最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。     

掺砂处理全风化花岗岩路基填料室内CBR试验研究

加州承载比试验是评价路基土和路面材料强度及稳定性的重要技术指标,对于路基填筑材料的合理选择具有重要的参考意义。全风化花岗岩残坡积土是工程建设中常碰到的土体类型,如何能更好的利用其力学性质指标,对于公路建设具有重要的意义。文章结合广东某高速公路项目,研究了全风化花岗岩路基填料掺砂后的CBR性质,并探讨了掺砂影响CBR值的机理。     

钢渣-水泥注浆加固全强风化花岗岩试验研究

为研究钢渣-水泥浆液对全强风化花岗岩的注浆效果,采用了不同水灰比、不同钢渣含量的浆液对全风化花岗岩进行注浆试验,测定了浆液凝结时间、浆液扩散半径,结石体单轴抗压强度,渗透系数的变化曲线,初步确定了注浆效果较好的水灰比与钢渣含量范围.后采用PFC离散元软件对实际隧道掌子面进行数值模拟,进一步评价钢渣-水泥对全风化花岗岩的注浆加固效果,分析最优水灰比与钢渣含量.结果表明:浆液扩散半径随着钢渣含量上升而减小,当浆液水灰比≥1时,浆液扩散半径减小幅度不超过6%;钢渣含量与水灰比,共同影响全风化花岗岩结石体的抗压强度,当水灰比1时,钢渣含量上升,结石体抗压强度先上升后减小,当水灰比≥1时,钢渣含量上升,结石体抗压强度不断升高但速率减慢;结石体的渗透系数随着钢渣含量上升,先增大而后减小,且水灰比越小,下降越明显;全风化花岗岩地层隧道超前加固中,采用水灰比1:1,钢渣含量为6%钢渣-水泥浆液进行注浆,掌子面的稳定性可以得到有效保障,研究成果可为类似全风化花岗岩地层的注浆加固工程提供指导.     

江门隧道强风化花岗岩及旋喷桩桩体物理力学参数研究

江门隧道DK111+115~210段下穿玉龙湖泄洪道,所处为丘区沟谷地,山势陡峭,隧道洞身基岩为全-强风化花岗岩和微风化花岗岩,裂隙发育,地表水发育,同时存在富水、浅埋、偏压等不利于隧道围岩稳定的特征.隧道主要穿越强风化花岗岩地层.由于该类岩石强度低,压缩性高,自稳和自承能力差,在隧道衬砌结构的设计和施工工艺的选择方面会遇到一系列特殊的问题.主要通过对天然强风化花岗岩岩样和旋喷桩桩体进行一系列的室内试验,获得其基本物理力学参数.研究得出表面围岩的粘聚力相对较小,渗透系数较大,不利于隧道稳定.全风化花岗岩地层水平旋喷桩进行预加固效果较好,能很大程度提高地层的力学参数,研究成果对风化花岗岩类工程的力学参数取值有重要借鉴意义,对该类岩体中隧道的设计施工具有指导作用.     

基于抗崩解特性的全风化花岗岩地层注浆参数设计方法

全风化花岗岩遇水极易崩解破坏,受工程扰动后常诱发突水突泥等地质灾害。为实现全风化花岗岩地层注浆加固参数的有效设计,基于响应面试验设计方法,通过注浆模拟试验获得注浆压力、全风化花岗岩初始含水率、黏土含量3因素对注浆后全风化花岗岩土体抗崩解特性及抗压强度的作用规律,并获得三者与抗崩解特性、抗压强度的拟合方程。结果表明:注浆压力、初始含水率、黏土含量对抗崩解特性及抗压强度影响程度大小顺序分别为注浆压力初始含水率黏土含量和注浆压力黏土含量初始含水率,其中注浆压力与注浆加固效果成正相关关系,但当注浆压力达到1.5 MPa时,抗崩解特性及抗压强度增幅减小;注浆加固效果随初始含水率和黏土含量的升高均呈先升高后降低的趋势,其中最佳含水率为16%,最佳黏土含量为24%。通过分析注浆压力、全风化花岗岩初始含水率及黏土含量三者之间的交互作用,提出全风化花岗岩地层注浆参数设计方法,根据初始含水率及黏土含量将全风化花岗岩分为低压注浆区(0.5～1.0 MPa)、中压注浆区(1.0～2.0 MPa)和高压注浆区(2.0～3.0 MPa)。通过现场工程验证,研究成果可用于指导该地层注浆加固参数设计,对全风化花岗岩及类似地层的注浆加固治理具有指导意义。     

