钙质泥岩水岩作用特征及遇水软化机理

为掌握泥岩遇水后的工程特性,进一步揭示其遇水软化机理,对取自宁夏固原引水隧洞工程遇水易软化的白垩系钙质泥岩进行了矿物成分分析和物理力学性质试验.在此基础上,分析了钙质泥岩水岩作用特征,探讨了不同黏土矿物含量钙质泥岩遇水后强度和变形参数的变化规律和软化机理.研究结果表明:钙质泥岩的膨胀性及其强度遇水后迅速衰减;遇水后钙质泥岩力学参数的变化与黏土矿物含量均呈自然对数关系;钙质泥岩遇水软化是其在吸、失水过程中内部水化膨胀反应及其损伤不断加剧造成的,软化机理可用水岩作用过程示意图详细描述.      

间歇性泡水对砂岩力学性能的影响研究

结合现场采样和三轴试验,以工程中较常见的砂岩为例,设计了不同泡水次数,对砂岩进行了间歇性泡水试验和力学指标测试.通过对天然状态和不同泡水次数下砂岩力学指标的比较分析,研究了间歇性泡水前后砂岩力学性能的变化规律.研究结果表明:随着间歇性泡水次数的增加,砂岩的抗压强度、黏聚力和内摩擦角都呈下降趋势,其变化规律基本符合指数分...     

卸荷条件下地下洞室围岩稳定的损伤力学分析方法

岩石地下洞室围岩的失稳主要是由于工程开挖导致岩体局部卸荷，从而使围岩体损伤逐步累积和发展所造成的，由于应力路径的不同，岩体在卸荷条件下与加载条件下具有不同的强度破坏特征和破坏准则。本文在围岩失稳力学机理分析和岩体损伤破坏试验的了，应用“损伤破坏表面”的概念和各自异性损伤力学理论，提出了卸荷条件下地下洞室围岩稳定性分析的损伤力学方法，并已在青岛地铁隧道的围岩稳定及合理埋深研究中得到成功应用。     

泥岩、泥质砂岩填筑路基施工工艺研究

工程概况济邵高速公路位于河南省济源市境内,其中由邢台路桥建设总公司承建的第七合同段,沿线分布均为泥质砂岩和泥岩。这些岩石具有干燥状态下强度较高,浸水状态下极易崩解、软化,强度迅速降低的特点,不宜直接作为路基填料。     

泥岩、泥质砂岩填筑路基施工工艺研究

工程概况 济邵高速公路位于河南省济源市境内．其中由邢台路桥建设总公司承建的第七合同段,沿线分布均为泥质砂岩和泥岩。这些岩石具有干燥状态下强度较高,浸水状态下极易崩解、软化,强度迅速降低的特点,不宜直接作为路基填料。     

砂岩-泥岩沉积互层面剪切特性数值模拟研究

沉积层面力学特性是探究砂岩泥岩互层岩质边坡变形及稳定的重要因素。以室内试验结果为依据,采用接触面与薄层单元模拟层面剪切特性,对比了两者应力应变曲线特点,分析了开挖条件下软硬互层岩质边坡层间应力分布。结果表明,接触面模拟砂岩泥岩界面特性时,其剪切应力应变曲线符合双曲线特征,呈应变软化现象,存在明显残余强度。薄层单元模拟层面剪切力学特性时存在初期应力剧增现象,模拟结果与试验值存在一定程度离散性。接触面与薄层单元均能模拟砂岩泥岩界面剪切应力应变特性。顺层岩质边坡开挖时难以控制接触面法开挖过程模型计算收敛程度,薄层单元方式更能有利于模拟开挖作用下其层面剪应力分布(即剪切错动效应)。     

