红层锚杆抗拔力学性质模型试验研究

为了解红层软岩的崩解特性对锚杆力学性质影响的规律，设计了红层软岩中锚杆抗拔试验和红层软岩的耐崩解试验.首先通过红层锚杆抗拔试验，得到了红层锚杆在循环荷载下的荷载-位移曲线(P-S)和荷载-弹／塑性位移曲线(P-Se，P-Sp)的演化规律，然后通过耐崩解试验得到红层软岩的耐崩解指数Id2，最后将锚杆的力学性质与红层软岩的耐崩解指数Id2联合起来进行分析.分析表明，随着耐崩解指数的降低，红层锚杆抗拔力学性质变差.     

水-岩相互作用下华南红层软岩力学特性

为研究红层软岩的水-岩相互作用,开展了不同含水率红层软岩的三轴压缩试验,分析了含水率对力学特性、破坏形式、微观结构和损伤机制的影响,构建了含水红层软岩的统计损伤本构模型。研究结果表明：随含水率的升高,红层软岩的峰值应变呈线性递增,峰值强度和弹性模量分别呈线性和指数函数递减;含水率对红层软岩的破坏模式产生明显影响,含水率较低时的破坏形式为剪切破坏,随着含水率的增加,破坏形式向剪切-张拉复合型破坏转变。在水-岩相互作用下,华南红层软岩的孔隙颗粒物相互吸附,形成片状结构;在饱水状态下,片状和鳞状结构进一步增多,整体结构变得更加松散破碎。考虑水-岩作用,引入损伤修正系数对本构模型进行改进,改进后的统计损伤本构模型计算结果与试验结果一致,能较好地描述水岩作用对红层软岩力学性质的影响。     

冻结红层软岩的蠕变特性研究

为研究第三系红层软岩在低温下的蠕变特性,对冻结红层进行单轴蠕变试验,试验结果表明,在应力水平较低时,软岩只存在衰减蠕变,随着应力水平的增大,当超过流变长期强度时,出现了非稳定蠕变;同时,随着温度的降低,软岩的瞬时应变量和蠕变量都会明显减少,而长期强度则有较大幅度的增长,说明温度对软岩及冻结壁的流变性质影响十分显著。引入与时间和应力相关的非线性黏滞系数和时间开关函数,对西原模型进行改进,得到了可以描述加速蠕变的非线性流变本构模型,通过试验数据对冻结红层软岩的参数进行了辨识。将流变模型嵌入到abaqus有限元程序,并对井筒开挖进行数值模拟,获得冻结壁最大位移与时间曲线,通过与实测值进行比较,两者较为吻合。可见,建立的流变模型能够很好的描述冻结红层软岩的蠕变规律。     

基于分形理论的红层软岩崩解性消除方法研究

应用分形理论对自然崩解过程中的红层软岩粒度数据进行了分析，得到红层软岩崩解物分数维达到2.6~2.7后其崩解趋于停滞的特点.在研究了液压破碎锤、拖式羊足碾等设备对红层软岩的破碎能力后，基于分形图形构造过程中的“迭代”特征，提出了以“翻松—碾压”动作“迭代”为核心机制的消除红层软岩崩解性机械破碎工艺并在湖南省浏醴高速公路进行了现场破碎试验.对现场破碎过程中软岩粒度数据进行的分数维计算表明：重复2次“翻松—碾压”工艺即可将红层软岩破碎至分数维为2.6~2.7.因此，基于分形迭代特征开发的机械破碎工艺可有效消除红层软岩的崩解性.该方法应用在高速公路施工中可将红层软岩填筑利用范围扩大至上路堤，能取得较好的效益.     

