兰武铁路白垩系泥岩工程地质特性研究

泥岩是由粘土矿物固化而成的沉积岩,多具有膨胀性,对隧道和路堑工程有较大的影响。对兰武铁路永登地区泥岩工程特性进行了初步研究,阐述了泥岩的物质构成、物理力学指标,分析了泥岩的膨胀特性,并提出了针对性的工程措施和建议。     

干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙发育规律及强度特性

由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大,干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络,加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性,通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样,开展室外裂隙演化原位试验及裂隙试样直剪试验,实时拍摄不同干湿循环次数下试样裂隙扩展图像,并基于裂隙图像特征参数对各阶段裂隙特征进行定量化描述,进而构建预崩解炭质泥岩的抗剪强度与裂隙参数关系模型。研究结果表明:预崩解炭质泥岩裂隙数量、裂隙最大长度及裂隙率等裂隙参数均随干湿循环次数分为迅速增长、缓慢增长、趋于平缓3个阶段;各因素对裂隙发育影响程度由强至弱依次为初始含水率、干密度、干湿循环次数;含裂隙试样剪切时遇到裂隙剪切应力会发生暂时性衰退,不同裂隙参数试样的黏聚力变化显著,而内摩擦角变化甚微,内摩擦角变化主要取决于土体干密度的变化,而黏聚力变化取决于初始含水率,抗剪强度主要与黏聚力相关联。为研究土体抗剪强度与裂隙参数的关系,拟合得到了裂隙率与黏聚力的指数关系模型,发现其拟合变化曲线呈凹形的抛物线变化,其抛物线分急剧降低和趋于稳定2个阶段。研究成果可为预崩解炭质泥岩路堤工程施工及稳定性分析...     

炭质页岩填料路基压实工艺与质量控制技术研究

以云南墨江至临沧高速公路沿线的炭质页岩为研究对象,在掌握其路用性能的基础之上,通过试验路段研究了炭质页岩填料路基压实工艺与质量控制方法.结果表明:炭质页岩石渣具有良好的压实特性,适宜采用大吨位压路机低频弱振的方式压实,沉降法检测炭质页岩填料压实质量的规律性较好.试验确定了不同虚铺层厚条件下炭质页岩填料路堤压实工艺及其关...     

干湿循环作用下炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法

为建立干湿循环作用下炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法,对干湿循环作用后的炭质泥岩试样进行X射线衍射试验,测试干湿循环作用下炭质泥岩的矿物成份演变;同时,采用电感耦合等离子发射光谱测试技术,研究干湿循环作用下炭质泥岩浸泡溶液的离子浓度变化规律;基于离子守恒定律,推断干湿循环作用下炭质泥岩矿物发生的化学反应;在此基础上,建立浸泡溶液离子浓度与炭质泥岩矿物反应量的定量关系,并计算炭质泥岩各矿物反应的体积;基于唯象理论,提出以反应物与生成物的体积差为溶蚀孔隙体积增量,构建炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法;最后,利用比重瓶法和核磁共振法对炭质泥岩溶蚀孔隙度的计算结果进行验证。结果表明：干湿循环作用下炭质泥岩的方解石、钾长石和钠长石含量减小,高岭石含量增加;随干湿循环次数增加,浸泡溶液中Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Fe²⁺和Al³⁺离子浓度均增加,其中Ca²⁺离子浓度增长速率是其他阳离子的数十倍;经化学分析发现,方解石溶蚀和长石水解生成高岭石是干湿循环作用下炭质泥岩孔隙演...     

山城轨道交通隧道下穿铁路施工措施研究

为探讨山城轨道交通隧道下穿铁路施工措施,依托重庆市轨道交通1号线中梁山隧道进口下穿襄渝铁路2号线段,通过理论分析和数值模拟等手段,对下穿段施工方法、施工地表变形、火车荷载对初期支护安全性影响进行研究.主要研究结论如下:1)富水强风化泥岩段隧道施工应做好防水排水系统的设置,适时施作超前支护并尽快封闭断面;2)在下穿段选用三台阶七步法,既可满足沉降限值的要求,又可提高效率、节省成本;3)火车荷载会影响隧道结构的承载能力,在埋深19m的富水强风化泥岩中施工地铁隧道,初期支护结构安全性仍能满足要求;4)通过现场实测,证明施工沉降控制效果明显,保障了襄渝铁路2号线的运营安全;5)为类似施工采取相应措施控制地表沉降,保护周边铁路及隧道结构的安全提供了一定的理论依据.     

