膨胀性泥岩膨胀性试验研究

结合隧道工程探讨膨胀性泥岩的膨胀特性,试验材料取自隧道施工现场的白垩系泥岩和第三系泥岩。通过对取芯机进行改造采用干法取样,采用通高压风代替通水的方法进行冷却,避免岩土含水率变化和卡钻等问题,测试泥岩在不同情况下的膨胀率及膨胀压力。研究表明：白垩系泥岩和第三系泥岩的矿物成分基本一致;白垩系泥岩和第三系泥岩泥岩的膨胀率为1.5%～3.0%、1.0%～2.0%,白垩系泥岩较第三系泥岩的吸水性高,整体来讲两种岩石膨胀性较低,吸水性较弱;白垩系泥岩和第三系泥岩两种泥岩膨胀力在浸水前期快速增长,最终膨胀力平均值达231.6 kPa、250.8 kPa。为膨胀性泥岩隧道变形破坏机理和控制技术研究提供基础。     

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.      

大保高速公路“滇西红层”地区边坡与桥墩变形破坏原因浅析

本文对滇西红层特性作了简单归纳，对大保高速公路滇西红层路段边坡与桥墩变形破坏的原因进行了分析，认为砂，泥岩互层，节理裂隙发育，泥岩易软化，风化，具一定的膨胀性，承载力较低，且有降雨和人为因素诱发，是边坡与桥墩变形破坏的主要原因。     

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。     

马岭头隧道膨胀岩工程地质特征及防治措施

针对泥岩、粉砂岩质泥岩等软弱夹层的膨胀性给马岭头隧道所带来的危害，通过膨胀岩物理力学性质和隧道病害的治理研究，提示今后工程建设中，在同类地层中遇到膨胀岩时，应引起重视并采取相应的预防措施。     

泥岩地层小曲线盾构机姿态纠偏及防止管片上浮控制技术

广西南宁地铁线路穿越多种复杂地质,泥岩作为该地区一种典型地质,盾构机在该地层中掘进,容易出现两种典型的问题:一是盾构机掘进方向姿态难以纠偏,二是隧道管片容易上浮。出现上述问题的要因是泥岩地质较密实且具有一定的强度和微膨胀性,不利于盾构机姿态纠偏,尤其是小曲线隧道;泥岩具有稳定性,盾构同步注浆浆液初凝前对管片造成上浮。通过优化盾构机刀具配置、管片选型、盾构姿态"阶梯式"调整、优化同步注浆配合比缩短初凝时间、二次注浆采用双液浆速凝填充等措施予以解决,实践后隧道成型质量控制良好。     

不同风化程度泥岩填料崩解特性试验分析

为合理利用马巢高速公路不良泥岩填料,采用洒水崩解颗粒分析试验,研究不同风化程度和种类的泥岩崩解特性,结果表明:随着洒水频率和洒水天数的增加,强风化、弱风化泥岩颗粒崩解到适宜粒径范围所需要的时间越短,呈现良好的阶梯递减趋势;它们可通过自然条件或预崩解方式来满足路基颗粒要求,而微风化泥岩一定要机械破碎后方能使用.马巢高速泥岩普遍采用预崩解措施,节约了造价,改善了工程质量和验收水平.     

膨胀性泥岩重塑土膨胀力试验研究

以河北省承德地区粒径小于5 mm的膨胀性泥岩重塑土为原材料,分别制备?=H=50、100 mm,干密度ρ=1.64、1.74、1.84 g/cm3,初始含水率w=8.8％、10.8％、12.8％的圆柱体试件,采用自制的试验装置测试试件的轴向膨胀力Pax和环向膨胀力Pcir,并将?=H=100 mm的试件分别经碱性模拟地下水、酸性模拟雨水、蒸馏水浸泡2 h,测试试件的Pax,研究了试件尺寸、ρ、w及环境水状态对泥岩重塑土Pax的影响规律;采用正交法分析了ρ、w、环境水状态和预处理方法4种因素对泥岩重塑土轴向与环向膨胀力影响的敏感性;研究了允许微变形率Δ=0％、1％、2％、3％、4％、5％,ρ=1.84 g/cm3,w=8.8％,尺寸为?=H=100 mm试件的Pax及Pcir的变化规律.结果表明:?=H=100 mm泥岩重塑土试件的Pax比?=H=50 mm的小7.56％～26.01％,两种尺寸试件的Pax均随w的增加而降低、随ρ的增大而增大;经碱性模拟地下水浸泡的试件的Pax比经蒸馏水浸泡的大1.4～1.9倍,经酸性模拟雨水浸泡的试件的Pax及Pcir与经蒸馏水浸泡的基本一致;4种因素中,预处理方法是影响Pax及Pcir的主要因素,预崩解次数越多,Pax及Pcir越小,掺5％水泥,Pcir可减小约80％;提高Δ可有效降低Pax及Pcir,当Δ由0％提高到5％时,Pax及Pcir分别下降了72.5％与53.9％.     

