鄂西巴东组红层泥岩的水理性质研究

针对红层软岩遇水易软化、崩解的特点,以巴东组红层软岩为例,选取泥岩、粉砂岩进行浸水崩解试验、单轴抗压强度试验,分析红层软岩在不同含水率的情况下的崩解性、软化性。试验结果表明,泥岩水理性质与所含的黏土矿物有关,也与含水率的交替变化程度有关。在天然含水率状态下浸水的岩样,其水理性显现程度较小,而发生干湿交替循环的岩样再浸水后,其水理性就变得极其强烈。     

滇中红层软岩工程地质特性研究

文章对滇中红层软岩的地质特征、物质组成、物理力学特征、水理特性及变形特征等进行了深入研究,得出红层软岩抗压强度低,随着黏土矿物及泥质含量的增加,物理力学性质逐渐降低,滇中红层软岩以弱膨胀—中等膨胀为主,局部具有强膨胀性的结论。通过在不同荷载下进行的流变试验,建立了红层软岩在非变加速、变加速时期压缩蠕变位移量与时间的关系式,试验表明红层软岩蠕变效应明显,各项物理力学指标明显降低。根据以上一系列的试验分析研究,从整体上把握了滇中红层软岩的工程地质特性,为开展深埋长隧洞等地下工程的设计、施工及运营提供理论依据。     

金沙江中游某坝基软岩的崩解特性试验研究

针对软岩遇水易崩解、软化等特点,以金沙江中游某坝基软岩为例,选取右岸坝基具有代表性的8块泥质粉砂岩岩样,将每块岩样切割成3部分,分别进行干燥单轴抗压强度试验、室内干湿循环崩解和室外自然条件崩解试验。通过拍照和跟踪观察,记录岩样的初崩时间,并进行试验全过程崩解现象的描述,据此,定性地将崩解性由强到弱划分为完全崩解、中等程度崩解、不崩解3个等级。试验结束时,可直观地观察到室内和室外2种条件下岩样的最终崩解对比情况。之后,对室内浸水崩解试验结束后的岩样进行黏粒含量的测定。试验结果表明：干湿循环条件下岩样的崩解要比自然条件下彻底;所取岩样的初崩时间顺序、最终崩解情况与干燥单轴抗压强度、黏粒含量存在较好的相关性。由于软岩的不良物理现象,特别是其崩解性,将不同程度地增加工程施工的难度,对软岩崩解特性的研究,具有实际的工程意义。     

地下水对板岩微观结构变化的影响研究

为分析板岩遇水劣化机理,进行了板岩饱水软化的微观机理与宏观力学性质研究。结果表明,在板岩遇水作用过程中,板岩的单轴抗压强度劣化趋势明显,随着饱水压力的增大,单轴抗压强度不断降低;随着板岩遇水作用时间的增加,岩石内部孔隙、裂隙逐渐发育、汇集,矿物颗粒逐渐软化、分解,岩石微观结构逐渐趋于松散;板岩劣化进程中,首先是岩样中胶结物的溶解、溶蚀,然后是失去胶结物包裹的矿物颗粒表面发生水-岩物理化学作用,最后是矿物颗粒本身软化,分解,岩样内部胶结物的溶解、溶蚀对板岩宏观力学性质影响明显。     

卢氏膨胀岩膨胀力特性试验研究

通过对卢氏膨胀岩试样开展物理成分、微观结构和膨胀率等试验,研究了岩样泡水后膨胀力的特性及其变化的微观机理。通过X射线衍射试验发现卢氏膨胀岩的矿物成分中黏土含量约占49.1%,其中伊利石、蒙脱石的相对含量近90%,使其表现为较强的亲水性。基于加压膨胀法,设计了4种不同的初始含水率和4种不同干密度,共16组96个试样的膨胀力测试方案,探究了初始含水率和干密度对卢氏膨胀岩膨胀力的影响规律。通过多因素耦合分析方法,采用幂函数拟合初始含水率,指数函数拟合干密度,并给出了双因素膨胀力的拟合公式。通过电镜试验研究了初始含水率对膨胀力影响的微观机理,结果表明:当初始含水率较低时,黏土颗粒遇水膨胀后出现微小裂隙,导致膨胀力急剧增加;随着初始含水率增加,黏土颗粒的粒径由大变小,粗颗粒崩解,细粒含量增加,出现泥化现象,膨胀力缓慢减小。     

