隧道石膏质岩危害及对策研究

以宜巴高速路凉水井隧道出露的石膏质围岩为研究对象,在开展的研究石膏质岩膨胀特性、溶蚀及溶出特性、强度特性、对混凝土劣化特性的试验基础上,结合工程实际总结石膏质岩对隧道建设可能产生的危害,并提出了相应对策。研究结果表明:石膏质岩强度较低,属软岩。遇水水化膨胀,挤压衬砌结构,影响混凝土结构的耐久性。遇水易软化,软化后强度降低,变形增大,使隧道围岩稳定性降低。易溶蚀,溶蚀后结构遭到破坏,围岩稳定性降低,溶蚀后溶出大量硫酸根离子于环境水中,长期从外部侵蚀混凝土支护结构,使之产生破坏。石膏质岩误作为混凝土骨料,从内部侵蚀混凝土支护结构,使之产生破坏。石膏质岩的不良工程特性将对隧道建设产生诸多不利影响,隧道建设中应采取相应的防治措施。     

多因素综合作用下含膏隧道病害特征及诱发机理研究

石膏质岩遇水会出现复杂的力学性质变化,改变了隧道结构原有的受力模式,从而诱发隧道病害的产生。为探究石膏质岩特殊性质与隧道病害的内在联系,依托山西某隧道工程,首先对隧道中产生的病害进行调查与归纳。而后,通过数值模拟进一步探讨石膏质岩的膨胀、溶蚀以及腐蚀特性对隧道结构稳定性影响,并由此揭示各类病害的破坏机理。结果表明:石膏质岩隧道病害可分为膨胀破坏类、溶蚀空洞类、腐蚀-侵蚀类3种类型,实际典型病害特征常为该3种类型的综合体现。     

石膏质岩对隧道混凝土劣化的试验研究

为得到石膏质岩地区隧道混凝土遭受硫酸盐侵蚀的规律,针对硫酸盐内部侵蚀及外部侵蚀分别设计了加速试验方案,通过强度和膨胀率这两个评价指标,对内、外部侵蚀试验结果进行了分析总结,得到了混凝土遭受硫酸盐侵蚀的规律,并初步获得掺入不同种类、不同分量的掺合料对混凝土抗侵蚀能力的影响,论文成果可为硫酸盐对混凝土劣化作用的理论研究提供基础,并对实际隧道工程施工有一定的指导意义。     

石膏质岩特殊性质对隧道结构稳定性影响及处治技术

石膏质岩在水环境中具有复杂的特殊力学性质。为研究石膏质岩特殊性质对隧道结构稳定性影响,依托山西南吕梁山隧道工程,对现场采集的石膏质岩样进行膨胀力测试。通过对隧址区内地下水的调查,进一步剖析石膏质岩对衬砌混凝土的腐蚀作用形成机理。在此基础上,采用数值模拟进一步探讨石膏质岩的膨胀及腐蚀特性对隧道结构稳定性影响。针对石膏质岩隧道病害的产生特点,提出相应的处治思路及处治技术。结果表明:石膏质岩遇水会产生一定的膨胀特性及腐蚀特性,对隧道结构稳定性具有较大的不利影响。提出的处治技术可为类似工程提供借鉴。     

含石膏质岩集料的混凝土内部硫酸盐侵蚀及抑制措施

集料中掺杂过量的硫酸盐尤其是石膏会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀膨胀,破坏混凝土结构。研究了集料中掺杂石膏的含量、粒径对砂浆试件强度和膨胀率的影响,探讨了水泥C3A含量、矿物掺合料品种对含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀的抑制效果。结果表明:随着集料中掺杂石膏质岩细粉含量的增大,内部硫酸盐侵蚀反应的速率和程度增大,当掺杂SO3含量超过1.25%时,12个月龄期的砂浆膨胀率超过0.1%并出现较大的强度损失;掺杂石膏质岩粒径越小,砂浆的膨胀率和强度损失一般越大,特别是当掺杂石膏质岩粒度小于1.18mm后将引起显著的膨胀,而当粒径大于4.75mm后,由于石膏质岩集料在混凝土中分散的不均性而产生不均匀体积膨胀,从而导致侵蚀应力集中,即使较低的SO3含量掺杂石膏质岩也有可能产生较大的强度损失。采用抗硫酸盐硅酸盐水泥及掺加适量的粉煤灰、硅灰或偏高岭土等矿物掺合料,可以有效抑制含石膏质岩集料混凝土的内部硫酸盐侵蚀膨胀。     

