不同形状红砂岩的点荷载强度试验研究

本文以湖北宜昌三峡库区马家沟侏罗纪红砂岩为对象,对岩石试样开展点荷载和单轴抗压强度试验,研究常见的试样形状(圆柱体、方块体、不规则块体)对点荷载强度的影响。研究结果显示：对于不同形状的试样,确定好合适的形状修正指数m,形状效应对点荷载强度IS(50)的影响可以忽略;同时了对比了国内外不同规范m取值的影响,综合分析后,推荐该地区红砂岩标准试样的修正指数m取0.5,非标准试样的修正指数m取0.42;结合红砂岩室内单轴抗压强度的试验结果,得到了适用于该地区红砂岩点荷载强度IS(50)与单轴抗压强度UCS的经验转换关系式。     

红砂岩多级卸荷蠕变试验及长期强度分析

在实际基坑和硐室的开挖过程中,岩体多处于环向卸荷的应力状态.不同于以往常规路径下的岩石蠕变特性研究,采用全自动岩石多场耦合三轴伺服仪,以红砂岩为试验对象着重研究了岩石环向卸荷路径下的蠕变力学特性.试验结果表明,与常规路径下的蠕变试验相似,岩石环向卸荷路径下的蠕变过程,同样由衰减蠕变到稳态蠕变再到非线性加速蠕变这一典型岩石流变三阶段所组成.随着围压的逐级卸载,轴向或者侧向蠕变变形,蠕变变形相对该级荷载下的瞬时变形的百分比,蠕变变形占总变形的比例,都整体呈现增大的趋势.侧向的蠕变速率、瞬时变形、蠕变变形在这一过程中逐渐超过轴向相应值,并最终达到轴向的2～3倍,出现明显的侧向扩容.基于经典弹塑性理论公式,绘制了塑性应变与偏应力水平的关系曲线,采用多种不同方式确定并比较了红砂岩卸荷蠕变过程中的长期强度.     

端部条件对红砂岩试件测试强度影响的试验研究

在开展岩石/混凝土等脆性材料试验时,加载系统与试件之间的不协调变形引起的端部摩擦效应会显著影响测试结果的可靠性.为揭示端部条件对测试结果的影响,开展了5种不同端部接触条件下红砂岩立方体试件的单轴压缩试验.试验结果表明,垫层特性对测试强度和破坏特征具有显著影响.垫层较厚时,垫层刚度越大,测试强度越大;垫层材料变形模量显著...     

干湿循环下红砂岩强度衰减规律及工程应用

干湿循环作用下红砂岩岩体强度衰减是导致红砂岩边坡失稳的重要原因.针对这一现象,选取湖南省某在建高速公路具有代表性的红砂岩,采用烘干-浸泡的方式模拟岩石及结构面干湿循环过程,对干湿循环作用下红砂岩岩体抗劈裂强度及抗剪强度进行试验.试验结果表明,随着干湿循环作用次数的增加,岩石抗劈裂强度降低了55.7%,内摩擦角及粘聚力分...     

砂土的稳态强度试验研究

通过对两种不同砂土的试验,讲座了低密度饱和砂土试样的固结不排水剪切试验方法及由试验得到的结果提出的应变软化模型及稳态强度,并对试验所得结果及提出的模型用于堤坝及地基地震后稳定分析提出建议。     

水对红砂岩特性影响的研究

水是影响红砂岩特性的一个重要因素,本文着重考虑了水对红砂岩膨胀率、抗压强度、抗剪强度的影响。通过对我校后山红砂岩的自由膨胀率试验和单轴抗压试验,研究了红砂岩、单轴抗压强度在不同含水率下的变化规律,并结合红砂岩的微观结构分析了两者变化的规律。同时本文还简要地阐述了水对红砂岩抗剪强度的影响,解释了一些边坡在降雨情况下发生变形的原因。     

各向异性土体强度表述方法的研究

对各向异性土体的强度条件研究建立一种新的表述方法。借鉴复合材料力学中矩阵转换的数学方法,将各向异性砂样的柔度矩阵(或刚度矩阵)转化为各向同性等效参考砂的柔度矩阵(或刚度矩阵),同时导出与其相当的应力状态的表达式,以使对各向异性岩土材料的分析可转换为对各向同性状态进行分析,由此可将以前基于各向同性假设的强度条件能够用于各向异性土体。将计算结果与已有实验结果作了比较,发现两者具有较好的一致性。     