含大尺寸块石岩土材料土水特征曲线的试验

利用压力板法对乐昌峡坝肩边坡岩土材料的土水特性进行了室内试验研究,测量并分析了含大尺寸块石的强风化岩层的土水特征曲线.首先,对于含大尺寸块石的强风化岩层,本试验依据颗粒级配配比原料,按照一定的干密度制备试样,测量了强风化重塑试样的土水特征曲线,比较了左、右岸强风化岩层的土水特性;其次,测量了全风化原状土和重塑土的土水特征曲线,对比分析了强风化岩层与全风化岩层的土水特性差异,总结了含大尺寸块石强风化材料土水特性的特点,并就试验合理性展开相关讨论;最后,拟合了各种材料的土水特征曲线,得到相关表征各材料土水特性的参数.试验研究表明:影响含大尺寸块石岩土材料土水特性的因素中,颗粒级配的影响明显强于矿物成分的影响;与全风化土质材料相比,含大尺寸块石强风化岩层试样含水量较低,残余含水率偏小,持水能力较弱,且相对于全风化岩层原状试样和重塑试样,强风化岩层重塑试样的土水特性更接近于全风化岩层重塑试样.该试验对含大尺寸块石岩土材料土水特性的试验研究进行了初步探索,试验结果对乐昌峡工程具有一定的指导意义.     

厦门地区砂砾状强风化花岗岩强度与变形特征试验

目的研究砂砾状强风化花岗岩的特殊工程特征,合理确定砂砾状强风化花岗岩承载力和变形指标的大小.方法通过对厦门地区的砂砾状强风化花岗岩进行现场载荷试验、旁压试验与标准贯入试验的对比研究,探讨了承载力和变形模量与标准贯入试验之间的对应关系,建立了砂砾状强风化花岗岩地基土承载力和变形模量与常规原位测试标准贯入试验击数的定量模型,确定了有关模型的参数.结果砂砾状强风化花岗岩地基承载力特征值宜采用标准贯入试验的实测值与地基承载力特征值的对应关系的相关公式确定,试验结果其承载力特征值fak均大于600 kPa,地基承载力提高20%以上;变形模量在30~50 MPa,而过去提供的变形模量均大于50 MPa,工程设计时需引起重视.结论确定砂砾状强风化花岗岩地基承载力和变形模量的方法是可行的.     

花岗岩差异性风化层的大地电磁法EH-4勘察效果研究

花岗岩地区的高速公路隧道开挖过程中,因岩体特有的差异性风化导致全、强风化层向下深切,这些岩体完整性差,裂隙发育、富水性强,存在施工安全隐患,深切的全、强风化层底界面起伏范围大且无规律,勘察难度较大。结合隧道工程勘察案例总结大地电磁法EH-4在探测花岗岩差异性风化形成的全、强风化层下切界面的效果,探索了利用物探解释划分围岩级别的可行性。最终经过工程验证,取得了较好的效果,在相似地质条件地区,值得推广。     

桂东南花岗岩风化土与残余节理的微观结构及演化

花岗岩残余节理是指花岗岩高度风化土体内的节理,常常被铁锰氧化物充填,呈褐黑色或黑色薄夹层,对边坡稳定性有重要影响。选取广西东南部容县陈村风化花岗岩滑坡内残余节理土及其两侧土体(全风化土)和上覆残积土为研究对象,分别研究这3种土样的矿物成分、化学成分、微观结构、孔隙分布特征,并探讨残余节理的演化过程及其对边坡稳定性的影响。结果表明:组成花岗岩全风化土和残积土的主要黏土矿物为高岭石、石英及少量伊利石。其中,全风化土内高岭石单晶尺寸在数微米至数十微米,呈书本状构造; 残积土内高岭石矿物渐碎片化,单晶尺寸小于全风化土,呈杂乱无章分布。残余节理土的主要矿物类型为赤铁矿和水钠锰矿。初始风化阶段铁锰氧化物胶体呈球状、粒状分布,颗粒孔径主要为数微米至数十微米,表面呈多孔蜂窝状,具有较大的比表面积和胶体活性; 随着风化作用持续,铁锰氧化物胶体颗粒被拉长呈椭球状,沿节理走向呈片状定向挤密排列; 最终形成薄板状定向分层排列,且胶体颗粒的蜂窝状结构逐渐消失,比表面积逐渐降低,圆度降低。残余节理土的饱和渗透系数比两侧全风化土约低两个数量级,节理由风化早期的渗流优先通道逐渐转变为风化后期的隔水夹层,从而影响风化土体内地下水渗流过程,对其边坡稳定性产生不利影响。     

多年冻土区粒径改良路基稳定性分析

路基稳定性是指路基受到车辆动态作用及各种自然力影响所出现的路面陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等情况的适应能力,包括热稳定性和强度稳定性。热稳定性是指路基的热状况对外界条件响应的敏感程度,是多年冻土区路基稳定性的核心。文中对国内外多年冻土区路基热稳定性研究进行了分析,并对热稳定性判断原则进行探讨。通过对现场粒径改良路基两个多冻融循环观测数据进行研究,分析了粒径改良路基的冻融循环地温变化规律及变形规律,得到了粒径改良路基具有抬升多年冻土上限的作用,并根据判断原则,认为粒径改良路基是一种稳定的新型路基结构形式。     

