新近系红层岩体力学参数与隧道围岩分级探讨

红层软岩的强度与变形特性在很大程度上控制着隧道围岩的稳定性及其支护强度,对公路隧道工程造价和安全运营有很大影响。借助于开挖的试验平硐,本文采用原位剪切试验和刚性承压板法等,测试分析了红层岩体抗剪(断)强度、变形参数及岩体声波特性,并探讨了研究区新近系红层软岩的围岩分级方法。结果表明,研究区红层岩体剪切破坏基本属于塑性破坏,剪切曲线表现为应变软化型,变形曲线具有明显的塑性变形和回滞环。依据岩体力学参数及声波特性,结合红层岩体开挖后的围岩特征,笔者指出红层软岩的隧道围岩定量分级结果与实际情况存在差异,认为施工期和使用期不遭受饱水浸泡的粘土质软岩应采用天然抗压强度作为其岩石强度的代表值,并提出了软质岩的BQ值计算修正方法,其计算结果与围岩实际开挖情况基本吻合。     

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。     

基床系数的确定和调整方法

本文以文克尔地基模型为基础,介绍了几种基床系数确定方法,论述了各方法的适用性和优缺点。着重论述了利用载荷试验法确定基床系数,并对其进行承压板尺寸和基础尺寸的修正;最后给出了如何利用JCCAD软件计算结果进行基床系数调整的方法。     

基于岩基载荷试验成果对岩石地基承载力特征值计算式的讨论

针对岩基载荷试验获得的岩石地基承载力特征值远高于《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)计算值的情况,分析了造成偏差较大的原因,提出了解决方法,并结合工程实例验证了解决方法的合理性、经济性和安全性。研究结果表明,造成岩石地基承载力特征值的岩基载荷试验值大于计算值的主要原因是地基规范中计算式未考虑岩体围压效应提高系数,该系数随岩石饱和单轴抗压强度的增大而减小;引入岩体围压效应提高系数修正计算公式,提出重庆地区软质岩、较软岩、硬质岩的岩体围压效应提高系数取值分别为1.5,1.2,1.0;对于岩层胶结程度差、取样困难地层,岩体完整性折减系数应取规范中的低值;对于构造裂隙发育、区域地质较破碎地区,即使定性为较完整地层,岩体完整性折减系数仍不能取高值。     

强夯法处理沙漠地基的载荷试验尺寸效应研究

本文依托实际工程,通过在强夯法处理的沙漠地基上所进行的不同尺寸承压板的平板栽荷试验,开展了该类场地地基承载力的尺寸效应研究,发现了此类场地地基承载力特征值随承压板尺寸变化而变化的基本规律.依据实验研究成果,提出了平板栽荷试验承压板大小的选择原则,并给出了采用不同宽度承压板进行载荷试验时地基承载力特征值的修正系数.     

软质岩石地基承载力试验研究

利用改进的深层平板载荷试验装置对岳阳市城区典型的强风化、中风化和微风化软质板岩岩石地基进行8个场地26个试验点的现场岩基载荷试验,得到了相应的p-s,s-lgp和lgp-lgs曲线.试验结果表明:(1) p-s曲线均属缓变型,比例界限载荷不明显,但s-lgp曲线的第二拐点比较明显,可依此确定软质岩石地基的极限承载力;(2) 强风化板岩岩石地基极限承载力较小且离散性极大,相应的最大沉降值较大且变化也大,而中风化板岩岩石地基极限承载力较大且较为稳定,对应的最大沉降值较小且变化也小,是桩基础良好的持力层;(3) 卸载试验所获得的回弹值均较小.由此说明,软质板岩岩石地基在载荷作用下弹性变形阶段很短,其变形一开始就表现出非线性弹塑性特征,因而在对软质板岩岩石地基承载力进行理论计算或数值模拟时,采用非线性弹塑性本构关系更为合适.室内岩石试验结果表明,按岩石饱和单轴抗压强度乘以折减系数确定的岳阳市城区中风化软质岩石地基的承载力远低于岩石地基的实际承载力.根据规范提供的方法进行反算,得出了实际折减系数的建议值.     

基床系数的确定和调整方法

本文以文克尔地基模型为基础,介绍了常用的几种基床系数确定方法,论述了各种方法的适用性和优缺点。着重介绍了利用载荷实验法确定基床系数,并根据不同的承压板尺寸和基础尺寸进行基床系数的修正;最后给出了如何利用JCCAD软件进行基床系数调整的方法。     

成都地区中等风化泥岩地基承载力取值试验研究

成都地区分布着俗称"川中红层"的中等风化泥岩,规范DB51T5026建议此类泥岩地基承载力特征值fa按岩石单轴抗压强度frk折减法确定,建议取值500～1000 kPa,而实践证明计算方法合宜性差且建议值偏低,但是更为合理的取值研究至今鲜有突破.通过对24个场地约100个原位平板载荷试验与同条件岩石单轴抗压强度试验工程...     

