究,工程实践表明该结构对膨胀土滑坡具有较好的防治效果。研究成果可为类似膨胀土地区滑坡防治提供一定的借鉴与参考。