不同含水率冻融后红砂岩剪切蠕变特性

针对高海拔地区岩体在冻融作用及含水状态下的劣化特征及长期稳定性,对不同含水率红砂岩进行了冻融后核磁共振检测及剪切蠕变试验,揭示了冻融循环及含水率变化对红砂岩细观结构及蠕变特性的影响机制,据此构建合理的剪切蠕变模型.研究结果表明:在冻融作用下,饱水红砂岩呈现出由小尺寸孔隙增长向中小尺寸孔隙共同增长的趋势,而饱和红砂岩主要...     

不同温差冻融后砂岩蠕变特性及分数阶损伤模型研究

为研究不同冻融环境下岩石工程的长期稳定性,开展不同温差冻融后石英砂岩、变质砂岩及红砂岩核磁共振检测及三轴蠕变试验,探讨各类砂岩在不同温差冻融作用下的孔隙结构发展规律及蠕变劣化特性。试验结果表明,冻融循环作用促进了砂岩内中小尺寸孔隙的发育扩展,冻融温差范围越大则变质砂岩与红砂岩孔隙的发育程度越高,而石英砂岩对冻融温差的敏感性较弱;随着冻融循环次数的增加,冻融后砂岩的蠕变量随之增加,而长期强度逐渐降低。冻融温差的变化控制着冻融后砂岩蠕变量的上升幅度及强度的下降趋势,红砂岩在不同温差冻融作用下的时效力学响应最为突出,而较大温差冻融后石英砂岩及变质砂岩在破坏应力水平下更易发生加速蠕变。基于统计损伤与分数阶微积分理论,建立能够表征不同温差冻融后砂岩三轴蠕变力学行为的分数阶损伤蠕变模型,模型参数分析表明,体积模量与黏弹性剪切模量具有随冻融循环次数及温差范围的增加而普遍下降的趋势,分数阶阶数及时效损伤参数与砂岩蠕变的时间及变形尺度相关。模型曲线与试验数据的吻合度较高,验证模型能准确描述不同温差冻融后砂岩蠕变全过程力学特性。     

红山窑船闸红砂岩初始损伤细观特性量化研究

为了研究红砂岩的初始损伤效应,对红砂岩进行细观损伤单轴压缩试验,同步多方位观测细观裂纹演化过程,利用数字图像相关技术处理不同含水率下红砂岩试样动态变形过程中灰度分布图,得到孔隙面积比、应变以及含水率之间的相互关系;探讨孔隙面积比与损伤变量之间的联系,进而推导了红砂岩损伤变量随含水率变化的计算公式,定量评价不同含水率下红砂岩的初始损伤程度.结果表明:红砂岩初始损伤效应显著,且随含水率的增大初始损伤呈对数增长,在研究岩体损伤特征时应当充分考虑初始损伤效应.     

冻融环境下红砂岩三轴蠕变特性及其模型研究

为研究寒区岩体工程在冻融循环与长期荷载耦合作用下的时效力学特性,对不同冻融循条件下的饱和红砂岩进行分级加卸载三轴蠕变试验,研究冻融循环对岩石蠕变特性的影响.结果表明:冻融循环对红砂岩蠕变变形的影响与加载应力水平有关.低应力水平下,岩石黏弹性应变随冻融次数的增加近似线性缓慢增长;而高应力水平时则呈非线性增长;黏塑性应变随...     

基于正交设计的红砂岩改良土抗剪强度试验和回归分析

兰州地区地铁深大复杂基坑日益增多,为了保护生态环境和减少工程造价,通过试验将开挖后的红砂岩添加黄土和水泥进行改良作为路基填料。基于兰州某地铁工程,采用正交试验,对不同配合比下的改良土展开了击实试验和快剪试验,分析了红砂岩改良土抗剪强度的影响因素及其影响大小,给出各因素最佳配合比,并得出了红砂岩改良土抗剪强度的回归模型。试验结果表明:黄土对内摩擦角的影响显著,水泥和含水率对黏聚力影响显著,各因素对黏聚力影响的主次顺序为:水泥掺量→含水率→黄土掺量,对内摩擦角影响的主次顺序为:黄土掺量→含水率→水泥掺量。针对不同配合比下的试验数据,建立回归方程预测改良土的黏聚力和内摩擦角。试验结果对评价红砂岩作为路基回填料具有一定参考价值。     

