四川攀西地区红层泥岩强度特性试验研究

以白垩系下统小坝组粉砂质红层泥岩为研究对象,通过试验测定其天然含水率、单轴抗压强度、直接剪切强度、矿物成分含量,并分析了岩石物理力学参数之间的相关性。试验结果表明:随着粉砂质泥岩天然含水率增大,天然和饱和单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角均呈幂指数减小;随着岩石中石英含量的升高,岩石单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角升高;随着岩石中黏土矿物含量的升高,岩石单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角降低。     

湿陷性粉质黏土的组成成分及细观特征

针对具有湿陷性的粉质黏土,通过X衍射矿物成分分析、扫描电镜分析等方法,研究湿陷性粉质黏土的组成成分、细观形貌以及微区成分。结果表明:湿陷性粉质黏土与湿陷性黄土具有相似的矿物组成成分;粉质黏土颗粒间被钙质絮状包裹物胶结,浸水后剥落导致土骨架间胶结程度降低,胶结强度减弱,使得骨架颗粒脱离约束而重新排列,宏观上表现为湿陷变形的特性。     

虎跳峡地区绿泥石化片理状玄武岩工程特性分析

虎跳峡地区的玄武岩经历了复杂的地质作用,岩石的矿物、结构发生了改变,表现出特有的微观地质特征和工程特性。在野外调查、室内及现场原位试验基础上,结合丽江至香格里拉铁路的工程实践,对岩石的矿物组成及化学成分、物理力学性质进行分析。结果表明:绿泥石化片理状玄武岩是热液蚀变及区域变质作用的产物,岩石呈鳞片变晶结构,原生矿物为绿泥石、绿帘石、绢云母等矿物取代,具有软化系数低,饱水系数高,抗风化能力弱等特点。在构造、风化及卸荷作用下,易出现软岩大变形、边坡失稳等地质问题。研究成果为工程方案的选择和措施的设置提供科学依据,对滇西北玄武岩区铁路及公路工程的勘察设计具有指导意义。     

新近系泥岩隧道初期支护受力特性研究

富水区泥岩隧道开挖后经常出现支护结构大变形乃至开裂现象,影响隧道的施工和长期运营安全。为掌握新近系泥岩隧道支护结构和围岩的变形动态,开展相应的室内试验与现场监控量测以及数值模拟。采用室内试验方法获得泥岩的物理力学参数;通过现场监测方法得到围岩压力、钢拱架应变;采用数值模拟的方法获得泥岩软化前、后拱顶及拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值的大小。研究结果表明:泥岩呈弱崩解性,且具有一定膨胀性,是导致围岩变形持续时间较长的主要原因;多数测点钢拱架弯曲,导致初期支护承载力不足,进而引起初衬混凝土掉块脱落;泥岩软化后,隧道同一位置处拱顶、拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值均远大于泥岩软化前的数值,泥岩遇水软化是导致隧道支护结构产生大变形的原因之一。研究方法和结论对新近系泥岩隧道的设计和施工有一定的参考价值。     

黑色岩层诱发山地灾害的水—岩作用机理研究

研究目的:在黑色岩层分布的高原山地区域,黑色岩层作为一种山地灾害的诱发因素,时常会给工程建筑以及人类活动带来危害。本文通过对黑色岩层水岩作用机理研究,期望对黑色岩层分布区内的山地灾害治理以及建筑工程设计提供一些帮助。研究结论:黑色岩层中的黄铁矿等硫化矿物在有氧参与的水岩作用下,可以产生硫酸型酸性水并影响周围矿物成分,导致黑色岩层本身以及与其相接触的非黑色岩层或建筑材料等矿物成分发生变化,使得岩石材料的物理力学性质受到弱化,最终容易在山地重力作用下形成山地灾害。通过对都匀地区不同岩性的黑色岩体以及周围水样进行试验分析,研究了山地灾害中含黑色岩层边坡的破坏模式,提出从控制酸性水因素进行治理的措施建议。     

石家庄环城公路泥炭土微观结构及工程特性研究

依据石家庄环城公路(省道S101)泥炭土地基处理工程,采用扫描电子显微镜、X射线衍射、压汞试验等对泥炭土微观结构进行分析,得出其微观结构是由微团聚体和团粒共同构成,土颗粒多呈平直的板状或管状。泥炭土孔径一般为1~5μm,孔隙呈正态分布,架空的大孔隙较多,孔径可达10~30μm。泥炭土与原状黏土主要矿物成分的不同就在于含有硅磷酸铝分子筛(Al Si2P3O12),它对泥炭土的结构和刚度有重要影响,是造成泥炭土具有多孔结构、压缩性高、含水量大、强度低等工程特性的直接原因。结合泥炭土的物理力学性能试验,揭示了泥炭土微观结构与工程特性之间的本质联系,对其工程应用具有参考价值。     

