湘南红砂岩崩解机理研究

在红砂岩室内崩解试验和大气条件模拟的渐进崩解试验中,对崩解过程碎屑物的颗粒级别质量变化进行了跟踪.采用分形方法对颗粒级别的质量变化进行了处理,发现红砂岩膨胀崩解过程是一个分数维不断变化的过程.在崩解达到一定程度后,崩解碎屑物的颗粒级别不再发生变化,红砂岩类的吸水膨胀崩解也停止,此时崩解物的分数维亦达到一个不再变化的临界值.该临界值可用来定量表征其崩解的机理,解决了红砂岩的崩解过程一直无法采用定量指标进行刻画的难题.     

皖南山区红砂岩崩解特性的试验研究

红砂岩工程稳定性差,是一种不良路基填料。依托皖南山区绩溪至黄山高速01合同段,对该路段沿线红砂岩开展天然状态与室内状态下的崩解对比试验,以及室内浸水干湿循环崩解试验,研究红砂岩的崩解特性及其规律。结果表明:红砂岩的崩解性除了与其自身岩体构造有关,还与遇水情况("失水-吸水"循环)有很大关系,黏土矿物含量越高,遇水越频繁,崩解速度就越快,程度也越大;其崩解过程是一个在水介质参与下,由黏土矿物失水吸水及胶结物溶解引起的微观结构变化向宏观整体碎裂破坏变化的过程。试验结果可为有关红砂岩路基填筑工程提供参考。     

泥岩遇水软化微观机理研究

通过扫描电镜与X射线衍射仪对不含蒙脱石的华北中生代煤系地层泥岩的微观结构与物质组成进行分析，研究了该泥岩遇水软化过程中微观结构随时间变化的动态特征．研究表明：泥岩中的矿物颗粒在水的作用下，颗粒间的连结将逐渐破坏，使水分进入层状颗粒之间，从而在岩石内部产生不均匀内应力以及大量的微孔隙．这些微孔隙的出现及其吸附效应的影响，进一步破坏了岩石的内部结构体系，使泥岩在宏观上产生软化崩解的现象．可见，泥岩内部结构体系的特点是其软化崩解的真正原因，而是否含有蒙脱石并非泥岩软化崩解的决定性因素．     

东常高速公路红砂岩路基处理方法研究

东常高速公路常德北连接线为红砂岩发育区,该类岩石因矿物成分和胶结物质的差异其强度和性质变化颇大,在大气环境或干湿循环作用下,岩块崩解碎裂,颗粒软化,强度降低,工程性质很差,因此,红砂岩作为路用填筑材料容易造成路基沉陷,导致路面开裂等不良工程现象,高速公路施工中常作为弃方处理,造成远距离借土和大量弃方占用耕地。为了节省造价,保护环境,文章参考了大量国内外现有高速公路红砂岩路堤填筑技术,提出了一些有针对性的处理方案并进行比较,为工程设计、施工提供一定的参考依据。     

红砂岩顺层边坡工程地质特性研究

从红砂岩岩性特征和工程地质特征出发,研究了红砂岩的特殊矿物组成、结构构造、风化特征对坡体失稳的影响,分析了含水量对红砂岩软化及崩解特性的影响.对常吉高速公路中常见的红砂岩顺层边坡滑移破坏机理进行了阐释,并通过算例计算了其安全系数.研究显示红砂岩顺层边坡失稳破坏与其工程地质特性密切相关.     

基于能量耗散原理的红砂岩崩解机制研究

为了研究红砂岩的崩解机制,寻找阻滞其崩解的方法,通过分析红砂岩崩解过程中传递的不同能量类型及其定量计算方法,基于能量耗散原理建立红砂岩崩解的能量耗散模型。结合工程实例,运用该模型分析红砂岩在崩解过程中的能量变化规律。研究结果表明:在岩石自然环境中的崩解过程中,随着岩石粒径变小,其新增表面积越来越大,其新增表面能随时间呈线性增大,但是,在这个过程中,岩石对吸收能量的利用率下降,说明红砂岩在不同崩解阶段对吸收热量的利用率不同;红砂岩崩解能量利用率随崩解呈指数衰减。建议工程上在治理红砂岩问题时可采用预先崩解的方法,然后采用压实破碎,包边封闭的方法尽量减小红砂岩与外界环境接触的面积,切断软岩崩解所需的能量来源,以延迟其崩解。     

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.     

