击实和三轴压缩条件下炭质泥岩的颗粒破碎及力学响应研究

为充分认识炭质泥岩的颗粒破碎行为及力学特性,对不同粗粒质量分数的炭质泥岩在最佳击实状态下的破碎程度进行三轴剪切试验,分析粗粒质量分数对炭质泥岩粒径级配及力学性能的影响规律,明确炭质泥岩颗粒破碎与围压、粗粒质量分数间的关系。研究结果表明：在压实过程中,炭质泥岩存在明显的颗粒破碎现象,且粗粒质量分数越高,其颗粒破碎越明显;炭质泥岩的水敏性远大于硬质岩的土石混合体的水敏性,击实曲线更陡峭,且在粗粒质量分数为60%时具有最佳的击实状态;随着粗粒质量分数增大,炭质泥岩的抗剪强度呈现出先增长后减小的趋势,且在粗粒质量分数为60%时黏聚力达到最大,内摩擦角与粗粒质量分数呈负相关;当粗粒质量分数较小时,炭质泥岩抗剪强度主要由细粒间的黏聚力及粗粒与细粒间的咬合力提供,粗粒破碎较少;随着粗粒质量分数增大,试样中颗粒破碎现象更明显,颗粒间重新分布和咬合使其内摩擦力逐渐增大,抗剪强度由粗粒破碎及粗粒与细粒间的咬合力提供,细粒间的黏聚力较小;炭质泥岩的颗粒相对破碎率随围压、粗粒质量分数的增大而增大,且相对破碎率与粗粒质量分数和围压之间存在非线性关系。     

三溪村红层水岩作用的时效性试验研究与应用

为进一步深入了解和掌握三溪村滑坡滑带泥岩饱水软化的特质,研究其随饱水时间的弱化规律以及将其恰当地应用于工程实践指导该区工程稳定性的防治与评价。将取自都江堰青城山后山的泥岩试样进行了不同饱水时间下的直剪试验以及将天然和饱和状态下的试样进行了应变式常规三轴压缩试验,并将实验结果进行了归纳用于后续的公式推导。结果表明:剪切面无论是人为选定还是自然选择,其结果都证实了水岩效应在红层泥岩饱水后对其强度起到了很强的负面作用;初期饱水时,水分较难渗入到岩体内部,多滞留在体表,随着饱水时间增长将会使泥岩失去部分岩石特性进而向土体属性过渡转化,表现在初期强度衰减较小,随后出现急剧下降。将两种试验的结果进行有效结合可以提高研究成果的工程实用性,方便实际工程中快速评价泥岩饱水后强度的衰减情况。     

不同水环境下土石混填地基水平推剪试验研究

为了研究土石混填地基的承载特性与变形机理尤其是不同水环境对其有何影响,在特制的地槽内分别开展正常条件、饱水浸泡、干湿循环作用下的土石混填地基水平推剪试验研究,得到试样在不同条件下更加完整的破裂面、抗剪强度及推剪变形曲线。研究结果表明:土石混填地基的抗剪强度主要源于其内部土石料之间的相互摩擦、咬合等作用;在正常条件下可表现出良好结构性,其破裂面会发展到底面之下一定深度;干湿循环对试样的黏聚力有较大影响,对其破裂面、内摩擦角及推剪变形过程影响有限;饱水浸泡对试样的破裂面、抗剪强度及推剪变形过程均有很大影响,尤其是试样抗剪强度会大幅度降低,故在相关工程实践中须予以足够重视。     

炭质页岩隧道弃渣的浸水特性试验研究

为了充分利用炭质页岩隧道弃渣作为路基填料,需要了解炭质页岩的物理力学性质,以及受浸水影响下炭质页岩的性质变化.通过对炭质页岩的组成成分和物理性质,在浸水条件下的抗压强度、抗剪强度和耐崩解特性试验进行分析.结果表明:炭质页岩由于高岭石和蒙脱石含量高,在遏水条件下软化膨胀,其抗压强度和抗剪强度在浸水时明显减小,耐崩解性较差,其强度和耐久性下降明显,不适于直接作为路基填料使用.     

西南某机场高填方体地基饱水混合土抗剪强度特性研究

以西南某机场高填方体地基饱水混合土为例,从饱水方法、荷载等级设置到正应力等级固结稳定时间与量级,系统地把握了饱水混合土大剪试验的几个关键技术.就屈服值区分了两种取值方法,并确定出两类屈服点和两类屈服曲线.且抗剪强度参数主要考虑峰值强度和屈服强度的c、φ指标.根据工程经验,饱水混合土的强度指标(长期强度)的c按平均屈服值的0.25、φ按峰值的0.60折取,同时将折取后的c、φ作为高填方体地基稳定性评价的建议值.由此,形成了一套较为完整的饱水混合土大剪试验的抗剪强度参数取值方法,为类似的大剪试验提供了整体强度参数取值操作构想.图2,表4,参11.     