高铁泥岩隧道仰拱底鼓变形研究现状及关键科学问题探讨

我国高铁建设的规模和数量、尤其是高铁隧道的总量已稳居世界首位,高铁基础设施的安全性、稳定性和耐久性成为具有重要现实和长远意义的重大课题.考虑到我国泥岩地层分布广泛,高铁泥岩隧道数量众多且近年来出现不少仰拱底鼓变形等病害,着重从隧道仰拱底鼓变形机理与控制对策、泥岩工程地质特性与水-岩反应、泥岩隧道及围岩变形控制、隧道结构受力特点、隧道结构与工程研究方法等方面进行全面调研总结,并据此提出若干关键科学问题,亦即:高速铁路泥岩隧道仰拱基底围岩变异的复杂性、仰拱底鼓对上部轨道结构的量化影响和基于仰拱基底围岩变异的高速铁路隧道结构耐久性预测、评价及控制;并提出了初步的研究思路和方法,以期为提高我国高铁泥岩隧道的基础理论研究、设计建造和运维管理的技术水平提供有益的参考.     

甘塔斯隧道膨胀岩刚性支护设计与施工

详细讨论了阿尔及利亚甘塔斯隧道膨胀岩支护设计与施工所遇到的主要问题,指出初支设计应基于对实际地质情况的真正认识。施工过程发现,及早封闭仰拱、隔离围岩与空气的接触是减少膨胀性的有效措施;多层刚性支护是限制围岩膨胀性、简化施工、提高进度的较好支护形式。     

兰州地区红层泥岩物理力学特性试验

兰州地区红层泥岩形成于干旱、半干旱环境,其矿物成分及物理力学特性与其他地区的红层泥岩存在差异.对G6京藏高速兰海段的红层泥岩进行X射线衍射试验和常规土工试验,分析兰州地区红层泥岩矿物成分及物理力学特性.由于红层泥岩水稳定性极差,又通过UU三轴试验,研究含水率对红层泥岩物理力学特性的影响.研究结果表明:兰州地区红层泥岩属于低液限黏土,其主要矿物成分为:石英石、多水高岭石、石灰石.含水率小于最优含水率时,破坏形式为剪切破坏;含水率大于最优含水率,破坏形式为鼓状破坏.内摩擦角、黏聚力与含水率分别呈对数曲线与二次抛物线关系,随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,内摩擦角减小的幅度更大,究其原因是含水率对黏聚力和内摩擦角的影响机理不同而导致.     

砂岩夹泥岩地层隧道围岩稳定性分析及支护对策研究

以云南某拟建高速公路为依托,利用Midas NX有限元计算软件对砂岩夹泥岩地层隧道开挖进行了数值分析,通过对地层倾斜、水平、竖直三种代表工况进行开挖模拟,研究发现倾斜地层情况下隧道稳定性更差、支护结构受力更大,对施工最为不利,垂直地层分布次之,水平地层分布最安全;不同地层倾角下,锚杆受力具有典型差异,与地层垂直时均受力更大;泥岩地层的塑形分布区更广泛、等效塑性应变范围更为集中,是发生失稳或大变形的主要地质因素。总结了国内类似工程案例,发现砂岩与泥岩组合地层多是在倾斜下出现失稳、大变形,采用及时封闭围岩、加强初期支护、锚杆与层面垂直等措施具有显著效果。     

哈密地区膨胀性泥岩膨胀特性研究

研究哈密地区某高速铁路地基膨胀泥岩的膨胀特性.一方面,在室内确定土体基本力学参数基础上,针对原状泥岩样进行了膨胀力及无荷载情况下膨胀位移试验,获得膨胀力及膨胀位移过程变化曲线;并进行不同含水率、不同干密度情况下重塑土的膨胀力及膨胀位移试验,针对重塑土的膨胀力及膨胀位移的变化规律曲线进行公式拟合,并与原状泥岩的测试数据进行对比分析;另一方面,通过将膨胀力转换为体力加载的方式进行有限元分析计算,模拟计算室内环刀的膨胀位移,并与理论计算结果相互对比.结果表明:膨胀力拟合公式基本能反映泥岩膨胀力值,膨胀位移拟合公式误差较大,转换膨胀力的有限元分析方法可用于室内膨胀位移计算、膨胀力的反算及试验验证.     

