膨胀岩的膨胀特性与工程治理研究

膨胀岩是一种随外部环境变化性质极不稳定的特殊岩,通过对新疆北疆供水工程第三系膨胀岩工程特性及影响膨胀岩膨胀的外部因素进行分析,利用离心模型试验对渠道边坡变形特点进行研究.提出因地制宜的治理方案,工程建成多年运行良好.     

膨胀岩判别与分类方法讨论

膨胀岩的判别可分为初判和详判。初判根据膨胀岩野外特征进行判别，详判是在初判的基础上通过膨胀岩的主要膨胀特性指标以实现，如极限膨胀力、自由膨胀率、极限膨胀量、干燥饱和吸水率等。研究表明，膨胀岩的分类有必要采用多指标综合评判，并简单介绍两种常见的模糊数学分类方法，即灰色聚类法和多因子模糊综合评判，为今后工程建设中膨胀岩的判别与分类提供参考。     

膨胀岩巷道膨胀失稳破坏过程分析及注浆支护参数确定

膨胀岩是一种亲水的、且会产生显著变形的工程岩体．注浆是控制此类岩体巷道变形的主要工程措施，选择合理的注浆参数成为此类岩体工程支护成功的关键因素．对膨胀岩工程巷道失稳破坏过程进行了分析．在确定膨胀岩膨胀应变与膨胀应力、吸水量关系的基础上，研究了具有简化膨胀模型的圆形膨胀岩巷道的注浆效果，得出了各主要注浆参数的计算公式．     

锚喷支护条件下膨胀岩巷道稳定性研究

采用侧限膨胀率试验对某钼矿矿岩的膨胀特性进行研究,分析了膨胀岩巷道易膨胀变形的原因,基于莫尔-库伦强度准则对轴对称膨胀岩圆巷进行弹塑性分析,提出湿喷+树脂锚杆+钢拱架支护手段,并对巷道收敛变形及周边围岩移动进行监测。研究结果表明:支护力p₁越小,膨胀力σ_s越大,则塑性区半径R₀越大,膨胀岩巷道越不稳定;湿喷+树脂锚杆+钢拱架支护能有效控制膨胀岩巷道变形并大幅降低支护成本。研究成果为同类或相近条件下的膨胀岩巷道支护设计提供了依据。     

膨胀岩水理性及膨胀势能释放规律试验研究

以夜长坪钼矿膨胀性矿体巷道的破坏为工程背景,基于水理性试验方法,了解到其膨胀是先快速增加后逐渐稳定的过程,并对膨胀岩经多次吸失水过程后其膨胀势能的变化情况进行研究。试验结果表明,随着吸失水试验次数的增加,膨胀岩的膨胀性会逐渐减小至稳定状态。试验所揭示出的膨胀势能释放规律,为膨胀岩工程支护提供理论依据。     

膨胀岩膨胀特性试验研究及开挖模拟

本文介绍了膨胀岩的实验研究结果:重塑样实验表明,结构扰动程度是除初始含水量之外影响膨胀岩膨胀性能的另一重要因素。通过膨胀性围岩巷道的平面应变模拟,了解到膨胀地压的显现规律及控制措施。     

膨胀岩变形机理与注浆强化技术

采用膨胀岩微观吸水及水理特征试验、浸水前后应力一应变关系与变形模量力学试验，分析膨胀岩微观水理作用特征，通过围岩本构关系理论分析，研究膨胀岩巷道受工程应力引起的变形、扩容、膨胀现象．研究结果表明：黏土矿物比表面积数值巨大，在水理作用下形成强结合水层，是引起围岩吸水膨胀的主要原因；巷道受工程应力引起的岩体破坏、扩容、膨胀是巷道持续变形的主要原因．研制了降低黏粒扩散水层厚度的“施工水”进行施工，并提出了控制“围岩吸水膨胀”和注浆围岩强化控制“应力扩容膨胀”对策方法．研究成果可以控制巷道的强烈变形，保证巷道的稳定，具有显著的技术经济效益。     

膨胀岩变形机理与注浆强化技术

采用膨胀岩微观吸水及水理特征试验、浸水前后应力-应变关系与变形模量力学试验,分析膨胀岩微观水理作用特征,通过围岩本构关系理论分析,研究膨胀岩巷道受工程应力引起的变形、扩容、膨胀现象.研究结果表明黏土矿物比表面积数值巨大,在水理作用下形成强结合水层,是引起围岩吸水膨胀的主要原因;巷道受工程应力引起的岩体破坏、扩容、膨胀是巷道持续变形的主要原因.研制了降低黏粒扩散水层厚度的 "施工水"进行施工,并提出了控制 "围岩吸水膨胀"和注浆围岩强化控制"应力扩容膨胀"对策方法.研究成果可以控制巷道的强烈变形,保证巷道的稳定,具有显著的技术经济效益.     