温湿效应对膨胀岩吸水软化作用的影响

试验通过控制水温,观察膨胀岩在水中崩解、软化的快慢,以及固体颗粒物粒径的大小,得出了温度对膨胀岩吸水崩解软化作用的影响规律。通过对各组温湿度状态下的膨胀岩进行直剪实验,获得了温湿度对膨胀岩抗剪强度的影响规律。结果表明:随着温度的升高,膨胀岩内部矿物颗粒吸水速率变快、吸水量增大、分子运动加速、膨胀作用增强,崩解速率也逐渐加快,吸水软化所需时间更短;温度的升高,加大了膨胀岩内部水分的蒸发,导致岩体失水收缩,内部结构变得紧密,水的润滑作用也减弱,膨胀岩的黏聚力和摩擦角均增大;随着含水率的增加,膨胀岩吸水发生体积膨胀,分子间吸引力减小,内部矿物颗粒胶结变得松散,水的润滑作用加强,黏聚力和摩擦角均降低。     

弱风化泥岩崩解特性试验研究

三峡库区广泛分布的泥岩遇水易软化、崩解,致使许多库岸工程在水文涨落下出现病害。为了分析泥岩崩解特性及崩解机理,通过室内崩解试验,结合细观裂隙扩展规律及矿物成分的涉水特性,对泥岩崩解现象进行详细描述,阐释了泥岩崩解的机理。认为泥岩的崩解是裂隙扩展的过程,是与泥岩的沉积形成相反的过程;崩解可分为三个阶段:毛细裂隙吸水阶段、裂隙贯通阶段、二次崩解阶段;崩解物的颗粒粒径分布与泥岩颗粒中的矿物成分关系密切。     

路用红砂岩碎石土湿化变形特性试验

针对湿热地区红砂岩碎石土用作路基填料易发生湿化崩解,导致路基刚度软化及其耐久性能降低的问题,采用自行研制的大型干湿循环压缩剪切仪,开展不浸水条件与反复浸水下红砂岩碎石土的一维大型压缩试验,揭示红砂岩填料在干湿循环条件下的湿化压缩变形规律。研究结果表明:湿化变形量随浸水次数增加而增加,压缩模量在前2次干湿循环过程中衰减幅度较大,第3次后逐渐趋于稳定;地基土附加湿化变形量随浸水时间增加而增大,变形模量随含水率增加而减小。试验结果可为红砂岩填筑路基的安全施工及其长期沉降预测提供依据。     

岩质边坡新型生态修复基材的抗崩解性试验研究

矿山、公路工程等工程开挖后的裸露边坡，在降雨和径流作用下，易发生崩解软化，引发滑坡、泥石流等地质灾害，而目前的客土基材难以同时满足其边坡防护和生态建设的要求.因此，引入一种新型PDS型固化剂和凹凸棒土作为生态护坡基材.通过一系列室内试验，对不同含量下的PDS型固化剂和凹凸棒土改良基材的崩解性能进行研究，并讨论其微观特性和加固机理.结果表明：(1)PDS型固化剂显著提高试样的抗崩解性；(2)随凹凸棒土置换量的增加，崩解速率在试验前期逐渐增加，后期逐渐减小；(3)随固化剂和凹凸棒土复合材料含量的增加，试样的整体崩解速率逐渐减小；(4)PDS固化剂形成网状弹性膜，协同凹凸棒土颗粒共同填充颗粒间的孔隙，提升团聚体之间的胶结力和土体的整体抗崩解.     

软岩膨胀岩软化崩解特性

极高地应力条件下隧道掌子面围岩遇水软化崩解会引起一系列工程问题,通过对三种代表性岩样崩解试验研究,揭示了软岩膨胀岩软化崩解规律。结果表明：软岩膨胀岩的耐崩解指数随循环次数增加依负指数函数递减;软岩膨胀岩矿物组成类型和含量是影响其崩解性强弱的主要因素;基质型和填充型岩样崩解主要由亲水性矿物吸水膨胀引起,5次循环后其崩解指数分别趋于5%和25%;接触型岩样崩解主要由胶结键断裂引起,5次循环后其崩解指数为80%左右,崩解性微弱;可将小于0.25 mm和大于5 mm的粒径组含量变化作为该软岩膨胀岩崩解性强、弱界限粒径。     

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。     

市政道路红砂岩路基设计与施工

红砂岩广泛存在于我国南方的广大地区，因矿物成分和胶结物质的差异而强度变化很大，而且在大气环境，岩块易崩解成土，甚至泥化，因此采用红砂岩作为路基填筑材料易造成路基沉陷。文章结合安庆市怀宁县城道路设计与施工中红砂岩路基的实际情况，介绍红砂岩路基的设计与施工方法，供此类路基设计与施工参考。     

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.     