石膏质岩膨胀特性的试验研究

石膏质岩分布广泛,其膨胀特性对公路隧道支护结构的设计影响巨大。为了研究石膏质岩的膨胀特性,以宜巴高速公路凉水井隧道区出露的石膏质岩为研究对象,通过硬石膏岩粉末进行模拟研究,分别开展了自由膨胀率、膨胀率及膨胀力试验,在此基础上分析了石膏质岩膨胀特性的影响因素。     

三向应力下水对石膏质岩强度性质影响的试验研究

以宜昌—巴东高速公路凉水井隧道区出露的石膏质岩为研究对象，采用三轴伺服机开展了不同含水状态下的三轴压缩试验，研究围压及含水状态对石膏质岩强度的影响。     

浅谈膨胀性围岩段衬砌C35抗渗抗腐蚀混凝土施工控制

在我国一些地下工程中因地质情况特殊,出现"灰包石"石膏质岩,其具有膨胀性,且水溶液具有硫酸盐腐蚀性,对混凝土结构物长期作用并腐蚀破坏,损失巨大。本文以宜巴项目凉水井隧道膨胀性岩段衬砌C35抗渗抗腐蚀混凝土施工为例,从混凝土性能着手,通过调整配比及外加剂,提高混凝土等级及防水抗腐蚀的能力,取得了较好的效果,并总结施工控制要点,供类似工程施工提供依据。     

干湿循环作用下石膏质岩宏细观劣化特性研究

针对石膏质岩在干湿循环作用下的劣化问题,以湖北巴东十字垭隧道附近嘉陵江组地层的石膏质岩作为研究对象,结合室内试验和二维颗粒流数值模拟(PFC~(2D)),研究了干湿循环作用下石膏质岩的宏细观劣化特性。结果表明:(1)石膏质岩的力学参数随干湿循环呈减小趋势,干湿循环作用对各力学参数的劣化效应排序为:弹性模量抗拉强度单轴抗压强度内聚力内摩擦角。(2)二维颗粒流方法能够比较准确的模拟石膏质岩的力学性质。(3)围压和干湿循环次数对石膏质细观破坏特征都存在影响。随围压的增大,细观黏结间隙和细观剪裂纹的分布由"集中"趋于"分散"。随干湿循环次数的增加,细观黏结间隙和细观剪裂纹的分布则由"分散"趋于"集中"。     

隧道用混凝土耐久性问题

隧道中混凝土常受到侵蚀性地下水的侵蚀面破坏，分析了侵蚀的原因和机理，提出了提高隧道混凝土耐久性的措施。     

西南某隧道衬砌混凝土中的硫酸盐腐蚀破坏分析及对策

为掌握实际服役条件下隧道结构衬砌混凝土的硫酸盐腐蚀劣化特征与机制,通过对西南某隧道衬砌混凝土样品的力学、耐久性能测试以及微观分析,发现该隧道混凝土所遭受的腐蚀破坏由硫酸盐侵蚀造成,且腐蚀破坏程度严重。腐蚀产物类型与混凝土所处位置相关,在衬砌表层和开裂、剥落的混凝土中腐蚀产物主要以钙矾石和石膏为主,在衬砌与地面交接处的糊状混凝土中则以碳硫硅钙石为主。分析结果表明： 混凝土自身密实性不足和其使用大量石灰石原料是出现严重腐蚀破坏的主要原因。建议从混凝土原材料组成优选、配合比设计、施工养护和表层防护等多方面来提高隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀破坏能力。     

公路隧道混凝土衬砌结构耐久性设计的研究

对影响公路隧道混凝土衬砌结构耐久性的外部因素作了较系统的分析，并主要基于对氯化物对混凝土侵蚀和混凝土碳化规律的研究，对公路隧道衬砌结构的设计基准期改为100年后的保护层最小厚度提出了估算模式，并对取值提出了具体建议。     

抗腐蚀气密混凝土在铁峰山右线2号隧道工程中的应用

结合万开高速公路铁峰山右线2号隧道工程实际,研究分析了混凝土防地下水侵蚀与瓦斯渗漏的防护机理,认为在目前的勘测设计条件下,为延长混凝土工程使用寿命,节省维修经费,应相应提高衬砌混凝土的防护等级。采用普通硅酸盐水泥加YBQK抗腐蚀气密混凝土泵送剂,配制出了力学性能、耐久性、安全性与施工性能均满足要求的混凝土,并成功应用于铁峰山隧道混凝土工程。与采用抗硫酸盐水泥相比,大大节约了工程造价。     