类软土单轴剪切蠕变特性研究

类软土是指炭质页岩、炭质灰岩、炭质泥岩等含炭的一套软质岩和其风化物,在特殊的工程地质条件和气象水文条件下形成的饱水层,受长期浸泡软化或间有微生物作用形成的坡残积、坡崩积和坡洪积软土。类软土具有的蠕变特性,导致滑坡产生连续滑动。研究类软土的蠕变规律,可为滑坡的建模及稳定数值计算奠定力学基础。通过类软土的单剪蠕变试验,得到了类软土剪应力—应变—时间关系的蠕变曲线;选择Burgers粘弹性本构模型描述类软土的流变性状,确定了类软土的剪切流变参数;通过对剪应力—应变曲线分析,得到了类软土的长期强度值。     

含水率对砖砌体抗剪强度的影响

通过含水率对砖砌体抗剪强度影响规律的试验,分别测出不同砖砌体试件整体含水率、砖的含水率和砂浆缝砂浆的含水率与抗剪强度之间的关系,得到砖砌体试件随浸泡时间含水率的变化规律,给出了考虑含水率的砖砌体抗剪强度计算公式.通过试验可以看出,含水率对砖砌体抗剪强度有着重要影响,有关规范中应予以考虑.     

不同含水率砖砌体结构基本力学性能试验

不同砂浆种类及强度的砖砌体结构经过不同时间浸泡后进行抗压、抗剪试验,研究了砖砌体结构的破坏形态、抗压及抗剪强度,分析了砖砌体结构受压、受剪性能随着含水率的变化规律。试验结果表明:短时间浸泡后的砖砌体结构抗压强度略高于自然状态下的干燥砖砌体,但随着含水率的上升砖砌体结构抗压强度有一定程度的下降;含水率对砖砌体结构的抗剪强度影响显著,其抗剪强度随含水率的上升呈现先上升后下降的趋势,当含水率达到13.61%时,砖砌体结构的抗剪强度降低了21.1%。     

膨胀性泥岩抗剪强度与含水率相关性机理

为探讨膨胀性红层泥岩在不同含水率状态下抗剪强度的变化规律,分别对不同含水率的重塑样、黏土单矿物样、配土样进行直剪试验.依据抗剪强度参数值的变化规律及微结构特征对其相关性进行分析,得出以下结论:①重塑泥岩黏聚力随含水率的增加,呈先增大后减小的趋势;内摩擦角随含水率的增加呈非线性递减的趋势.②蒙脱石随含水率增加,抗剪强度呈先增大后减小的趋势,含水率在22％附近出现抗剪强度峰值;伊利石和绿泥石在含水率分别为18％和19％时,黏聚力出现峰值,而两类黏土矿物的内摩擦角受水的影响相对较小.③蒙脱石含量在30.42％时,基本体现该类矿物的抗剪特征;绿泥石含量达到18.3％时,对试样内摩擦角的主控作用相对较强.④孔隙数量越多,膨胀性相对减弱;结构越密实,胶结度越好,其黏聚力值相对增大.     

干法堆存固结赤泥的现场浸泡试验研究

对中铝贵州分公司3号赤泥库北坡3个试验堆场的3种类型已固结干法堆存赤泥进行现场浸泡试验研究,取样测定浸泡前、后赤泥的抗剪强度指标、含水量、密度、饱和度、渗透系数等主要物理力学参数,分析了水浸泡作用对赤泥抗剪强度指标、含水量、密度、渗透系数等物理力学参数的影响并初步进行了影响机理的讨论,引入等效内摩擦角的概念分析了赤泥受水浸泡后的抗剪强度变化特征。研究得出了碱的相态变化和碱的含量对赤泥物理力学性质的影响等一些新的观点并提出了进一步研究的内容和方向。     

干湿循环下万州侏罗系泥岩残积土的环剪试验

对取自万州区侏罗系库岸某泥岩残积土,分别进行5次、13次和21次干湿循环后得到3组重塑样,利用大型环剪仪开展固结不排水剪切和自然排水残余剪切试验.试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土在不排水剪切过程中更易产生较高的超孔隙水压力,不排水残余强度因干湿循环而劣化;随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土的有效残余黏聚力急剧增大,有效残余内摩擦角则显著减小,残余强度变由粒间黏聚力基本控制;泥岩残积土的残余强度具有显著的剪切速率相关性,且在较小的速率范围内具有"负速率效应",而在较大的速率范围内则有强烈的"正速率效应".随着干湿循环次数的增加,残余强度表现出强"正速率效应"的起始速率将减小.研究结果对三峡库区侏罗系岸坡在季节性降雨和周期性库水位变动下的稳定性评价具有一定的参考价值.     