岩石循环冲击损伤模型及其参数的确定方法

建立了基于 Weibull分布的统计学岩石冲击损伤本构模型。在理论假设的基础上,通过公式推导,建立了岩石单元体损伤本构模型。并通过数学的方法,确定了模型中参数的计算公式和方法,明确了参数的物理意义。建立了岩石在循环冲击作用下的损伤变量的表达式,分析了岩石在循环冲击作用下的损伤累计演化规律。在中南大学动静组合加载实验系统上,开展了岩石在不同应力状态下的循环冲击实验,将实验数据带入本构模型中。分析结果表明：实验曲线与理论曲线接近重合,验证了该模型的合理性;初步分析了岩石在循环冲击作用下的损伤演化规律以及破坏失稳过程。该实验为岩石在动力扰动作用下的力学机理以及岩爆产生的机制提供了一定的理论依据。     

强度折减法分析干湿循环下红砂岩路堤边坡稳定性

通过红砂岩填料的室内干湿循环试验,得到红砂岩填料在不同干湿循环次数作用下的剪切强度,依据库仑定律反推出强度参数。红砂岩填料得到强度参数在干湿循环下有着较大幅度的强度衰减,对路堤边坡的稳定性影响巨大。基于强度折减法理论,结合室内试验得到红砂岩填料干湿循环下的强度参数,选用ABAQUS软件对选定的红砂岩路堤边坡稳定性进行分析,得到红砂岩填料边坡的稳定性随干湿循环次数的增多而减小,在干湿循环作用下边坡的稳定性系数由2.128降低到1.672,降幅约为21%。     

非线性强度准则下炭质泥岩路堑边坡稳定性分析

炭质泥岩属于膨胀性软岩,遇水易崩解,在高速公路开挖形成路堑边坡后,容易因其软化的时效性而使稳定性降低,影响高速公路的安全营运。炭质泥岩采用Mohr-Coulomb准则无法解释其低应力及各向异性的特性,而非线性Hoek-Brown准则可有效弥补Mohr-Cou-lomb准则的不足。通过湖南省某高速公路炭质泥岩路堑边坡实例进行分析,采用非线性Hoek-Brown准则获取炭质泥岩的力学参数以及基于Slide有限元计算软件分析路堑边坡的稳定性,并根据炭质泥岩的特点进行护坡设计。说明了应用Hoek-Brown准则可以较为便捷与准确地进行岩体力学参数的稳健性取值以及稳定性分析,同时在坡面铺设预应力锚索的同时在坡顶进行生态护坡,具有保障边坡稳定性、经济及美化环境的优点。     

改性预崩解炭质泥岩强度特性及微观机理分析

采用水泥和粉煤灰对预崩解炭质泥岩进行改性处理,以期实现炭质泥岩填料在工程实际中的有效应用.通过对不同水泥和粉煤灰组合、不同养护龄期下改性预崩解炭质泥岩进行无侧限抗压强度试验,分析了水泥和粉煤灰改良预崩解炭质泥岩的力学性能,并结合X射线衍射和电镜扫描试验揭示其改性机理.研究结果表明:9％水泥+10％粉煤灰组合改性预崩解炭质泥岩时,的其无侧限抗压强度最大,7、14和28 d的强度分别为2.39、2.68、2.94 MPa.从X射线衍射和扫描电子显微镜试验结果表明,随着养护龄期的增加,改性预崩解炭质泥岩内部孔隙被水化产物填充,结构逐渐密实,导致其强度持续提高.     

Experimental study on mechanical properties of weathered rock covered by loess

Based on dynamic triaxial test, the mechanical properties of the weathered rock covered by loess were studied. The cohesion value of weathered mudstone is far below that of the weathered sandstone, while the internal friction angle values are basically equivalent, about 30°. Compared with the undisturbed sample, the cohesion value of remodeling weathered rock sample decreases significantly. With the increase of moisture content, the strength of weathered mudstone is obviously decreased due to the influence of the water softening effect. This results illustrate that the bearing stratum is not easily affected by external disturbance in comparison to weathered mudstone. In the engineering, in order to ensure the good mechanical properties of the soil, more attention should be paid to keeping the water content constant, even to reducing the water content. The experiments show that the relations between shear stress and strain of weathered rock were nonlinear and the behavior of weathered rock can be expressed by the hyperbolic model. The initial modulus of undisturbed weathered rock, under the same consolidation conditions, is much greater than that of remodeling samples. Meanwhile, the initial dynamic elastic modulus of sandstone is also greater than that of the mudstone. The dynamic shear modulus ratios of the undisturbed sandstone, the undisturbed mudstone, as well as the remodeling mudstone have the normalization characteristics with the increase of dynamic shear strain. The damping ratio of mudstone is larger than that of the sandstone, and the damping ratio of remolding sample is also greater than that of the undisturbed mudstone. The mudstone has the bad mechanical properties as bearing stratum.     