浸水时程对坝体泥质软岩工程特性的影响

为了研究龙羊峡水库大坝工程中泥质软岩的工程特性,对原状软岩试样开展崩解试验和力学测试。首先通过不同浸水时间的结构状态监测研究泥岩崩解规律,然后对不同浸水时程的试样进行三轴压缩试验,得到不同围压下软岩应力应变关系曲线。结果表明:在0～4 h的浸水时间范围内,泥质软岩结构出现明显的崩解现象,且崩解程度随时间增长而加重;不同固结围压下软岩应力应变关系曲线为应变硬化型;通过对比不同浸水时程下软岩的抗剪强度指标发现,泥质软岩的软化程度随浸水时间增长有明显升高趋势,软化系数与浸水时间保持对数增长关系。     

新近系弱胶结岩水理特性室内试验研究

为揭示引黄入洛(阳)工程隧洞围岩新近系弱胶结砂岩和黏土岩的工程特性,通过对两种弱胶结岩样分别进行耐崩解性试验和膨胀性试验,深入分析其水理特性。试验结果表明:耐崩解性试验的残留试样状态为表面泥化,筛出部分状态为遇水溶解,耐崩解性指数随崩解试验循环次数的增加而逐渐降低,两种岩样都属于中等耐久性;两种岩样的自由膨胀率远小于1%,侧向约束膨胀率远小于1%,膨胀压力远小于300 kPa,两种岩样都不具有膨胀性,试验过程中,弱胶结砂岩表现为加水后顶部破坏或上表面泥化,而弱胶结黏土岩则表现为上表面泥化或无明显变化。试验表明两种岩样为中等耐崩解性、无膨胀性,不是造成围岩施工极易破坏的主要原因。     

红层软岩膨胀力学特性试验研究

红层地区岩体膨胀变形现象显著。为研究红层软岩膨胀力学性能,采用YYP-50型岩石膨胀压力试验仪和岩石自由膨胀率试验仪对某隧洞区5种不同岩性的红层软岩进行室内膨胀特性试验,并通过pH计测定了膨胀压力试验前后水溶液的pH值。试验结果表明:该隧洞区5种红层软岩的平均膨胀压力差异明显,最低为175.13 kPa,最高可达2 080.16 kPa,膨胀力的对数与膨胀应变呈线性增长关系,膨胀压力与干密度、吸水率皆呈正相关,与初始含水率呈负相关;膨胀压力试验后5种软岩的水溶液pH值均大于7,且不同地层水溶液pH值变化率不同,膨胀压力的大小与pH值及其变化率呈正相关;5种软岩的平均自由膨胀率相对较大,纵向、径向最高可达40.8%和32.4%,平均膨胀压力与平均自由膨胀率表现出指数增长趋势。研究成果可为今后膨胀岩地区工程建设提供一定的理论支撑。     

引洮工程红层软岩工程特性蠕变试验研究

引洮工程红层戍岩时间短，成岩作用差，易风化、易软化崩解，具有明显的蠕变特性。岩石的蠕变特性是岩石材料的重要力争性质，与岩石的长期强度和岩体工程的长期稳定有着密切关联。本次试验通过对红层软岩试样进行一系列的单轴压缩蠕变试验，在分析试验资料的基础上，建立了红层软岩的蠕变模型并确定其参数。试验的研究无论对于红层软岩岩体力学理论，还是实际的软岩工程应用都具有一定的参考意义。     

膨胀岩湿化崩解特性及膨胀性快速鉴别研究

湿化崩解是膨胀岩的一个重要特性,崩解性是由其膨胀性等级、含水率、结构特征以及矿物成分等决定的。为了解南水北调中线工程南阳地区膨胀岩湿化崩解特性,进行了现场取样和室内试验。介绍了膨胀岩湿化崩解特性的试验方法和试验过程,重点研究了膨胀性等级和含水率对膨胀岩湿化崩解特性的影响,讨论了不同膨胀性等级的膨胀岩湿化崩解特征。在大量试验分析、研究的基础上,提出了以湿化崩解特征作为初判指标,实现了对南阳地区膨胀岩膨胀性等级的快速鉴别。     