高黏度泥岩中盾构掘进 综合技术研究

武汉地铁6号线十标琴台站～武胜路站区间是联系汉阳和汉口两个主城区的关键纽带,并下穿汉江。该区间盾构下穿汉江段具有地层复杂的特点,其开挖断面有强风化、中风化、微风化泥岩,泥岩矿物中黏土矿物含量高,这导致了在盾构掘进过程中刀盘易结泥饼,且由于微风化泥岩存在,进一步加剧了已结泥饼的刀盘的磨损,严重影响盾构掘进。本文以此为依托背景,针对在高粘度泥岩土层中掘进时遇到的掘进参数恶化、刀盘过载跳停、仓压波动大等问题,采取了泥岩的X衍射实验报告分析和电子显微镜分析其组成成分等一系列手段,并结合整个施工过程系统地分析了这些问题产生的原因;之后在实验基础上提出了一套关于泥水平衡盾构施工的物理方法+化学方法的高效组合方法,比如增加刀盘面部冲刷和优化泥浆的流变特性等。实践证明,这些措施有效的提高了掘进速度并节约了很多费用,这对类似盾构施工工程提供了一定的参考价值。     

南昆铁路南百段增建二线区段膨胀土的特性

针对南昆(南宁—昆明)铁路南百(南宁—百色)段增建二线区段的膨胀土样,通过扫描电子显微镜观察了其微观结构,通过X射线衍射试验分析了其矿物成分,并通过室内试验研究了土样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力。结果表明:该区域膨胀土颗粒形状以弯曲的薄片状为主,成分为蒙脱石或伊利石-蒙脱石混层矿物;颗粒间呈面-面接触而形成面-面叠聚体,排列方式呈无定向开放排列;矿物组成以高岭石、伊利石和石英为主,蒙脱石含量较少;土样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力均较小。南百段增建二线地段分布的膨胀土为中~弱膨胀土。     

隧道围岩矿物成分检测试验与围岩工程性质的关系

隧道围岩矿物成分对围岩稳定性有比较重要的影响。在隧道现场采取岩石试样,应用X射线荧光光谱仪和X射线粉末衍射仪检测岩石中所含元素及矿物成分。结果表明,隧道岩石元素主要是由Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na等组成;而岩石矿物成分既有石英、长石等硬度高的矿物,也有斜绿泥石、伊利石等硬度低的矿物。当隧道正洞围岩中硬度高的矿物含量较高时,隧道围岩的变形就小些;而在斜井和平行导洞中,斜绿泥石和伊利石等硬度低的矿物含量相对高一些,导致斜井和平行导洞处围岩变形较大。     

张呼客运专线沿线膨胀岩土特性研究与探讨

简要介绍了张呼客运专线沿线不同时代膨胀岩土的特征。通过对比分析膨胀岩土试验数据,得出了采用比照膨胀土试验方法判定胶结较差的半成岩状膨胀岩偏于安全的结论。半成岩状泥岩、砂岩、砾岩的自由膨胀率主要与细颗粒黏土矿物含量有关,含量越大膨胀性越强。通过线性回归分析,得出半成岩状膨胀岩阳离子交换量与蒙脱石含量呈极高度正相关且线性关系显著的结论。表明膨胀岩膨胀性产生的根本原因与膨胀土相似。数据和结论为类似工程提供参考和借鉴。     

冻融环境浅埋砂质黄土隧道围岩变形规律研究

研究目的:黄土因其结构性工程性质特殊,其中砂质黄土受冻融作用的影响尤为敏感,浅埋砂质黄土隧道施工过程中在冻融循环作用下发生各类病害屡见不鲜.本文以银西高铁惠安堡黄土隧道洞口段现场监测结果为基础,进行冻融条件下砂质黄土的参数试验,配合数值模拟等方法,得到这种不良地质条件下隧道围岩变形规律及稳定性发展状况. 研究结论:(1...     