膨胀土渠道边坡处理技术

膨胀土、膨胀岩问题是南水北调中线工程的主要工程地质问题之一,由膨胀土、膨胀岩组成的渠坡容易出现渠道衬砌破坏和滑坡。从分析膨胀土滑坡产生的实质入手,提出浅层滑坡是膨胀土滑坡的主要形式,也是处理重点。介绍国内外膨胀土边坡工程处理方法,提出针对膨胀土渠道不同部位的工程处理技术。以期对中线工程膨胀土渠坡设计有所帮助。     

某矿软岩特性的试验研究

软岩与各种地下工程、边坡工程等的建设与施工有着密切的关系,其特性及力学行为的研究是当今岩石力学问题中极为复杂的课题之一。本文着重分析了某铁矿软岩的膨胀特性和蠕变特性,介绍了室内实验和现场试验(干孔声波探测、围岩位移量测等)的研究成果,本次膨胀岩特性的基础研究结果,为工程应用提供了科学依据。     

新疆某工程的膨胀软岩地质特性及处理

叙述了新疆北部地区引水工程中第三纪泥岩的膨胀特性及膨胀软岩的物理力学性质,膨胀软岩对工程的危害程度,对膨胀软岩采用不同的处理方式.     

铁路膨胀岩隧道设计问题的初探

目前工程界对膨胀岩虽有一定认识，但膨胀岩成因复杂，影响膨胀因素较多，给膨胀岩隧道设计带来了一定难度。该文就《铁路膨胀岩隧道技术规范》（送审稿)中与膨胀岩隧道设计有关的问题与同行探讨。     

采动覆岩卸荷膨胀累积效应的影响因素

采动覆岩经历了卸荷膨胀与再压实的动态过程,将覆岩卸荷膨胀总量随卸荷高度及承受载荷不断累积而发生动态变化的现象称为采动覆岩卸荷膨胀累积效应。采动覆岩卸荷膨胀累积效应是岩层移动过程中的自然现象,对岩层移动规律具有重要影响。基于修正后的采动覆岩卸荷膨胀累积效应力学模型,以山西赵庄煤矿1311工作面内部岩层移动实测结果为基础,针对采高、采深和岩性对采动覆岩卸荷膨胀累积效应的影响开展了理论研究。结果表明：采动覆岩卸荷膨胀总量主要由垮落带和裂隙带的塑性膨胀与主关键层下部弯曲下沉带的弹性膨胀所组成,其中垮落带的塑性膨胀占比最大,弯曲下沉带的弹性膨胀占比最小。采动覆岩卸荷膨胀总量随覆岩卸荷高度的逐步增大呈现先增大到峰值后再逐步减小的过程,当覆岩主关键层破断后,弯曲下沉带的弹性膨胀量降为0,此时覆岩卸荷膨胀总量达到最小值,为覆岩残余膨胀量。采高对覆岩卸荷膨胀累积效应的影响主要体现在不同采高条件下垮落带与裂隙带高度不同。覆岩卸荷膨胀总量随采高的增大而增加,当采高由2.5 m增大至10.5 m时,卸荷膨胀总量峰值和残余碎胀量均增大3倍以上。与采高相比,采深变化一般不会改变垮落带与裂隙带高度,采深对覆岩卸荷膨...     

岩石迭代损伤与膨胀演化规律研究

本文基于应变等效性假说的变形模量衰减损伤理论,通过分析岩石压缩变形过程中迭代的演化特征,得出了岩石损伤演化规律,并从迭代角度建立了模拟该损伤演化规律的方法,在此基础上推导了一种新的岩石损伤本构模型,进而分析了损伤演化过程的混沌特征;基于扫描电镜观察到的软岩微观结构,建立统计力学模型,分析了软岩膨胀的物理化学效应。研究结果表明：基于微缺陷迭代生长角度提出的损伤演化模型能够实现对岩石压缩变形全过程损伤演化规律统一、完整的描述,理论曲线与试验数据具有很好的一致性;软岩膨胀的物理化学效应既可能引起有限次物理相变,也可能引起无穷次物理相变,甚至使软岩进入异常复杂的玻璃态转变状态,这同软岩膨胀机理的复杂性高度契合。     