节理软岩压缩破坏后崩解特性试验研究

为了解压缩破坏后节理软岩的崩解特性,对节理软岩进行了三轴压缩破坏试验,得到节理软岩压缩破坏后的试样,通过表面裂缝描图得到破坏试样的宏观裂隙特征,CT扫描得到破坏试样的微观裂隙特征。以压缩破坏后的节理软岩为研究对象进行室内干—湿循环崩解试验,根据试样的崩解率和相关崩解破坏机理,研究节理软岩压缩破坏后的崩解特性。试验结果表明:压缩破坏后的节理软岩一次干—湿循环后的崩解率可高达36.51%,其崩解速度远大于完整软岩。崩解速度最大的试样第一次干—湿循环后的崩解率高达36.51%,而崩解速度最小的试样第一次干—湿循环后的崩解率只有3.16%,几乎不崩解。分析表明节理软岩压缩破坏后的崩解特性是由岩样压缩过程中产生的微观裂纹和宏观节理裂纹共同决定的,且受荷破坏形成的宏观裂纹越多、裂纹越长、裂纹交叉越多则崩解速度越快,崩解性越强。黏土矿物成分占比是决定软岩崩解性和崩解类型的主要内在因素,蒙脱石、绿泥石、伊利石等黏土矿物会加快软岩崩解速度。     

初始含水率对饱水泥质粉砂岩性质的影响

近年来,川东红层地区多次出现“旱涝急转”的特殊天气,岩体迅速从干旱转为饱水状态,使得物理力学性质产生显著变化,从而导致地质灾害的发生。为了应对这种极端天气,探究初始含水率对岩体饱水浸泡物理力学性质的影响,选取具有代表性的四川中江红层泥质粉砂岩为研究对象,采用烘箱以控制岩样达到不同的初始含水率,在此基础上作饱水浸泡处理。通过控制不同的初始含水率及其烘干温度,研究其对川东红层泥质粉砂岩饱水浸泡的单轴抗压强度及弹性纵波波速的影响,分析并揭示其宏观力学性质和细微观结构的变化规律及原因。试验结果表明：① 随着初始含水率的下降,泥质粉砂岩饱水浸泡后单轴抗压强度先小幅增加后大幅降低;弹性纵波波速先缓慢下降后迅速下降。强度的最大值和波速的转折点对应相同的初始含水率。② 相同初始含水率下,随着烘干温度的升高,泥质粉砂岩饱水浸泡后强度和波速均呈下降趋势。同时,相比低烘干温度,高烘干温度条件下达到强度最大值与波速转折点所对应的初始含水率降低,强度最大值也降低。     

黄河上游新第三系红层软岩饱水强度参数研究

利用黄河上游直岗拉卡、黄丰、康扬3个水电站红层软岩的试验资料,对黄河上游新第三系红层软岩岩石及岩体的饱水强度参数进行了研究。结果表明:新第三系红层软岩的抗剪强度随环境条件的变化较显著,强度参数取值应以岩体的基本赋存环境条件为依据。新第三系红层弱风化、微风化软岩饱水状态下岩体抗剪断摩擦系数大于0.54,抗剪断内聚力大于0.1 MPa;抗剪摩擦系数为0.48~0.50,抗剪内聚力为0.1 MPa左右。     

某水电站蚀变岩遇水强度软化三轴压缩试验研究

研究蚀变岩遇水软化从而导致其强度降低的现象。选取西南某水电站右岸坝肩蚀变岩为研究对象,通过扫描电镜获取其微观结构状态和矿物分布;然后对天然状态和饱水状态的两种岩样在特定的围压下进行常规三轴压缩试验,得到不同围压下的应力～应变全过程曲线,分析讨论蚀变岩遇水后的强度变化规律。结果表明,蚀变岩遇水后强度明显降低;蚀变岩的软化系数随围压的增加而增加且成线性关系;围压的增加对蚀变岩的软化程度有一定的抑制作用。研究结果对于含蚀变岩的工程稳定性分析提供参考。     

湘潭地区红层软岩在淋雨条件下崩解的分形维数研究

采用室内模拟自然降雨的崩解试验,对湖南湘潭地区的红层软岩制成4种不同质量的试样进行了干湿循环淋雨崩解试验,推导了体积与粒径关联的分形维数D_V求解方法,并采用D_V对试验后试样的崩解特性进行了研究。结果表明：不同质量红层软岩试样崩解后的累计百分含量与粒径关系曲线的形状非常相似,曲线的形状整体呈上凸型。随着干湿循环次数N的增加,红层软岩试样的大颗粒逐渐减少,小颗粒逐渐增多,崩解物级配曲线渐渐趋于重合,反映出试样的崩解速率逐渐放缓。随着各组试样质量的不断增大,曲线上凸的部分越发突出。随着N的增加,不同质量试样的D_V先迅速增大,然后增速逐渐放缓,最终基本达到稳定。随着试样质量的逐渐增加,试样的D_V逐渐增大,表明岩样的质量越大,则其崩解的速率越快。     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性试验研究