锚杆施作时机对炭质千枚岩隧道力学响应影响研究

针对炭质千枚岩隧道施作锚杆时容易剥落掉块并导致局部失稳的问题,对先喷后锚法与传统先锚后喷法进行比较研究。为了分析2种施工方法对围岩与支护体系力学响应的影响,借助三维数值分析手段对洞周位移变化、初期支护结构受力、锚杆受力及围岩的塑性发展进行分析。结果表明,先喷后锚法引起的围岩变形与支护体系应力略大,先锚后喷法对控制围岩变形效果显著,二者均可满足一般工程需要;当对围岩变形控制要求严格时应选用先锚后喷法。     

持力层为中风化泥岩单桩竖向承载力计算探讨

当基桩的持力层为中风化泥岩时,单桩竖向承载力究竟应该按嵌岩桩计算还是按摩擦桩计算比较合理,有一定的困扰。现通过一个工程实例,经过对比计算分析,得出如下结论:(1)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≥5 MPa时,来自桩端的阻力要比桩侧阻力显著一些,基桩按嵌岩桩计算合理些。(2)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≤4 MPa时,来自桩侧的阻力有时要比桩端阻力显著一些,基桩按摩擦桩计算更合理些。(3)上覆土层的性质和厚度,决定了桩周土侧阻力发挥作用的程度:若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较大,宜按摩擦桩进行计算;若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较小,宜按嵌岩桩进行计算。     

梅州东环高速公路其古顶隧道炭质泥岩大变形成因分析

梅州东环高速公路其古顶隧道围岩主要以炭质泥岩为主,隧道开挖过程中出现了显著的大变形,严重影响施工进度和安全。为找到其大变形的成因,进行了试验分析。结果表明,其古顶隧道炭质泥岩粘土矿物含量超过50%,遇水易软化,是隧道开挖后围岩变形增加迅速的重要原因之一。点荷载试验表明,炭质泥岩的强度具有明显的方向性,其垂直层面方向强度为26MPa,平行层面方向强度为16.9MPa,总体强度较低,隧道开挖后容易产生弹塑性变形和流变变形。现场扰动区范围测试表明,隧道开挖后边墙位置中风化炭质泥岩段边墙扰动区范围为9～10m,部分强风化段可以达到14m,而现有的锚固支护范围一般为3～4m,远小于炭质泥岩的开挖影响区,可能会进一步加剧隧道大变形的发生。     

冻融循环作用下炭质页岩蠕变模型研究

冻融循环作用下炭质页岩蠕变是高速公路高陡边坡稳定性研究的热点问题之一。为揭示冻融循环作用下炭质页岩的蠕变特性,将炭质页岩试样分别进行0次、5次、15次、25次冻融循环,在围压为4 MPa条件下,采用分级增量加载方式对试样进行三轴压缩蠕变试验,试验发现冻融作用下炭质页岩蠕变具有明显的非线性特征,轴向应变随冻融循环次数、应力水平和时间增加而增大;根据蠕变曲线特征,将蠕变曲线分为2个阶段,即稳定蠕变阶段和不稳定蠕变阶段;利用损伤定义及Lemaitre应变等效方程,建立稳定蠕变阶段的冻融损伤演化方程;基于损伤力学和概率统计理论,采用Von-misses屈服准则,建立不稳定蠕变阶段的冻融和蠕变耦合损伤方程;通过引入冻融和蠕变损伤变量对Burgers模型参数进行修正,建立冻融作用下的蠕变损伤模型。研究表明：岩石损伤随冻融循环次数增加而增大,但损伤增加速率减小,最终趋于稳定;冻融和蠕变耦合作用下,冻融作用使得岩石损伤累积,会加快岩石的蠕变破坏;分段建立的损伤方程能较好地揭示岩石损伤随冻融循环次数、应力水平和时间增加的变化规律;改进的蠕变模型与试验曲线拟合度较好,且参数物理意义明确。研究成果能为炭质页岩高陡边坡稳定性分析提供理论参考。     

山城轨道交通隧道下穿铁路施工措施研究

为探讨山城轨道交通隧道下穿铁路施工措施,依托重庆市轨道交通1号线中梁山隧道进口下穿襄渝铁路2号线段,通过理论分析和数值模拟等手段,对下穿段施工方法、施工地表变形、火车荷载对初期支护安全性影响进行研究。主要研究结论如下： 1）富水强风化泥岩段隧道施工应做好防水排水系统的设置,适时施作超前支护并尽快封闭断面; 2）在下穿段选用三台阶七步法,既可满足沉降限值的要求,又可提高效率、节省成本; 3）火车荷载会影响隧道结构的承载能力,在埋深19 m的富水强风化泥岩中施工地铁隧道,初期支护结构安全性仍能满足要求; 4）通过现场实测,证明施工沉降控制效果明显,保障了襄渝铁路2号线的运营安全;5）为类似施工采取相应措施控制地表沉降,保护周边铁路及隧道结构的安全提供了一定的理论依据。