吕梁山西麓三趾马红土铁路隧道围岩分级研究

吕梁山西麓地区三趾马红土地层沉积厚度大、连续性好、典型剖面多,历来为三趾马红土研究的热点地区,但有关其工程地质特征及岩土力学性质方面的研究非常薄弱。三趾马红土围岩分级是山西中南部铁路通道工程吕梁段隧道建设面临的一项工程地质新问题。通过现场监测、室内试验研究及工程实践经验,研究三趾马红土的物理力学指标及强度特性,对影响三趾马红土围岩稳定性的地下水作用、裂隙作用、砂土夹层作用及各因素耦合作用进行分析,最后对三趾马红土在均质和多因素条件下围岩分级进行定量化探讨。     

顺层路堑岩体结构面剪切试验研究和边坡设计优化

为确定岩体结构面抗剪强度参数,开展了砂岩、砂岩夹泥岩、泥岩、页岩在天然状态及饱和状态下的原位抗剪试验。根据试验设计参数对全线顺层路基边坡进行了优化设计。结果表明:各岩层原位直剪试验的剪切应力和剪切位移的关系曲线具有明显的峰值强度,并出现较稳定的残余强度;结构面强度与试样、颗粒大小、岩质胶结程度、密实程度等因素有关,且在饱和状态下抗剪强度参数较天然状态下低。经设计优化后,节省了建设成本。     

长益城际宁乡Q_2网纹黏土特征及成因分析

研究目的:长益城际沿线广泛分布Q_2棕红色网纹黏土,土层厚度达5~30 m。城际铁路对路基的沉降变形控制十分严格,针对此种路基如何进行合理处理是一个关键问题。由于土体的成分、结构、成因对工程性能有着很大的影响,本文结合现场调查、颗粒分析、化学成分分析、X射线分析及微观图像,对网纹土体的成分、结构、成因进行系统研究,为地基处理方案选择提供参考。研究结论:(1)宁乡红白网纹土均以黏粒为第一优势粒级,含量在65%以上,红网纹黏粒含量大于白网纹土;(2)网纹土中SiO_2含量占总含量的60%左右,其次为Al_2O_3和TFe_2O_3,这三种物质的总含量超过85%;(3)红土中铁的含量差不多是白土的三倍,SiO_2含量相对减少;(4)白土的颗粒形状多为片状,排列较为规则,颗粒之间的接触主要为面-面、面-边接触;(5)红土颗粒结构单元体排列较自土紊乱,无明显定向排列且结构比白土小;(6)网纹土不是在单一气候条件下形成的,而是经历了多阶段的气候波动,因而是一种复合型的古土壤;(7)本研究成果可供网纹土成因研究提供参考。     

川藏铁路冰水泥石流流变及级配特性试验研究

由于川藏铁路沿线地形复杂、交通不便,现有关于川藏铁路冰水泥石流研究多为数值模拟及理论分析研究,缺乏现场资料验证。通过收集川藏铁路沿线冰水泥石流堆积体样本52份并做试验分析,首次系统研究了川藏铁路冰水泥石流流变及级配特性,并对其特性进行相关分析。得出如下结论:冰水泥石流细小颗粒(黏粒、粉粒)含量明显小于典型黏性泥石流,冰水泥石流粒径小于0.01?mm的颗粒含量约为黏性泥石流的32.4%;同种重度、剪切应力下,冰水泥石流应力显著小于黏性泥石流;冰水泥石流为紊动流模式,其搬运及侵蚀特性更加明显,破坏力更大。     

石灰改良泥岩风化物工程性质试验研究

泥岩因其膨胀性及水稳性极差,不宜直接作为路基填料。通过一系列的室内试验,研究了大(塔)马(场壕)何(家塔)铁路石灰改良泥岩风化物作为路基填料的可行性。试验结果表明:经石灰改良后泥岩风化物的黏粒组含量减小,粉粒组含量增大;自由膨胀率、线膨胀率均呈明显减小趋势;无侧限抗压强度、抗剪强度显著增加,经一段时间养护后其抗压、抗剪强度又得到提升。石灰改良泥岩风化物的各项性能均得到很大改善,满足路基填料的要求。综合考虑经济、改良效果等因素,建议采用8%的掺灰率改良该标段的泥岩风化物。     