南水北调工程中经常遇到膨胀岩,膨胀岩的膨胀性对膨胀岩开挖料的循环再利用以及膨胀岩地区换填土的施工都有很大的影响。针对这个问题,对南水北调中线膨胀岩进行了膨胀性试验研究。试验结果表明:存在一含水率拐点,当膨胀岩的初始含水率小于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线分为4个阶段:直线匀速膨胀阶段、直线快速膨胀阶段、减速膨胀阶段、膨胀缓慢稳定阶段。其中直线快速膨胀阶段其膨胀速度大于直线匀速膨胀阶段膨胀岩的膨胀速度。当膨胀岩的起始含水率大于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线将没有直线匀速膨胀阶段,只有后面3个阶段。随着初始含水率的增加,膨胀岩的膨胀率逐渐减小。但是不同的膨胀岩试样初始含水率与膨胀率之间的关系曲线不同。随着上覆压力的增大,膨胀岩膨胀率逐渐减小。当超过某一压力时,岩样不但不会膨胀,反而会被压缩。这一试验结果,可为对膨胀岩地区的施工提供一定参考依据。     

干湿循环对岸坡粉砂岩劣化作用试验研究

三峡库区30 m消落带的岩质岸坡是一个脆弱敏感地带,其岸坡岩体质量及其劣化规律日益成为人们研究的重点。选取三峡库区消落带巴东段某典型岸坡的紫红色粉砂岩为研究对象,通过现场钻探取芯、室内试样加工和“烘干-饱水”循环试验手段,对红层粉砂岩试样进行了单轴压缩和耐崩解试验研究。试验成果表明:研究区粉砂岩属于较坚硬岩,其单轴压缩强度随干湿循环次数增加而降低,经过20次干湿循环后,粉砂岩强度软化呈较软岩特征;粉砂岩具有高耐崩解性,耐崩解性指数I_d与循环次数N呈对数关系,I_d随N的增加而降低,I_d下降速率随N的增加呈放缓趋势发展;相同循环次数条件下,高程越高的粉砂岩试样其I_d越低。试验研究成果对三峡库区消落带岸坡岩体的劣化机理和岸坡稳定性分析等具有一定的参考价值。     

河南安阳第三系黏土岩胀缩特性研究

从膨胀、收缩、胀缩循环3方面对黏土岩进行了试验研究,结果表明:无上覆荷载时,重塑黏土岩随初始含水率的增大膨胀率直线减小,且无侧限约束时,膨胀率不及有侧限时的一半;重塑黏土岩的有荷膨胀率随上覆荷载和初始含水率的增大而减小;重塑黏土岩的收缩特性与膨胀土类似,缩限随初始含水率的增大而增大,且增长速率越来越慢,最终趋于稳定值;重塑黏土岩的胀缩特性随胀缩循环次数的增加而减弱,膨胀稳定时的高度越来越低,收缩稳定时的高度越来越高,其胀缩特性削弱得较快。     

南水北调中线总干渠膨胀岩渗透性状试验研究

为了解南水北调中线总干渠膨胀岩渠坡在处理和未处理条件下的渗透性状,分别开展了现场双环、 GUELPH 仪以及室内渗透试验。原位试验结果表明：泥灰岩的稳态渗透系数及入渗深度均大于黏土岩;格栅加筋处理场地的稳态渗透系数和入渗深度分别约为土袋处理场地的 1/4 , 1/2 。格栅加筋处理可作为一种十分有效的膨胀岩边坡处理措施。室内重塑渗透试验结果表明：天然含水率下相同干密度的重塑泥灰岩的渗透系数大于黏土岩,其渗透系数随干密度的增大而减小的速率小于黏土岩,且测得重塑膨胀岩样渗透系数均小于场地的原位渗透系数。     

饱水 －失水循环下泥岩的剪切蠕变特性研究

为研究滇中红层泥岩在饱水 －失水循环作用下的剪切蠕变特性,采用 YBL －300 剪切流变仪开展了剪切流变试验。试验结果表明: ( 1) 滇中红层泥岩在法向正应力较低时,饱水 － 失水循环下的泥岩蠕变剪应力相较于饱和状态与天然状态下的分别减少了74%与 79%; ( 2) 饱水 － 失水循环引起了剪切蠕变曲线中出现“台阶”现象,而在同一级蠕变曲线中,饱水 － 失水循环次数的增多,“台阶” 现象逐渐消失; ( 3) 法向正应力较小时,饱水 － 失水循环对泥岩的剪切蠕变特性影响较大,随正应力增大,影响逐渐减小; ( 4) 通过五元件粘弹性剪切蠕变模型和幂函数型经验模型构建了饱水 － 失水循环泥岩剪切蠕变应变 －时间线方程,并得出与试验相符的应变 －时间模拟线。