红砂岩路基施工技术探讨

红砂岩属于岩石类，由于材料的特殊性，以前多为弃方或用于低等级道路的填筑，但在填筑过程中出现了很多质量问题。现由于技术改良，红砂岩被逐步利用于高速公路路基填筑。本文结合湖南省怀化至通道高速公路项目红砂岩施工中经验，从几个方面论述了红砂岩的结构特征及其矿物成分、主要特性、病害及成因、施工工艺等。     

不同含水率红砂岩冲击过程中的能量耗散特性

地下岩体工程普遍处于不同水环境中，含水率成为影响工程岩体动态力学响应特性的重要因素，严重制约着其安全稳定性。选用红砂岩制备4种含水率试件，采用SHPB试验系统进行相同冲击速度的冲击试验。在分析红砂岩杨氏模量与含水率关系的基础上，基于能量计算方法，分别计算不同含水率红砂岩的总输入应变能、可释放弹性应变能和耗散能。研究3种能量随时间和应变的变化规律，并应用3种能量演化进行岩石微裂纹扩展和破坏判定以及损伤特性分析。结果表明，红砂岩的杨氏模量、起裂时间和破坏时间均随含水率的增加先减小后趋于平缓。随着含水率的增加，各能量演化阶段的起始应变先增大后减小，破坏（卸载）阶段起点处耗散能与总应变能的比值先上升后下降。红砂岩在时间尺度和应变尺度下的损伤累积速率随含水率的增加而增加。      

深水硬岩大型低桩承台围堰施工技术

在跨江桥梁施工中,深水低桩承台一直是桥梁施工中的技术难题,而河床地质为坚硬岩层的情况下,无法通过常规方式进行钢套箱沉放或钢管桩插打困难的问题,则更为棘手。本文结合江西省贵溪市象山大桥主墩承台围堰的施工,针对深水硬岩低桩承台围堰施工技术进行了论述总结。通过锁扣钢管桩围堰在该工程的成功应用,说明了锁扣钢管桩在实际应用中的作用及推广价值。     

红砂岩剪切蠕变特性试验研究与边坡失稳机理分析

以标准红砂岩试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩材料剪切蠕变实验装置结合自行开发的煤岩 细观力学特性测控软件,对处于不同载荷水平作用下的红砂岩试样剪切蠕变力学特性进行了系统的研究,并 基于试验结果尝试解释了一些边坡失稳发生时的现象。结果表明:载荷大小对红砂岩剪切蠕变力学特性具有 明显的影响,直接决定着加速剪切蠕变阶段的有无、试样的破坏与否和试验时间对其剪切蠕变力学特性的 影响程度;存在2个特殊的临界剪切蠕变载荷值τ₁、τ₂,它们将红砂岩剪切蠕变类型分为3种, 即肯定不破坏、不一定破坏和肯定破坏;红砂岩试样破裂带的形成过程表现为渐进式,破坏过程表现为渐 进式与突发式结合,破裂面附近区域为裂纹结构丰富区且该面为非平直剪切面;不同载荷水平作用下岩石剪 切蠕变力学特性可以用来解释边坡失稳发育过程中的现象,认为边坡内潜在滑移带内岩石发生的剪切蠕变 破坏是边坡发生失稳的力学机理。     

强夯法处理某变电站红砂岩填土地基的试验研究

通过对某变电站红砂岩填土地基的强夯试验研究,验证了强夯设计参数,为基础设计提供了依据,并对红砂岩地区采用强夯地基处理技术进行了探讨,供类似工程的设计、施工及检测借鉴参考。     

水平地震作用下加筋格宾挡土墙动力特性试验研究

通过大型的模型试验,研究了以红砂岩为填料在水平地震作用下加筋格宾挡土墙的动力特性。双绞合六边形金属格宾网由PVC包裹,并镀锌防腐,网面单元尺寸为80 mm×100 mm。输入地震波采用ELCE_NS地震波和HACHI_EW地震波,峰值分别为0.342g和0.183g。试验得出了加筋格宾挡墙在不同峰值的水平地震激励下的第一层、第三层、第五层墙顶面处的水平加速度、竖向加速度、水平动位移、竖向动位移峰值响应和沿墙高方向动应力峰值响应。通过对加筋格宾挡土墙的结构分析和抗震试验,可以得出加筋格宾挡土墙为优良的抗震结构,这为加筋格宾挡土墙的抗震设计提供依据。     