SAP对沥青胶浆物理力学性能的影响研究

超吸水性树脂(SAP)有着良好的吸水和保水能力,在水泥基材料中得到了广泛的应用,但在沥青材料中的应用却鲜有研究。以SAP在工程材料领域广阔的应用前景为背景,通过温度扫描试验、多重应力蠕变恢复试验、线性振幅扫描试验、浸水拉拔试验以及扫描电镜试验对SAP替代不同掺量的矿粉(10%,20%,30%,40%)后改性沥青胶浆的基本物理力学性能进行研究。试验结果表明：当SAP等体积替代矿粉后,G*和G*/sin δ在矿粉替代量为10%时达到最大,超过10%后下降,并且掺量越多下降幅度越明显;SAP对沥青胶浆的相位角的影响较小;SAP的掺量为10%时,沥青胶浆表现出最佳的蠕变恢复能力;SAP等体积替代不超过10%的矿粉时,疲劳寿命有一定的提升,但超过10%后开始下降,并且掺量越大疲劳性能越差。SAP在干燥状态下对沥青胶浆与集料之间的黏附性影响很小,浸水后拉拔强度随着SAP掺量的增加略微下降,因此水损害指数逐渐下降;沥青胶浆在干燥状态下的破坏主要是黏聚破坏,而浸水之后的破坏状态为黏附破坏与黏聚破坏共存。SAP微观样貌形态与矿粉十分相似,矿粉和SAP均能够均匀地分散在沥青当中,但由于SAP呈弱酸性,沥青...     

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。     

换填法抑制季节冻土区铁路路基冻胀效果分析

以沈哈线路基A、B组填料为研究对象,采用室内冻胀试验,研究粉黏粒含量对其冻胀特性的影响.试验表明:路基填料的冻胀系数随粉黏粒含量增加而增加,且增幅逐渐增大;结合沈哈线路基基床厚度及沿线最大冻深,为保证路基不产生冻胀破坏,应确保换填用路基A、B组填料中不含有粉黏粒.采用非稳态相变温度场的数学模型和热弹塑性冻胀模型,进行沈哈线换填试验段冻土路基冻融过程温度场及冻胀应力、变形场计算分析.结果表明:天然地面下2m左右为冻融活动层,是诱发路基土体冻胀的主要因素;用非冻胀性A、B组填料换填基床厚度范围内的冻胀性土层后,路堤填筑土体无冻胀变形产生,路基中的拉应力(拉应变)区域外移到距离路堤坡脚4m以外的天然地表下土体,大大减弱了对路堤的破坏作用,计算结果与实际情况相符.     

基于机制砂改进高性能混凝土力学和工作性能及机理研究

为探明机制砂掺量及其成分对地铁工程中高性能混凝土工作和力学性能的影响机理,以广东地区产机制砂为研究对象,配置不同机制砂掺量和不同石粉含量的高性能混凝土并开展相应试验,研究机制砂掺量及机制砂中石粉含量对混凝土扩展度、坍落度、新拌混凝土状态、抗压强度及抗折强度的影响规律,结合混凝土电镜微观结构揭示各因素对其性能影响机理。结果表明：机制砂掺量及其石粉含量分别为40%和5%时,机制砂混凝土施工性能和所呈现状态最优;随机制砂掺量增加,混凝土抗压和抗折强度呈先上升后下降的趋势;石粉含量对混凝土最终力学性能几乎没有影响,但混凝土早期强度会随石粉含量增加而显著增加。综上,本研究所用机制砂可部分替代天然砂,且替代率为40%时效果最佳;所配置的机制砂高性能混凝土各项工作性能良好,可满足施工性能和结构强度要求。     

冻融循环作用对黄土力学性质损伤的试验研究

通过对陕西杨凌Q₃黄土进行不同初始含水量、不同低温温度及不同冻融循环次数条件下的静三轴剪切试验,揭示不同初始含水率、不同低温温度及不同冻融循环次数对黄土力学性质影响的过程与机理,基于极限平衡法建立冻融循环作用下强度参数的损伤模型。研究结果表明:黄土强度参数随冻融循环产生劣化,黄土的黏聚力c开始时冻融循环劣化效应强烈,在经过5⁷次冻融循环后,黏聚力达到一个稳定值,当含水量很高时黏聚力下降不明显,内摩擦角φ随冻融循环次数无明显变化;建立的强度参数值随冻融循环次数增加的损伤模型能够很好地反映冻融循环作用下黄土抗剪强度的折减劣化规律,该损伤模型对冻融损伤作用下黄土地区的工程设计与施工具有指导和借鉴意义。