离心模型试验模拟平板载荷试验研究

利用承载力离心模型试验研究平板载荷试验中的承压板尺寸对承载力取值的影响。试验结果表明:基础直径为80 cm和56 cm时的极限承载力相差达27%～40%;在疏松地基(相对密度为34%)情况下,可忽略基础尺寸效应对试验结果的影响。但是在密实地基(相对密度为78%)情况下,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定的承压板尺寸范围内(56～80 cm)仍然存在基础尺寸效应,即使是80 cm的承压板,其承载力系数达到可忽略尺寸效应时对应的承载力系数的1.2倍。基于离心模型试验结果,提出基础尺寸效应修正式和承压板尺寸换算式,对平板载荷试验结果进行修正。     

层状软岩力学特性现场试验研究

水布垭水电站地下厂房薄层页岩、粉砂岩互层岩体及层间剪切带属于层状软岩,针对其进行原位承压板法变形试验、直剪试验及三轴试验,对通过不同试验得到的力学参数进行了对比分析,结果表明：变形模量的围压效应明显,通过三轴试验得到的变形模量大于承压板法变形试验的变形模量,且随围压的增加而变大;三轴试验有整体拉裂破坏和较软层首先拉裂而导致破坏两种破坏方式;通过三轴试验求出的抗剪强度参数明显大于以层面为剪切面的直剪试验抗剪强度参数。     

西部红层软岩地区某桥梁扩大基础有限元分析

以西部红层软岩地区渝邻高速公路Ⅰ合同段林家湾大桥的1号桥墩扩大基础为例,通过有限元数值计算,分析了实际工程中桥梁扩大基础下红层软岩地基受基础传来的竖向力、水平力和弯矩复合荷载作用下的强度变形受力特性.分析结果表明,红层软岩地基沉降值较小,故一般均能满足JTJ024-85<公路桥涵地基与基础设计规范>要求,而桥梁扩大基础受基顶水平力及弯矩荷载影响较大,在基础底面尺寸设计的时候应充分考虑这一影响,使基底最大反力满足红层软岩地基承载力的要求.     

重庆地区超高层建筑软岩地基承载力取值研究

软岩地基承载力是超高层建筑基础设计关键参数。在现场地质调查的基础上,结合岩石现场和室内试验结果,总结了经验查表法、单轴抗压强度折减法、载荷试验和Bell法确定软岩地基承载力的使用条件,并运用上述方法研究某超高层建筑软岩地基承载力取值。结果表明：单轴抗压强度折减法中折减系数ψ_r取值范围大,导致相同岩石地基承载力差异可达2.5倍,即便采用地方经验,地基承载力的极差也达27%;Bell法计算的地基极限承载力处于载荷试验结果的最小、最大值之间,结果准确性较高,且计算所需要的参数容易获取,当安全系数取3.5时,计算结果能充分反映软岩实际承载性能,在未进行载荷试验的场地可采用此方法计算地基承载力。     

室内基床系数测试方法研究

通过设计制作与原位K₃₀ 载荷试验具有相同的应力路径特征与排水边界条件的试验装置，依据经典固结理论推导出等固结度控制方法与标准基床系数计算公式；引入变形模量与压缩模量之间的理论关系，推导出用压缩模量与静止侧压力系估算地层标准基床系数的公式。经室内外多次对比试验研究与试验验证，提出了采用直径为5 cm压板，模拟试样在原位受到的应力状态，进行分级加载测定地基土基床系数是可行的；提出了计算正常固结饱和黏性土基床系数计算公式。     

长沙国际金融中心软岩载荷试验及其成果分析

长沙国际金融中心是目前华中在建第一高楼,建筑高度452 m,地上93层,地下5层,基础埋深约40 m。场地第四系覆盖层厚度约20 m,基岩为白垩系泥质粉砂岩,属极软岩。按现行(GB50007—2011)《建筑地基基础设计规范》确定的地基承载力远低于原位试验。文章采用承压板直径分别为φ800 mm、φ1130 mm的静力载荷试验与室内单轴抗压试验进行对比分析,提出了软岩承载力的试验取值原则,对同类地区类似岩基承载力的取值具有参考价值。     

深层平板载荷试验确定人工控孔桩软端承载力的研究

结合软岩工程实例,对深层平板载荷试验如何确定桩端承载力特征值进行了研究,并将试验结果与单轴抗压强度试验结果进行比较,发现软岩地基的承载力大于根据单轴抗压强度试验确定出的承载力,由于原位载荷试验更符合地基的受力实际情况,对合理确定软岩地基的承载力取值有一定的参考价值。     