砂泥岩混合料的流变特性试验研究

针对砂泥岩混合料高填方工程的长期工后沉降问题,利用自行研制的土体饱水-疏干循环压缩试验系统,对4种混合比的砂泥岩颗粒混合料进行了考虑湿化作用的压缩流变试验,研究了轴向压力以及砂泥岩混合比对流变的影响,对试验后的试样测算了相应的颗粒破碎率,分析了颗粒破碎率与轴向压力及最终流变变形的关系。试验结果表明:最终流变量及颗粒破碎率与轴向压力之间均具有较好的线性关系,流变与时间的关系可近似地用幂函数表达,岩性组成对砂泥岩混合料的流变具有较大影响。     

基于水岩相互作用的岩石力学性能研究

依托云南省富宁港一期工程,现场采集岩石试样,经过不同次数的干湿循环后作常规三轴压缩试验;对实测岩石力学性能参数进行回归分析,得到泥岩及砂岩在水岩相互作用下力学性能的变化规律;基于岩石弹性模量,应用连续介质损伤力学方法对比分析了泥岩及砂岩的损伤劣化特点;应用Hoek-Brown强度准则对岩石力学参数进行转换得到岩体综合强度参数;通过有限单元法得到不同次数的水岩相互作用下架空斜坡码头性能的变化特点。     

黄土—泥岩型滑坡研究现状与发展

中国是世界上滑坡灾害严重的国家之一,特别在中国西部的黄土地区。从黄土—泥岩型滑坡的滑坡机理、稳定性影响因素和防治措施三个方面进行论述,其中关于稳定性影响因素,重点阐述了降雨和土体裂缝两个因素对黄土—泥岩层的影响。对黄土—泥岩型滑坡的研究现状与发展进行的分析与探讨,可为今后研究和解决黄土—泥岩型滑坡的相关问题提供参考。     

红层软岩水理特性研究

对分布在云南的楚雄、元谋和大姚地区形成于侏罗纪、白垩纪和第三纪的红层进行分析研究。选取了多组泥岩和泥质砂岩进行岩土体的软化性能、耐崩解性能研究发现:泥岩和泥质砂岩的软化系数都会随着含水率的增加而减小,泥岩和泥质砂岩都具有较强的崩解性,其中泥岩的崩解程度更大。     

不同温湿环境下泥岩吸水及膨胀特性的试验研究

现场取南昌市轨道交通二号线龙岗站泥岩,试验室内对其切割、打磨,将泥岩置于不同温度梯度环境下(相对湿度RH95%):常温,35,40,45℃,研究不同温湿度条件下,泥岩吸水特性及膨胀特性的规律。试验结果表明:泥岩在不同的温湿环境下吸水曲线可分为3个阶段:剧烈吸水阶段、减速吸水阶段、吸水平衡阶段;吸水量、吸水速率均与温度呈线性相关。泥岩在不同温湿环境下膨胀曲线也可分为3个阶段:应变加速阶段、应变减速阶段、应变稳定阶段;随着温度的升高,轴向膨胀率随之增加,膨胀速率随随之加快,达到膨胀稳定的时间随之延长。轴向膨胀率、膨胀变形速率均与温度呈线性相关。     

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...     

上覆荷载下泥岩渗透特性原位试验研究

选取兰新高速铁路一处典型路基上拱地段,采用开挖注水孔并施加上部荷载方法,进行4个试验基坑的泥岩地基浸水渗透特性原位试验,分别研究在0、15、30、45 kPa四种上覆荷载情况下,以及10、20、30 cm三种不同水平向及0、50 cm两种高度的泥岩渗透特性.结果表明:地基泥岩水平向不同距离处渗透稳定含水率随时间变化分为稳定、骤增、减速增长和渗流稳定4个阶段;上覆荷载越大,相同水平向距离处泥岩渗透稳定含水率达到稳定所需时间越长;注水量随时间变化分为快速增增长、缓慢增长和稳定阶段;随上覆荷载增大,地基泥岩水平向渗透速度在变小,且上覆荷载越大,水平向渗透速度越小;水平向渗透速率与渗透距离为非线性关系,且渗透距离越远渗透速率衰减程度越大,研究成果对高速铁路无砟轨道地基膨胀泥岩吸水引起的路基上拱整治措施提供参考.