干湿循环对炭质泥岩蠕变及损伤特性的影响

为揭示炭质泥岩库岸边坡的时效变形和损伤特性,对经历不同干湿循环次数的炭质泥岩试样进行低场核磁共振和三轴压缩流变试验,研究炭质泥岩孔隙演化特征和蠕变特性;在此基础上,基于损伤理论和Lemaitre应变等效原理,建立考虑干湿循环、轴压和时间因素耦合影响的蠕变损伤方程 . 结果表明：随干湿循环次数增加,炭质泥岩孔隙率增加,孔隙结构由小孔隙向大孔隙演变,瞬时应变和蠕变量增大 . 建立的损伤方程能较好地表征干湿循环次数、轴压和时间对炭质泥岩损伤演化的影响;随干湿循环次数增加,炭质泥岩损伤增大,损伤时间效应增强;轴压增大,损伤增长的速率加快,加速损伤的持续时间增长.     

炭质页岩软弱夹层路堑边坡稳定性分析

炭质页岩遇水软化易崩解,且强度低,作为夹层其软化特性对边坡稳定性有重要影响。通过室内试验研究了炭质页岩物理力学性质,运用Ansys建模,并将模型导入有限差分软件FLAC 3D,对炭质页岩夹层水软化下的边坡稳定性进行了数值模拟。重点分析了炭质页岩水软化下边坡塑性区分布、边坡最大位移及安全系数变化规律。结果表明:随着炭质页岩剪切面含水量的增大,路堑边坡稳定性随之降低;对于坡比为1∶1的炭质页岩路堑边坡,当炭质页岩剪切面含水量达到10%时,边坡失稳。     

名山组泥岩顺层边坡原位直剪试验及开挖模拟

为研究川西名山组泥岩顺层边坡在坡脚开挖后的卸荷特征,通过原位直剪试验获取了名山组泥岩的岩体破坏及强度特征,并进一步采用有限元模拟分析了坡脚开挖后顺层边坡的卸荷松动特征。结果表明:名山组泥岩的剪切破坏可分为弹性受荷阶段、裂缝发展阶段和剪切面贯通后阶段;岩体结构面强度显著低于岩石,且强度曲线特征受上覆荷载影响较大;岩石的应变软化特征较结构面更为显著,剪切面贯通后强度急剧衰减,且降幅远高于结构面;坡脚开挖卸荷后,顺层边坡的卸荷松动区主要分布于基覆界面、风化界面和临空面附近的岩层层面处,卸荷深度与切层厚度线性正相关;设计采用的边坡防护方案能有效控制位移及应力,桩前土体开挖时需注意信息化施工。     

喀什凹陷原油与油砂地球化学研究与油源分析

喀什凹陷是塔西南坳陷油气显示丰富的地区之一,也是塔里木盆地连接中亚油气勘探的前沿阵地,确定油气显示的油源特征对油气勘探具有重要的意义。研究了克拉托背斜北翼大量存在的原油和油砂抽提物的地球化学特征,评价了凹陷北缘库孜贡苏剖面侏罗系烃源岩和南缘炮江沟剖面石炭系烃源岩,得出了两套烃源岩的分子地球化学特征,确定了原油和油砂抽提物的油源。结果显示,中、下侏罗统粉砂质泥岩和下石炭统黑色碳质泥岩是该区较好的两套烃源岩,两者存在明显的分子地球化学特征差异;通过对饱和烃馏分中甾、萜烷和芳烃馏分中三芴化合物、三芳甾烷等生物标志物特征的刻画,发现喀什凹陷原油与中、下侏罗统烃源岩具对比性,克拉托背斜油砂抽提物的分子地球化学特征明显不同于中、下侏罗统烃源岩,而与下石炭统黑色碳质泥岩具有较好的对比,三芳甾烷证据认为早期石炭系烃源贡献可能对原油和油砂都有影响。油源的新认识对喀什凹陷下一步油气勘探具有一定决策参考。     

饱和前后软岩各向异性力学特征的对比试验

以泥质粉砂岩和褐红色泥岩为对象,研究单轴压缩条件下软岩干燥和饱和状态时的各向异性力学特征,包括变形各向异性特征和强度各向异性特征.试验结果表明:泥质粉砂岩和褐红色泥岩的弹性模量、单轴抗压强度饱和后均大幅下降,而泊松比增大;饱水后泥质粉砂岩的弹性模量在垂直于层理方向的降低幅度明显小于平行方向,而单轴抗压强度在垂直于层理方向的降低幅度则略大于平行方向,泊松比的变化幅度相差不大;饱水后褐红色泥岩的泊松比在垂直于层理方向的增大幅度明显小于平行方向,而弹性模量和单轴抗压强度变化幅度相差不大.     

考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

软粘土的抗剪强度指标试验分析

通过三轴UU剪切试验,得出了试样饱和度对软粘土抗剪强度参数的影响关系;再通过大量的固结快剪试验,得到软粘土在不同固结压力、不同固结度下的强度变化规律。