加载速率对红砂岩力学效应的试验研究

采用伺服刚性试验机对５４块红砂岩试件进行了９级不同应变加载速率下的单轴压缩室内测试，定量分析了应变速率对材料单轴抗压强度、与峰值强度对应的应变、破坏后的变形模量，以及破裂形式等物理力学性态的影响，按实测数据回归得出的经验公式可用于估算应速率变化剧烈状况下岩石的修正强度和变形量。     

红山窑风化红砂岩膨胀特性试验研究

对红山窑水利枢纽工程中的风化红砂岩进行膨胀特性试验研究.试验表明,不同风化程度的红砂岩随着含水率的逐渐加大、风化程度的加深,其自由膨胀率、有侧限自由膨胀率和膨胀力都逐渐增大,其中,强风化砂岩的膨胀率与膨胀力随含水率的变化而改变的幅度最大,并与上部荷载的大小密切相关.     

基于蠕变试验的冻结红砂岩长期强度研究

人工冻结法以其独特的优势广泛应用于西部建井工程,因此研究岩石在冻结状态下强度特性尤其重要,基于冻结红砂岩蠕变试验,分别通过过渡蠕变法、等时应力-应变法、裂纹损伤应力法、稳态蠕变速率交点法得到冻结砂岩长期强度。结果表明:(1)通过过渡蠕变法可以得到冻结砂岩长期强度的取值范围,约为三轴压缩强度的45%～65%;(2)体积应变等时曲线簇更加能够体现时间对岩石变形的关系,长期强度约为三轴压缩强度的48%;(3)稳态蠕变速率法能够较为简单的确定岩石长期强度,但因其方法本身具有一定的局限性,综合考虑三向蠕变速率,对其改进得到稳态蠕变速率交点法,可以更加精确反映砂岩强度,长期强度约为三轴压缩强度的49%;(4)引入裂纹体积应变计算方法,根据其与时间的关系得到裂纹体积应变等时曲线簇,得到的强度值与等时曲线法极其相近,因此裂纹损伤应力法也可作为确定岩石长期强度依据。将冻结红砂岩的长期强度作为监测冻结壁变形的标准,可为评价冻结壁蠕变诱发失稳破坏提供理论支撑和试验依据。     

微生物诱导碳酸钙沉淀提高红砂岩堆石料无侧限抗压强度的试验研究

为改善红砂岩堆石料的力学性能,采用巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀矿化技术加固红砂岩堆石料。对不同含石量的红砂岩堆石料进行无侧限抗压强度试验,并测定土体的抗压强度指标与碳酸钙产量来表征微生物改良堆石料效果,结合扫描电镜分析微生物改良堆石料的微观结构特征。结果表明：巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀改善红砂岩堆石料的抗压性能效果明显,经过恒温养护10 d矿化效率最高,土样由初期黏土的黏结作用转变为碳酸钙胶结作用,养护后期土样表现出更大的脆性特征;在一定含石量范围,微生物矿化产生的碳酸钙产量与含石量和养护时间呈正相关性,且抗压强度与碳酸钙产量呈正比关系,进一步表明碳酸钙胶结作用是试样抗压强度增大的主要因素;从SEM(scanning electron microscope)图像分析,高含石量堆石料为微生物提供更大生存繁衍和活动空间,微生物矿化生成碳酸钙晶体主要附着在土体骨架粗颗粒上和填充于颗粒间的孔隙,有效加强了土体颗粒间的胶结作用并增强了土体的力学性能。     

常吉高速公路红砂岩填筑路基的方法研究

介绍了红砂岩的特性，阐述了红砂岩的化学组成与物理性能，提出了常吉高速公路针对红砂岩的特性采取的工程措施.     