地下水对董志塬黄土隧道工程性质的影响分析

地下水对新建隧道工程具有诸多不良影响,通过现场调研和资料整理,对董志塬区黄土地层性质和地下水分布特征进行系统总结,分析董志塬地下水对银西高铁隧道工程的影响。结果表明:(1)董志塬区黄土物理力学性质随地层岩性、位置和地下水位变化存在一定的差异性,含水率和液性指数从塬边南部向塬边北部依次减小,孔隙比和压缩模量从塬边南部向塬边北部依次增大;(2)董志塬区地下水位埋深在塬心浅而塬边深,北塬地下水位埋深略比南塬深;含水层厚度则在塬心比较厚,而向塬边逐渐减小;(3)董志塬区地下水对银西高铁黄土隧道工程的主要不良影响有:引发黄土湿陷性;形成软塑状黄土;导致隧道管涌、涌水、塌方、冒顶事故等。     

软塑黄土二元地层隧道变形特征及监测分析

当隧道斜向上穿越软塑黄土夹层时,隧道拱部逐渐脱离软塑黄土层,使得围岩处于"上硬下软"的二元地层状态。由于软塑黄土含水率高、稳定性差、承载力低,使得大断面隧道在这种二元地层下的变形特征不尽相同。本文依托银西高铁上阁村隧道,基于室内试验、数值计算、现场监测等手段,分析"上硬下软"二元地层下隧道围岩位移演化规律,揭示隧道围岩变形特征。结果表明:随着软塑黄土层的下移,拱顶累积沉降量逐渐减小并趋于稳定;当软塑黄土分布于边墙时,围岩软弱,软塑黄土变形量大,变形时间长;当软塑黄土分布于隧底时,隧底围岩隆起值及下台阶水平收敛较大;随着隧道穿出软塑黄土层,净空收敛逐渐减小并趋于稳定。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义。依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加固参数。研究结论:(1)饱和软黄土的含水率降低,其强度呈线性增长,因此注浆后降低了原位土体的渗透性能以及提升土体的黏聚力,整体上提升土体的抗剪强度;(2)黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理:浆脉夹角近似120°,且高度不一致,长度有差别,在注浆压力逐渐增大的情况下,浆液在黄土体内会先后三次劈裂土体,形成劈裂缝并在其中进行扩散、填充,最终形成黄土劈裂注浆的"Y"型浆脉;(3)加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.6 MPa,周边土体加固区达到1.2 MPa,渗透系数≤10-6cm/s,含水率由原先的约30%下降至10%;(4)得出了在饱和软黄土地层中下穿火车站暗挖隧道WSS注浆所使用的配合比、注浆压力控制值、黄土地层下填充系数等参数,可为饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数的精细化设计提供必要的参考依据。     

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道主要工程地质问题研究

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道下穿东江,为极高风险隧道。采用地质调绘、钻探、一孔多用(数字式全景钻孔摄像、声波测井)、水文地质试验、土工试验等综合勘察方法,运用岩体完整性系数定量分析岩体的完整性,采用水文地质试验测试含水层的渗透系数,利用裘布依理论公式定量计算隧道涌水量,采用室内试验测试软土力学指标,利用岩石抗压试验定量计算泥岩和泥质粉砂岩的软化系数。依据上述测试成果,研究了东江隧道突涌水、软土大变形、软岩变形、流砂、基坑开挖引发周边地面及建筑物变形、惠州断裂等主要工程地质问题,提出了相应的防治措施建议。研究结论为:东江隧道主要工程地质问题突出,但是可以采取相应的工程措施进行处理。     

黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

隧道穿越富水泥岩断层破碎带超前帷幕注浆技术

郑万高铁巴东隧道穿越的三叠系中统巴东组泥岩,具有一定膨胀性,遇水软化,自稳性差,在三峡库区被称为"易滑地层",并且隧道洞身穿过50 m长断层破碎带,采取有效的地层加固措施极为必要。在对泥岩基本地质特性分析的基础上,针对性地提出了超前帷幕注浆方案,并结合洞身超前管棚提高帷幕胶结体的承载能力,最后通过钻孔成像、现场监测等方法对帷幕注浆效果进行评价。实践表明,帷幕注浆后,掌子面围岩加固止水效果良好,有效保证了富水泥岩断层破碎带的稳定性,确保隧道施工安全。     

华北二叠系泥岩隧道灾变机理及控制研究

针对太岳山隧道穿越华北二叠系紫红色泥岩段施工过程中发生的影响工程进度的地质灾害问题,对太岳山泥质岩隧道存在的地质灾害的关键性致灾因子以及其相互作用进行了理论分析,结合现场施工状况及工程处治实践,对支护措施选取及效果进行评价。研究结果表明,泥岩隧道存在四大主要致灾因子,分别为地质因子、岩体结构性质因子、水文因子以及施工因子,其中,施工开挖揭穿软岩界面导致岩体结构破碎和高地应力调整释放,地下水沿岩体裂隙流通,软岩遇水泥化从而强度迅速劣化是导致这种协同破坏机制的根本原因。解决泥岩隧道崩塌、大变形灾害的根本途径在于:采取合理的设计、施工及支护方法,尽量避免内部致灾因子的剧烈作用造成协同灾害效应,最终实现软岩中水岩动力系统平衡状态的平稳过渡。