南京江宁某场地泥质粉砂岩载荷试验分析

岩石地基作为建筑物桩基持力层是工程设计的重要参数之一,其直接影响着主体结构的安全性、稳定性及经济性。以南京江宁某工程的岩石单轴抗压强度与现场基岩载荷试验为例,对比分析了南京江宁地区极软岩地基承载力的取值,探讨确定软质岩承载力特征值的合理有效的方法。     

复合地基载荷试验中承压板的修正问题探讨

本文提供了在复合地基载荷试验中不应对单桩承担处理面积项目的承压板修正问题，给出了桩土综合体新概念，并创新了复合地基载荷试验检验按土综合体似单桩检测方法进行、然后按本修正公式修正、即可得到修正后的复合地基承载力。     

某核电工程地基岩体变形参数取值方法研究

为研究岩体非线性变形特征对核电站地基变形参数取值的影响,以某核电工程为例,通过精细控制的室内大试块单轴压缩试验,揭示地基岩体的非线性变形特征,对比6种不同手段获得的地基岩体变形参数,表明室内岩石试验、钻孔弹模试验由于试验和取值时应力水平高于实际工程应力,所得变形参数偏高;声波波速类比法、岩体质量分级估测法获得的变形参数与以往水电工程应力水平相匹配,直接应用于核电工程也会出现偏差;现场岩体承压板变形试验、依据监测资料开展反演分析获得的地基岩体变形参数更接近真实值。针对核电工程实际情况,建议改进室内岩石试验、钻孔弹模试验方法,建立核电工程领域试验、检测、监测信息数据库,针对重要工程和条件复杂地基,加强现场承压板试验和监测工作力度,在编制核电行业试验规程时,重视对试验应力水平的限定。     

高速铁路红层软岩路基时效上拱变形机制研究

红层软岩地区高速铁路路基在运营期出现持续上拱变形,已成为当前阻碍我国高速铁路发展的又一关键因素,为揭示引起红层软岩地基时效性上拱变形机制,以西南地区某典型红层软岩深挖路堑路基上拱变形病害工点为依托,在现场工程地质与水文地质调查分析的基础上,结合基底地应力测试、红层软岩的吸水膨胀性试验和不同水理条件下的蠕变性试验结果,从地基岩体赋存的水、力环境、红层泥岩的时效性膨胀特性和水-力耦合蠕变特性角度,建立红层软岩地基分层变形机制模型,并系统分析地基短期、中期和长期上拱变形机制和特征。研究成果表明:(1)上拱区段属红层泥岩夹薄层砂岩的近水平地层结构,开挖法向卸荷引起浅层岩体微观裂隙松弛而视显,深层岩体仍为完整,地基岩体水平切向应力显著增大导致路基变形具有明显的结构效应;(2)侧向约束轴向自由下,红层泥岩吸水的时效性变形特征与其岩性及结构特征有关;(3)红层泥岩在低应力状态下即表现出典型的三阶段蠕变变形特征,且轴向应力越小,蠕变应变比越大;(4)水-力耦合作用下红层泥岩蠕变特性更为显著,大量级卸荷情况下上拱蠕变显著增大,蠕变稳定持续时间增长;水汽-力耦合作用下仍会出现显著的蠕变变形,蠕变稳定持续时间更长,总蠕变应变相对减小;(5)根据不同层位岩体的变形机制,将红层软岩地基划分为大气影响层(C1)、水汽-力耦合变形层(C2)、水-力耦合变形层(C3)和水-力耦合封闭层(C4)。路基短期变形主要由C1层岩体引起、中期变形由C3和C4层岩体引起、长期变形由C2层岩体引起。研究成果可为红层软岩地区高速铁路路基时效性上拱变形风险评估、预测及工程控制措施的设计提供理论支撑或参考。     

白垩系泥质粉砂岩岩基强度试验研究

白垩系泥质粉砂岩是一种极软质岩石，具有成岩差、易风化、易崩解等特性。该类岩石以中-微风化为主，软化系数小于0．75，孔隙率、吸水率低，裂隙贯通性差，具有较大的地基潜力。针对长沙地区泥质粉砂岩的这一特殊性，进行了室内单轴抗压试验、岩基载荷试验和高压旁压试验的对比研究。通过试验发现，按现行的《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)确定的地基承载力往往偏低，并对不同规范在该类岩石地基嵌岩桩的设计取值上的差异进行了分析。当采用岩石单轴抗压强度确定地基承载力设计值时，应根据不同嵌岩深径比(hr／d)乘以相应的发挥系数，给出了嵌岩段总阻力的修正公式，得出了比较符合当地实际的结论，给出了工程实例。对同类地区相同桩基的设计、研究具有指导意义。