红砂岩路基施工控制

结合湘南部分高速公路的路基施工,根据红砂岩的特性,系统阐述了红砂岩作为一种路基填筑材料在施工中应注意的一系列问题,以期为穿越红砂岩地区的高速公路建设积累经验。     

含水率对红砂岩瞬时和蠕变力学性质影响的试验研究

水是影响岩体工程稳定性的重要因素。为了全面分析水对岩石瞬时及蠕变力学特性的影响,设计了两类试验：单轴压缩强度试验和蠕变试验。通过吸水试验分析红砂岩的吸水特征,并以此为依据制备不同含水率的标准试件。首先对9组不同含水率的试件进行单轴压缩强度试验。利用体积应变法和LSR法(Lateral Strain Response)确定红砂岩在单轴压缩条件下的4个特征应力：闭合应力、启裂应力、损伤应力和破坏应力, 从而得到了含水率与红砂岩力学参数的定量关系。结果表明,应力应变曲线上各阶段特征应力随含水率增大而服从负指数规律衰减,并且当试件达到饱和后,各特征应力趋于稳定。由于高孔隙率的特性,导致红砂岩的特征应力在短时间内显著降低。启裂应力σi与闭合应力σc之差随着含水率的增加而减小。这说明水的增加导致红砂岩非线性特征增强。强度和弹性模量损失系数随含水率呈指数函数增长的趋势,饱和红砂岩的强度和弹模总损失系数分别是0.484和0.334。此外,将5组不同初始含水率的试件持续浸在充满水的环境试验箱中,开展荷载与水共同作用下的蠕变试验,从而得到长期水环境对红砂岩蠕变力学特征的影响。结果表明,试件的瞬时应变和稳态应变率随含水率增加呈指数形式增大,蠕变应变和破坏时间随含水率增加而减小。当含水率趋于稳定时,红砂岩的蠕变特性仍然有显著的变化,其原因在于环境中的水沿蠕变新生成的裂缝进一步运移到裂缝尖端,初始裂纹进一步扩展。实验结果不仅强调了短时间内水对高孔隙率岩石瞬时力学性质的急剧弱化作用,而且强调了环境中的水对饱和岩石蠕变力学性质的持续影响作用。此外,实验数据和拟合方程将为岩体工程长期稳定性的评估提供一定的参考价值。     

裂隙红砂岩冻胀力特性试验研究

裂隙岩体冻胀现象在富水岩层冻结工程中普遍存在,冻胀力易使得岩体裂隙尖端应力集中而产生新的微裂纹,微裂纹扩展贯通导致岩体发生不同程度破坏。为揭示裂隙岩体冻融损伤演化机制,探究以冻胀力驱动下的岩体裂隙扩展规律,利用超薄型电阻式压力传感器、温度传感器、低温恒温箱组成的冻胀力测试系统对不同冻结速率、不同裂隙尺寸、倾角以及不同边界条件下红砂岩贯通裂隙中的冻胀力进行测试,分析了贯通裂隙中冻胀力演化规律、冻胀劣化机制以及冻胀破坏模式。结果表明:含贯通裂隙试样典型冻胀力演化过程分为初始冻结阶段、迅速上升阶段、卸荷阶段、维持阶段、消散阶段;冻胀作用使得贯通裂隙端部附近出现明显裂纹扩展现象,试样整体呈竖向张拉破坏;贯通裂隙最大冻胀力随隙宽呈单指数函数增长、与温度成线性正相关;冻结过程中,试样边界条件对裂隙冻胀力影响显著,刚性约束边界条件下最大冻胀力达到1. 27 MPa,融化过程中,不同边界条件对应不同冻胀力跌落现象;低温条件下贯通裂隙红砂岩冻胀力变化特征与冻胀过程中声发射能量变化规律一致,充分验证了冻胀力对贯通裂隙岩体的损伤劣化作用。研究成果可为裂隙岩体冻胀力理论计算与数值分析、冻融损伤机制、冰-岩耦合特性以及煤矿立井冻结壁设计等提供参考。     

水库运行期岸坡消落带红砂岩抗拉强度劣化机制

红砂岩广泛分布于三峡库区,弄清岸坡消落带红砂岩的抗拉强度在水库运行期周期性"湿干"交替作用下的劣化机制,是科学进行水库运行期红砂岩岸坡稳定性分析与评价的重要前提。以三峡库区马家沟滑坡红砂岩为研究对象,自主研发能模拟水压力和"湿干"交替共同作用的岩石抗拉强度测试系统,进行消落带红砂岩在水压力和"湿干"交替共同作用下的劈裂试验;同时,基于扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及吸水率的测试分析,探讨消落带红砂岩抗拉强度的劣化机制。试验结果表明:在水压力和"湿干"交替的共同作用下,消落带红砂岩的抗拉强度随着"湿干"交替作用次数的增加逐渐劣化,劣化幅度逐渐减小最终趋于0;在"湿干"交替作用前期,红砂岩抗拉强度的劣化幅度较大,第1次"湿干"交替作用后,劣化程度最为明显;2~4次"湿干"交替时,劣化幅度相对较大;4次"湿干"交替作用后,劣化幅度逐渐减小为0;红砂岩抗拉强度的劣化是一个不断累积的过程,是内部黏土矿物湿化过程的水化溶解与膨胀、干燥过程的失水收缩,以及水压力作用下微裂隙的增加、扩展等综合作用的结果,且黏土矿物的水化作用引起的碎屑矿物与胶结物之间的胶结变弱效应在其抗拉强度的劣化过程中起主导作用。研究成果可为合理评价红砂岩岸坡的稳定性提供科学依据。