土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理研究

针对红砂岩粗粒土在不同加筋情况下,分别进行了不同围压条件的大三轴剪切试验。对各试样的抗剪强度特征和破坏形式进行了深入分析和比较,并以此为基础,对土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理进行深入研究。指出加筋可以有效地提高红砂岩的黏聚力,但对摩擦角提高的贡献不大;同时指出工程设计与施工中,应尽量控制工程含水率在最佳含水率左右。     

原状黄土冻融过程抗剪强度劣化机理试验分析

通过对西安Q_3原状黄土在封闭系统冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,研究了冻融作用对原状黄土微观结构和强度的影响。试验表明:冻融过程中原状黄土微观结构发生显著变化,大颗粒集粒数量明显减少,小粒径土颗粒所占比重增加,孔隙面积比增加。进一步基于损伤力学理论,得到微观结构冻融损伤度随冻融次数增加呈指数增加趋势,反映出冻融作用一定程度上破坏黄土体的结构强度,但多次冻融后黄土体结构强度趋于稳定的残余强度。冻融过程土样表面结构发生破坏,且含水率越高,土体表面特征破坏越严重。粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势,且含水率越高,粘聚力衰减幅值和速率越小;粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征,且冻融后粘聚力与含水率的变化规律近似重合;内摩擦角无明显规律性变化。粘聚强度冻融损伤系数随冻融次数增加呈指数增加趋势,随含水率升高有增大趋势。基于试验数据规律性,进一步提出了原状黄土粘聚强度劣化模型,该模型经试验验证可较好描述原状黄土粘聚强度劣化规律。     

红砂岩力学性能对路基长期稳定性影响的研究

通过红砂岩的抗剪强度试验、CBR强度试验、渗透试验等室内试验分析了红砂岩填料的工程性质对压实度、水、级配等因素的反应敏感程度，进而研究了红砂岩填料的长期强度衰减对路基长期稳定性的影响。     

格宾网加筋红砂岩粗粒土的强度和变形特性

开展了不同加筋层数、不同压实度、不同含水率的格宾网加筋红砂岩粗粒土大三轴试验,分析格宾网层数、试样含水率和压实度对红砂岩粗粒土应力应变关系、强度和变形特性的影响,引入强度比参数评价加筋效果,并与土工格栅加筋方案进行对比。试验结果表明:格宾网加筋能明显提高红砂岩粗粒土的峰值强度和土体延性;格宾网加筋使红砂岩粗粒土的黏聚力大幅提升,但其内摩擦角提高幅度不大;在同一压实度下,加筋和未加筋土体的黏聚力随含水率变化呈现非线性变化关系,且在最佳含水率附近达到峰值;在同一含水率下,黏聚力和内摩擦角随试样压实度的增加而增大;加筋效果与加筋层数、土体含水率和压实度有关,格宾网加筋的作用发挥随围压增大而减小。     

原状土冻融过程中水分迁移试验研究

为了量化原状土中水分在冻融过程中的迁移,试验采取在其他试验条件相同的条件下,改变初始含水率或温度模式的方法,研究了单个因素对水分迁移的影响。经冻结并融化到设定位置后,从试验中观察到试样未融化部分存在有横向和竖向的裂缝现象、明显的冻融分界线、水分积聚层和融化锋面并不在同一个层面内、土中水的冻结温度各不相同、冻结后含冰不均匀现象等结果,进而对冻融过程中进行温度场分析以及冻融前后含水率的变化分析,用具体试验数据得出如下结论:控制不同顶板温度时,不同含水率的试样中各点处温度的变化趋势基本相同;在顶板控温相同的情况下,初始含水率大的试样,水分迁移量大,水分积聚多;不同冻结温度和融化温度对试样中水分的迁移影响非常明显,顶板冻结时温度越高,水分积聚层位置处的含水率越大,水分积聚越多等。     