混凝土硫酸盐侵蚀影响因素和测试方法现状与发展

文章分析了混凝土硫酸盐侵蚀的各种影响因素。对混凝土配合比、溶液浓度和pH值、受力状态、干湿循环等因素对侵蚀机理的影响进行了研究,对国内外硫酸盐侵蚀试验进行了评述,并指出了有待解决的问题。     

动态水化学侵蚀耦合作用下混凝土的力学特性

模拟了动态水环境下硫酸盐和碳酸盐对混凝土的侵蚀作用,进行了混凝土力学性质试验,研究了动态水和侵蚀环境耦合作用下混凝土的腐蚀特性。试验结果表明,动态水和侵蚀溶液的耦合作用对混凝土的侵蚀更加明显。此外,对混凝土的腐蚀机理进行了分析。其研究对处于侵蚀性地下水渗流以及流动水冲刷等环境下混凝土的耐久性设计和应用具有参考价值。     

荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究现状与发展

处于海洋环境下以及撒除冰盐环境中的钢筋混凝土结构,氯离子侵蚀是其钢筋锈蚀的最主要原因.根据对氯离子侵蚀的认识过程和荷载作用型式分三个层次对混凝土中氯离子侵蚀性研究现状进行了总结:混凝土中氯离子传输机理、静荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究和反复荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究.提出荷载作用下混凝土中氯离子传输机理研究和侵蚀模型具有重要的理论意义和应用价值,是氯盐环境中承受荷载作用的混凝土桥梁结构耐久性研究的重要发展方向.     

杜公岭隧道工程地质特征及工程危害性分析

为查清杜公岭隧道工程地质条件与隧道病害间的关系,通过对杜公岭隧道工程地质条件的论述,分析了隧道工程地质特征,探讨了各类地质因素对隧道工程的潜在危害与风险。结合杜公岭隧道工程建成运营后出现的隧道病害与检测情况,系统地分析了多种工程地质因素对隧道工程产生危害的作用机理。研究表明:杜公岭隧道工程地质危害性是由地层岩性、地下水、岩溶、地质构造等多种地质因素共同作用的结果。在这些影响因素中,地下水显化并加剧了隧址区各种工程地质因素,促使隧道围岩产生软化膨胀、隧道衬砌支护结构附加荷载增加、隧道衬砌混凝土结构遭受硫酸盐侵蚀等;岩溶为地下水的流通与汇集提供的途径,使得大气降水对其快速补给,并在局部区域汇集;围岩中的石膏岩在地下水的作用下产生膨胀,并为地下水的腐蚀提供了硫酸根离子供给;各类危害行为相继出现、互相交织,对隧道衬砌结构从不同的方面造成了损害,使其隧道衬砌呈现出不同的病害表现形式。因此,隧道工程的安全性与稳定性常受控于隧址区工程地质条件,而由于现有技术与人类认知的局限,无法实现对隧址区工程地质信息的透明化获取与工程危害性的精准预判,使得隧道工程建设常面临较高风险。     

沿海桥梁混凝土抗侵蚀技术应用

海上桥梁建设越来越多,但海洋环境对混凝土的侵蚀破坏使混凝土的耐久性降低,从而直接影响到桥梁的使用安全和寿命,该文通过海水对混凝土侵蚀的机理研究分析,结合混凝土抗侵蚀的成功工程实例,提出在海洋环境中如何提高桥梁的抗侵蚀性能。     

混凝土硫酸盐侵蚀的机理及影响因素

本文根据大量资料对混凝土硫酸盐侵蚀的机理和影响因素进行了分析，并提出了防止或减轻混凝土硫酸盐侵蚀的一些措施，以达到提高混凝土耐久性的目的。     

干湿循环-硫酸盐侵蚀下混凝土损伤机理的分析

结合扩散-反应方程,重点分析了干湿循环-硫酸盐侵蚀作用混凝土的侵蚀机理.研究认为干湿循环改变了硫酸盐介质在混凝土中的迁移方式和侵蚀过程,加剧了混凝土性能的劣化.通过对研究成果的总结与分析,指出了几种主要因素,如硫酸盐种类及浓度、矿物掺合料、混凝土强度等级等,对侵蚀后混凝土性能的影响规律.