延吉盆地强膨胀软岩边坡变形机理及防治措施

以严重影响吉林-珲春高速公路建设的延吉盆地强膨胀软岩边坡为例,证实了在延吉盆地发育有大量的强膨胀软岩,并通过现场调研、取样、大量的室内试验和理论分析相结合的综合手段揭示出延吉盆地强膨胀软岩边坡的变形机理,即“蠕滑拉裂,梯级牵引,大雨大动,无雨微动”,同时针对强膨胀软岩边坡复杂的变形力学机制,采用关键技术将复杂性变形力学机制转化为单一型变形力学机制,并提出了具体防治措施.     

膨胀型软岩力学化学性质研究

膨胀型软岩由于组成的复杂性和工程的严重危害性，已成为当前岩石力学和工程地质学领域中最复杂的理论和工程问题之一。膨胀型软岩系指那些能与水发生物理化学反应使含水量或体积发生变化的软岩。由于不同煤矿工程的膨胀型软岩形成的时代不同，成岩胶结程度不同，成因类型和发育规律的不同，导致力学化学性质也有明显差别，因此所选择的支护形式也不应一样。针对淮南淮北矿区膨胀型软岩力学化学性质进行研究，并简要总结与之相匹配的支护对策。     

采动覆岩卸荷膨胀累积效应

地下煤层开采引起的岩层运动是一系列安全和环境问题的根源,研究采动岩层运动规律是安全、高效、绿色开采的重要基础。通过对岩层运动过程的研究,揭示了采动覆岩卸荷膨胀累积效应及其对岩层运动规律的影响机制。研究表明:采动覆岩经历了卸荷膨胀与再压实的动态过程。受关键层结构控制,上覆岩层由下向上成组破断运动,关键层破断前,阻断了上覆载荷向下方岩层的传递,导致其因卸荷而产生膨胀,包括碎胀与弹性膨胀。随着关键层破断高度增加,覆岩卸荷高度同步增大,因卸荷而膨胀的岩层总厚度不断增大;同时卸荷煤岩也受到已破断关键层载荷的压实作用,从而造成覆岩卸荷膨胀总量的不断变化。将这种覆岩卸荷膨胀总量随覆岩卸荷高度动态变化的现象定义为采动覆岩卸荷膨胀累积效应,进而建立了理论模型,并通过淮北海孜煤矿巨厚火成岩下采煤覆岩裂隙实测进行了验证。结果表明,采动覆岩卸荷膨胀累积效应对采动岩层运动规律产生了重要影响,如影响覆岩关键层下离层量,影响覆岩关键层贯通破断的高度,影响不同开采条件的地表下沉系数等。采动覆岩卸荷膨胀累积效应改变了对离层存在形式的传统认识,该效应的存在导致关键层下最大离层量一般小于采高的10%,覆岩可注浆充填空间并非传统认识上的“离层区”,而主要是注浆充填压力“压实”作用下将覆岩卸荷累积膨胀所转化出的那部分空间,该发现指导了覆岩隔离注浆充填绿色开采技术的创新研发及其在建筑物压煤开采中的成功实践。     

小官庄铁矿软岩微观特性的实验室研究

本文通过对小官庄铁矿软岩的物化试验，全面分析了软岩的微观特性，得出了该矿主要存在两大类软岩：一类是以富含蒙脱石为特征的具有中一强膨胀的软宕；另一类是富含绿泥石或不含粘土矿物的节理化软岩，不存在膨胀性。在上述分析的基础上，并对软宕的微观特性进行了详细的实验室研究，从而为该矿此类软岩的支护提供了依据。     

浅埋膨胀岩隧道支护变形特征及变形异常处理

就黎南复线槎路隧道浅埋膨胀岩的支护变形情况进行了分析，总结了浅埋膨胀岩隧道支护变形特点及规律，并针对支护变形异常情况提出了处理措施，供同行参考，也为以后类似工程提供了借鉴。     

膨胀型软岩巷道底鼓防治技术实践

在矿山开采中,底鼓现象是膨胀软岩巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式,底鼓会给巷道支护带来很大的困难。由于每种底鼓机理都有一定的适用范围,故针对特定的工程环境,研究防治技术非常有必要。在河南奋进煤矿软岩巷道底鼓治理过程中,通过简化复杂应力膨胀软岩受力模式,建立简单实用的计算力学模型分析问题,并试验了两喷一锚支护工艺。