基于点荷载试验的新生代红砂岩弹性模量估计及其衰变规律研究

弹性模量作为岩土勘测项目上的必备参数,是反映岩石变形特征的一个重要指标。快速测定岩石弹性模量不仅是工程前期勘测和设计的重要步骤,并且对于工程项目上安全防护具有重要意义。本文针对新生代红砂岩这一具有典型遇水软化特征的软岩,通过开展大量的点荷载试验,并结合其物理力学特征,提出了一种基于点荷载试验的弹性模量估计方法,该方法可以通过点荷载试验结果快速估算新生代红砂岩的弹性模量。同时,针对新生代红砂岩遇水软化的特征,研究了在不同含水率条件下,新生代红砂岩弹性模量的衰变规律,并且提出了新生代红砂岩弹性模量与含水率之间的换算关系。本文研究成果可为相关工程的设计与施工提供依据,并可以为其他岩石弹性模量的快速测定提供参考。     

冻融循环下鄂尔多斯红色砒砂岩融沉特性研究

通过室内冻融实验,以内蒙古自治区鄂尔多斯准格尔旗红色砒砂岩作为研究对象,研究并分析冻融次数以及含水率对原状砒砂岩融沉作用下的影响规律。研究表明:含水率在某个阈值范围内,融沉量是随着冻融次数的增加规律性增大的。原状砒砂岩的限定含水率在12%到13%之间,含水率较低时,融沉系数随着含水率的增大而增长,当土体含水率到达某一界限含水率,融沉系数随着冻融次数的增加而趋于平缓。本次试验含水率是对冻融过程融沉总变形影响较大的因素,含水率小的原状砒砂岩发生压缩变形,含水率大的发生隆起变形。无论冻融循环中其他因素如何变化,最终的融沉都会趋于稳定。     

不同水环境条件下红砂岩吸水性特性试验研究

为了探索岩石的吸水性与所处水环境之间的关系,选用红砂岩进行自然吸水条件与自然饱水状态下含水率测试试验,通过红砂岩含水率随时间的变化规律,表征红砂岩的吸水性与所处水环境的关系。结果表明：在自然吸水条件与自然饱水条件下,岩石的含水率随时间均呈现“快速增加—趋于平缓”的变化趋势,随着时间的增加,岩石试件的吸水速率逐渐降低,在自然饱水条件岩石的最大含水率高于自然吸水条件下岩石最大含水率,相比于自然吸水条件下,在自然饱水条件下岩石到达最大含水率的时间更长。     

红山窑膨胀红砂岩地基处理方案研究

经野外地质勘探,红山窑风化红砂岩初判为膨胀岩,为寻求技术上安全可靠而又经济合理的设计施工方案,对该膨胀岩进行了膨胀变形特性和力学性质试验,研究其随含水量变化时的膨胀变形特性和力学性质指标。试验结果表明：膨胀应变在较短时间内完成总膨胀量的90%左右,随着时间的增长,最终趋于稳定;在不同初始含水率至吸水饱和时,初始含水率越低,吸水达到饱和时产生的膨胀力越大,初始含水率越高,吸水达到饱和时产生的膨胀力越小。且含水率ω∈[0%,6%]至饱和是该膨胀岩膨胀力的显著增长点。根据试验结果提出如下地基处理方案：对位于中风化层的红砂岩地基,只采用控制含水率（不低于6%）,限制膨胀力（小于40kPa）的方法;对部分位于全风化岩层上的地基可采取换填土处理。     

残积土MICP灌浆结石体冻融损伤的核磁共振特性试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可有效胶结残积土并形成一定强度的结石体,在地基加固工程中具有广阔的应用前景,但针对冻土地区残积土MICP灌浆结石体的耐久性目前还不明确,因此开展结石体的冻融循环损伤特征研究对MICP技术在该地区的适用性评价具有重要意义。在试验确定微生物灌浆周期和灌浆速率的基础上,成功制备出页岩残积土的MICP灌浆结石体,并对试样开展不同含水率下的气体冻融循环试验,对比分析结石体在冻融循环过程中的损伤破坏机制与表观演化特征,重点结合核磁共振技术(NMR)研究结石体冻融后损伤裂隙发育的变化规律。结果表明:结石体的冻融破坏主要表现为孔隙水结冰产生的冻胀力大于MICP胶结强度时,胶结作用失效导致表面碎屑颗粒大量脱落,且脱落面积随含水量和循环次数的增加而增大。不同含水率结石体的T2谱曲线特征差异显著,分析波峰随循环次数增加的迁移规律可知结石体内部裂隙在冻融循环过程中的发育情况。低含水率条件下主要表现为中、小裂隙的发育,而高含水率时则体现出大裂隙的不断扩张。结石体的破坏均由试样中部逐渐向两端发展,随着循环次数的增加,结石体中间部位的大裂隙增加速率高于两端,且含水率越高速率越大,高含水率结石体T2分层曲线的初始阶段中部"尖点"效应显著,但随着冻融循环的发展"尖点"逐渐消失,曲线渐趋平缓,此时试样中部的大裂隙逐渐向两端扩展并贯穿,最终达到冻融损伤破坏的极限状态。     