红层软岩滑坡运移机制

我国西北部地区白垩系、第三系红层软岩广泛分布，红层软岩岩体强度低、抗风化能力弱、水敏感性强、工程地质性质较差、滑坡灾害严重．本文在研究红层软岩不同破坏条件下岩体强度特征的基础上，系统分析了红层软岩滑坡的蠕动变形与滑动面形成机制，经对典型滑坡实例统计分析，从定性和定量两方面论述了红层软岩滑坡的运移机制．     

红层软岩崩解性的灰色关联分析

采用灰色关联度法对红层软岩的粒度分形特征以及矿物、化学成分试验数据与其崩解性进行了关联分析.分析发现,与成分相比,红层软岩的粒度分布分形特征参数与崩解特性具有更高的关联度,表明沉积形成时的环境决定了成岩后的红层软岩崩解性强弱.因为红层软岩中蒙脱石含量少,因此在各种成分中伊利石含量对红层软岩崩解性影响最大,说明水理特性不稳定的矿物含量始终是影响软岩崩解的主要因素.     

红层边坡松动体变形失稳研究

针对云南省安楚高速公路红层软岩高边坡特点,以对其防护与加固为切入点,结合具体工点实际,对滇中红层软岩的工程特性,特别是红层软岩边坡稳定性分析与评价进行研究,探索红层软岩边坡的变形失稳机制、稳定性评价方法.为红层边坡工程优化设计提供理论基础,为红层地区边坡防灾减灾提供科学依据.     

干湿状态对红层软岩脆延特性影响的试验研究

为研究含水状态对脆延转化特性的影响,针对工程性质特殊的胡麻岭隧道红层软岩展开了系列试验,探究了干燥与天然含水状态试样脆延性区的强度变形规律。首先对干湿组红层软岩分别进行不同围压下的常规三轴压缩试验,进一步引入脆性指标对岩样脆性程度进行定量表征,并基于Mohr-Coulomb强度准则以及考虑结构强度的初始屈服面模型对各特征应力进行了分析。在此基础上通过试验,从宏细观尺度上探究了红层软岩脆延转化机理。研究表明:岩样干燥后,峰值强度增加了93.39%～145.35%,残余强度增加了77.83%～133.72%,脆延转化压力增加近40%,峰值应变降低了24.13%～88.92%;延性区的干湿试样的黏聚力近似为脆性区的1.8倍,但内摩擦角均小于脆性区,为脆性区的50.4%～90.5%;同时发现延性区试样在施加围压时已经进入了弹塑性变形阶段,且脆延转化压力等于等向固结压力。该研究内容可进一步丰富红层软岩的工程特性,并为穿越红层软岩地下工程的开挖支护提供理论依据。     

红层软岩夹层的物质组成与结构特征对其力学性质影响的定量研究——以崀山世界自然遗产地雷劈石为例

影响红层软岩力学性质的主要因素包括物质组成与结构特征。使用压力试验机测试获取了红层软岩的两种力学性质参数;利用偏光显微镜测定了红层软岩的物质组成成分、颗粒粒度结构特征;结合数学统计方法定量分析了红层软岩物质组成成分、颗粒粒度结构特征分别对其力学性质的影响。其研究分析表明:1崀山丹霞红层软岩夹层的物质组成成分、颗粒粒径结构特征对其力学性质产生一定的影响,整体趋势是随着硬性物质成分(如石英、长石等)含量的增加和颗粒平均粒径的增大,其力学性质得到相应增强,表现为抗压强度、弹性模量等力学参数的增大。2当颗粒平均粒径到达一定数值时(粒径约为0.25 mm时),抗压强度与弹性模量会同时发生一次较明显的跃变,由跃变可推测:物质组成成分对红层软岩力学性质的影响要大于颗粒平均粒径对红层软岩力学性质的影响。     

新近系红层软岩隧道系统锚杆优化设计研究

为解决新近系红层软岩隧道系统锚杆的优化设计问题,以两徽项目为依托,对不同系统锚杆设置条件下新近系红层软岩隧道支护结构的受力、变形进行现场实测及数值模拟,分析总结其规律,为此类隧道支护参数优化设计提供参考和借鉴。