红砂岩路基工后沉降分析与对策

分析了红砂岩路基工后沉降的原因、危害,提出了工后沉降允许标准和计算方法及控制措施．     

湘西高速公路红砂岩工程特性及边坡稳定分析

以湘西高速公路红砂岩为研究对象,分析了红砂岩沉积环境和地质构造特征;阐述了红砂岩地层岩石组合类型、岩石学特征和物理力学性质.指出了红砂岩主要工程地质特性为遇水易软化、崩解、发育泥化夹层和层间软弱面.结合工程实例,采用地表位移监测、深部位移监测等多方面的变形监测方法对坡体的变形进行监控,同时结合该路段边(滑)坡的稳定性分析计算,对坡体的稳定性进行了评价.     

锚杆骨架梁支护红砂岩边坡机理分析

根据红砂岩边坡的工程地质及物理力学特性，分析了湘耒高速公路一失稳边坡的滑动型式．应用短锚杆骨架梁新方法对该失稳红砂岩边坡进行了支护，并采用带节理单元的三维有限元方法以及平面有限元方法对边坡应力应变分布和支护结构内力进行了分析计算．理论和3年营运实践表明，该支护方法对红砂岩等软岩边坡防护有较大的推广价值．     

红粘土力学强度特征的形成及分析

本文根据红粘土三轴剪切试验成果,论述其抗剪强度的基本特征及其影响因素。研究认为:(1)红粘土具有脆性和塑性破坏两种形式;(2)破坏点的选择不同于其它粘土;(3)有效应力原理对红粘土应用具有局限性;(4)红粘土具有两个不同层次的孔隙,因而其渗透性极差;(5)在一定应力范围内,红粘土的抗剪性是良好的,结构连接对其有较大影响。     

不同应力水平下红砂岩短时蠕变声发射特征

为认识岩石蠕变过程中的声发射特征,进行了短时蠕变声发射试验,研究了红砂岩在不同应力水平下的声发射特征.试验结果表明:在减速蠕变至等速蠕变过程中,声发射事件率与能率随时间的增大而减小,并且减小的幅度随着应力水平的增大而减小;当加载应力约为峰值应力的40%~60%时,声发射振幅随时间的增大而减小;当加载应力约为峰值应力的70%~80%时,声发射振幅保持相对稳定.在加速蠕变阶段,声发射振幅发生跃迁的频率显著增大,而声发射事件率与能率在加速蠕变的中后期开始增大.因此,可根据不同应力水平下的声发射特征,对红砂岩不同蠕变阶段进行辨别.     

干湿循环条件下水泥改良红砂岩土的力学特性试验研究

为研究水泥改良红砂岩土受到干湿循环作用各项力学性质的变化规律,将未改良与掺入不同水泥剂量的红砂岩土试件进行干湿循环,并开展室内三轴试验,研究干湿循环后土体应力-应变曲线、破坏面形式、峰值强度、弹性模量的变化规律。研究结果表明:水泥作为改良剂不改变红砂岩土的应力-应变曲线,但在曲线的各个阶段,水泥对红砂岩土的受力特征均有一定改善;水泥使红砂岩土的破坏形式由塑性破坏向脆性破坏转变;掺入不同剂量的水泥,红砂岩土的峰值强度和弹性模量均有明显提高。随着干湿循环次数的增加,经水泥改良的试件弹性模量和峰值强度呈先降低后提高的趋势;采用指数函数关系式对弹性模量和峰值强度进行多元非线性拟合,建立弹性模量和峰值强度关于干湿循环次数、围压与水泥剂量的关系式,拟合效果理想。     

基于流固耦合效应的红砂岩地层深基坑围护结构变形特性分析

降水渗流引起的基坑变形问题十分复杂,采用流固耦合的数值方法,以兰州某地铁车站红砂岩深基坑为研究背景。对围护桩体水平位移、基坑内外土体竖向位移和水位变化进行现场监测,利用FLAC3D建立车站基坑降水开挖耦合模型,分析了围护结构的变形特性以及基坑内外土体竖向变形规律。结果表明围护桩体最大水平位移在0.5倍左右坑深处;基坑开挖对周围土体在0至2.5倍坑深范围内的沉降变形影响显著,最大沉降值发生在距离基坑边缘约0.55倍坑深;降水引起的基坑内外沉降随时间增加呈减小的趋势,降水与立柱桩联合作用使坑底隆起显著减小,基坑内外同时降水有利于解决红砂岩透水问题。考虑流固耦合的数值模拟与现场监测相结合预测兰州地区基坑变形更具科学性。