锚固注浆体性能试验研究

水泥基注浆体广泛地应用于锚固工程中,其物理力学特性是锚固体系优化设计的关键参数,当今所有的锚固规范仅对注浆体的水泥标号及抗压强度等级作了相应规定,有关注浆体方面的研究还较少。因此,在广泛调研实体工程所使用的注浆体的情况下,设计11种不同配合比的注浆体,分别测试各自的物理力学性能,采用室内抗拔试验研究其对锚固性能的影响。结果表明:降低注浆体的水灰比对提高岩锚的极限抗拔荷载的效率较低,而在注浆体中掺入适量的砂可以提高注浆体的抗拉强度、弹性模量及剪切模量,增强岩锚的界面黏结强度及锚固刚度,从而显著改善岩锚的锚固性能。     

高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究

为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析. 在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系. 研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.      

强夯再压实技术在渝邻路高填方路堤中的应用

以重庆渝邻高速公路常见的泥岩、砂岩和页岩土石混填路堤为研究对象,通过强夯试验研究确定强夯再压实的夯击参数及质量控制标准,用以指导渝邻路高填方路堤的施工并达到预期加固效果.     

多年冻土区路基填土力学参数实验研究

岩土力学参数是岩土工程设计、施工、理论计算以及其他力学性质研究的基础,对岩土工程力学机理(如温控机理)的研究具有重要的意义。现对青藏铁路多年冻土区路基填土的力学参数进行了试验研究,得到了路基填土的一种不均匀的非连续中低压缩性土。同时,经过低温常规三轴压缩试验,获得了该填土的弹性模量、抗剪强度等指标在低温下与围压、地温之间的关系。这在一定程度上为路基在寒冷地区其他性能的研究奠定了基础,同时也为类似工程的相关性能研究提供了参考。     

强夯再压实技术在渝邻路高填方路堤中的应用

以重庆渝邻高速公路常见的泥岩、砂岩和页岩土石混填路堤为研究对象,通过强夯试验研究确定强夯再压实的夯击参数及质量控制标准,用以指导渝邻路高填方路堤的施工并达到预期加固效果.     

岩土压花锚抗拔试验研究

普通预应力锚索的常见破坏模式是钢绞线与注浆体脱黏,为防止该类破坏模式的发生并增强内锚固段的锚固能力,将结构工程中的压花锚引入到岩土锚固工程中并进行较大改进,设计8种不同配合比的水泥基注浆体,将压花锚、普通锚锚固在中风化砂岩中,通过抗拔试验获得岩锚的荷载-位移全过程曲线。结果表明:压花结构在注浆体里产生楔形效应,导致压花锚的荷载传递机理与普通锚不同,其承载强度显著高于对应的普通锚,降低了岩锚承载强度对内锚固段长度及注浆体力学性能改变的敏感性。压花锚的上述特性有利于提高锚固工程筋材的利用效率,减少用锚数量,降低工程造价,增强锚固系统的安全可靠度。     

十天高速公路软岩填料的剪切强度试验研究

对十天高速公路软岩填料进行剪切强度试验,结果表明：软岩填料的强度特性是由细料、粗料特性以及粗细料比例所决定;强度参数随粗料含量以及干密度变化。可以通过合理配料等方法来确保软岩填料满足工程要求。研究结果可为软岩填料的工程应用提供参数。