可溶盐作用下水泥稳定花岗岩风化料特性

为了分析水泥稳定花岗岩风化料底基层的病害机理,并优化材料设计,通过3种不同粗集料含量的水泥稳定花岗岩风化料不同养生条件下的材料性能试验,分析了粗集料含量(质量分数)对风化料抗可溶盐腐蚀性能的影响。研究结果表明:长期的水环境,尤其是存在可溶盐腐蚀介质的水环境会导致水泥稳定花岗岩风化料性能的迅速衰减;粗集料含量小于20%时,在可溶盐腐蚀介质的作用下,材料的物理力学性能极差,随着粗集料含量的增加,除标准养生条件下材料的劈裂强度略有降低外,各种条件下的材料性能均得到明显改善;粗集料含量由20%增加到30%,对于改善各种环境下材料的抗压性能和水温稳定性,以及长期水环境下材料的抗拉性能和刚度,效果更为显著;粗集料含量由30%增加到40%,对于改善材料在可溶盐腐蚀环境下的抗拉性能和刚度,效果更为显著。     

延吉盆地风化砂质泥岩地基承载力研究

为了获取延吉盆地风化砂质泥岩层可靠的地基承载力数据,采用载荷试验和标准贯入试验原位测试方法,对晚白垩世龙井组风化砂质泥岩层的地基承载力进行了测试研究,得出了风化砂质泥岩层地基承载力特征值的范围,地基承载力特征值、变形模量与标准贯入试验锤击数线性相关的结论.据此,提出了风化砂质泥岩层地基承载力特征值和变形模量的经验公式,为延吉地区岩土工程勘察工作提供了依据和方法,并为吉林省其他地区风化泥岩层地基承载力的研究提供了参考.     

冻融循环条件下水泥稳定风化集料抗剪强度试验研究

选取质量分数分别为3%、5%、7%、9%的水泥,掺入到风化集料中,标准条件下养护7 d后,将冻融试验箱的温度调节在-15～15 ℃范围, 分别进行1、3、5、7、9次冻融循环,并在应变式直剪仪上进行直接剪切试验,得到了不同掺量的水泥稳定三峡库区风化集料内摩擦角和粘聚力经过不同次数的冻融循环作用后的变化规律。采用库仑理论计算出不同上覆荷载作用下,水泥稳定风化集料的抗剪强度变化规律,以期为三峡库区风化集料用作道路基层提供理论依据和试验指导。     

初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力影响

膨胀力是反应膨胀潜势的重要指标之一,选取湖北宜昌小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程K25+000段膨胀土,对其进行掺风化砂改良处理,在对不同风化砂掺量下的膨胀土进行基本胀缩试验的同时,深入探究了初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力的大小以及增长速度的影响.试验研究结果表明,掺入风化砂后,膨胀土的各项胀缩指标均有明显改善,且均能达到路基填料的标准;在同一风化砂掺量下,随着初始含水率的增加膨胀力逐渐降低,且膨胀力可以用初始含水率的幂函数很好地描述,两者相关性较好;初始含水率越低土样所具有的的膨胀潜势及膨胀力越大,膨胀力随时间的变化曲线越陡,浸水后改良膨胀土的膨胀力的增长主要集中在1h以内,稳定速度较快;综合考虑经济性以及初始含水率和风化砂掺量对膨胀力大小的影响,建议将风化砂掺量控制在30%~40%,初始含水率控制在略大于最佳含水率1%~2%内,此时对膨胀力的抑制效果较好.     

Instrumented borehole drilling for interface identification in intricate weathered granite ground engineering

The successful application in drilling for HK simple weathered granite foundation has revealed its further use in instru- mented drilling system as a ground investigation tool in the detection of other lithology formations, geohazards, underground water, and boundary of orebody. To expand the further use and test the accuracy in identification of formation, an R-20 rotary-hydraulic drill rig was instrumented with a digital drilling process monitoring system （DPM） for drilling in an intricate decomposed granite site. In this test ground, the boreholes revealed that the weathered granite alternately changes between moderate and strong. The qualitative and quantitative analysis of the penetrating parameters, indicates the effective thrust force, rotary speed, flushing pressure, penetrating rate, and displacement of the bit fluctuate at ground interfaces. It shows that the parameters get a good response with the change of rock strength at the interfaces, which can reveal the change of the intricate granite formation. Besides, a variable-slope method has been established, for identification of dominative and subsidiary interfaces in the granite site. The result from a t-test shows that the confi- dence of the instrumented drilling system in identification of the geotechnical interfaces is up to 99%.     

风化岩路基填料沉降观测试验研究

为了揭示风化岩填料路基的工程性质,结合室内击实实验与施工段现场沉降观测实验,深入分析了风化岩路基沉降随时间的变化规律,同时,对风化岩填料路基的边坡防护进行了概述.该研究成果可用于指导、评价山区高速公路风化岩路基填筑,这不仅是对保护环境、实施可持续发展战略的双重要求,而且具有较高的经济和社会效益.