冻融作用对黏土力学性能影响的试验研究 TitleFilter('chTitle');

为揭示冻融作用对黏土力学性能的影响规律,对原状土及不同冻融条件下的融土进行了压缩试验和固结排水剪切试验。试验结果表明:黏土冻融后,压缩系数大于原状土的压缩系数;封闭型冻融时,冷端温度越低、含水率越大,则压缩性的变化越大;融化温度对融土压缩特性基本无影响;冻融对不同干密度的重塑黏性土具有双向作用,使松散的低密度土压缩性减小,密实的高密度土压缩性增大。黏土冻融后,黏聚力降低,内摩擦角增大;封闭型冻融时,冷端温度越低,内摩擦角变化越大;融化温度对融土的强度影响很小。更多还原 AbstractFilter('ChDivSummary','ChDivSummaryMore','ChDivSummaryReset');     

多次冻融条件下土体的融沉性质研究

以青藏铁路那曲物流中心站场路基填料为研究对象,通过室内试验深入研究和分析了压实度、荷载以及冻融次数对土体融沉性质的影响规律。研究结果表明：第1次冻融过程中压实度大的试样的冻胀融沉量小,而经历多次冻融后压实度大的试样的冻胀融沉量则变大;多次冻融后较大压实度的试样表现为隆起变形,而较小压实度的试样则表现为压密变形,即不同压实度试样在经历多次冻融后压实度趋于某一定值;存在一临界压实度值,该值下多次冻融后试样高度不发生变化;荷载的压密作用在抑制冻胀变形的同时也加剧了试样的融沉变形,总体变形量随荷载的施加和增大而增大;补水条件下多次冻融后试样的含水率远远大于初始含水率,因此应做好防排水措施;外界水源补给量随冻融次数的增加而减小,并在经历3次冻融后达到稳定,且冻结过程中的补水量远远大于融化过程中的补水量;融沉系数随冻融次数的增加先增大而后减小并在经历5次冻融后趋于稳定,因此可将5次冻融后的融沉系数作为评价土体融沉性质的指标。     

超声波技术在冻融土中的应用研究

在季冻区,粘性土的强度在冻融作用下的变化规律对于道路设计至关重要。文章在分析国内外冻土研究的基础上,通过含水率试验、密度试验、颗粒分析试验、击实试验和液塑限试验来进行土样的基本物理性质分析。以此为基础,按照不同压实度,不同含水率做出标准的圆柱试件,用TICO超声波检测仪测出在反复冻融条件下的波速变化。研究表明冻融土的波速与土样的压实度成正比,与含水量成反比,与冻融次数总体成反比。     

红砂岩用于路基填筑室内试验评价方法及工程应用

针对我国某高速公路修建过程中遇到的实际情况,文章对红砂岩组成成分进行了微观分析,并采用CBR试验,单轴抗压强度试验和崩解试验等对该红砂岩进行了全面的室内试验分析,试验结果表明,该红砂岩样可划分为二类红砂岩,可用于路基填筑,并以此提出了相应的施工技术方案和施工控制指标。研究结果可为红砂岩在我国路基填筑中的应用提供重要参考。     

干湿循环作用下赣南红砂岩风化土的摩擦强度研究

为了研究红砂岩土的摩擦强度,以赣南地区红砂岩风化土为研究对象,分别进行了5次干湿循环模拟,分析不同含水率、密实度和循环次数对红砂岩土内摩擦角的影响.试验结果表明:红砂岩风化土的内摩擦角随着循环次数的增加而减小,受前4次循环作用影响较大;当循环次数达到5次以后,内摩擦角几乎不再变化.