乌东德水电站库区板岩遇水软化微观机理及强度模型研究

针对乌东德水电站库区板岩遇水软化造成的边坡失稳问题,进行了板岩饱水软化的微观机理与宏观力学性质研究.通过开展X射线衍射和SEM电镜扫描,探索了不同饱水条件下板岩微观结构的变化;进一步通过开展单轴压缩试验,分析板岩强度软化规律.试验结果表明,板岩浸水后,内部胶结物质发生溶解,矿物颗粒破碎或者解体,孔隙率增加,使得宏观抗压强度降低.随着饱和水压力的增加,抗压强度降低,幅度约为10%,弹性模量降低,幅度约为30%,而泊松比无明显变化.板岩破坏呈现轴向多劈裂面破坏和剪切破坏特征.最后,运用多孔介质力学理论建立板岩遇水强度软化模型,其预测强度与试验结果一致.     

不同pH环境下黏土类岩崩解过程分形演化规律

基于分形的相似性原理和质量守恒定律,分别探讨了岩石颗粒的细观分数倍崩解过程及粒组宏观分布模拟崩解方法,得到了基于颗粒数量统计的岩石崩解分形描述的关联分维计算公式.在此基础上,以黏土类岩为研究对象,分析了不同pH环境下岩石颗粒崩解过程的分形演化规律.结果表明:初次崩解时溶液pH值越小颗粒分形维数越大,pH值越小分维数趋于稳定所需循环次数越少;酸性溶液对颗粒崩解分维数的增长起到加速作用,碱性溶液对颗粒崩解分维数的增加具有阻碍作用且循环多次后分维曲线才渐趋稳定,但任何溶液条件下黏土类岩崩解的颗粒分形维数最终趋于相等.     

压实土体崩解特性试验研究

基于传统崩解试验方法精度较低的问题,研制了一套压实土体崩解试验系统。查明了压实土体试验中崩解时间和崩解量的变化规律,利用自主研制的试验装置,开展了崩解试验研究。分析了含水率、密实度、颗粒级配、颗粒种类等因素对压实土体崩解时间和崩解量的影响。试验结果表明:对于砂岩颗粒土料,含水率对崩解量和崩解时间的影响较大;而相对密实度对崩解量和崩解时间影响较小。对于泥岩颗粒土料,含水率对试样的崩解量和崩解时间影响不显著;而相对密实度对崩解量和崩解时间影响较大。对于不同级配的砂岩、泥岩颗粒土料,细颗粒含量越多,抗崩解性也随之增强,崩解时间越短崩解量越大。     

软岩耐崩解和室内浸水崩解试验方法差异性分析

软岩的崩解性是我国西南地区岩土工程较为关注的岩石特性之一。通过室内浸水崩解和耐崩解试验条件和试验结果的差异分析,根据耐崩解指数将软岩的崩解强度分为强、中、弱3个等级,崩解机制则决定了试样崩解的强弱;但对于同一岩样,室内浸水崩解程度弱于耐崩解试验;而试验条件的不同则决定了试验产物颗粒分布的差异,且对于不同崩解程度的岩样影响是不同的。研究表明:强崩解和弱崩解岩样在两种试验方法中所得颗粒分布情况相差较大,且强崩解岩样室内浸水崩解试验所得颗粒分布不均匀;而弱崩解岩样耐崩解试验所得颗粒分布不均匀;而中崩解岩样崩解产物在两种试验方法所得颗粒分布相差不大。     

压实土体崩解特性的试验研究

基于传统崩解试验方法精度较低的问题,研制了一套压实土体崩解试验系统。查明了压实土体试验中崩解时间和崩解量的变化规律,利用自主研制的试验装置,开展了崩解试验研究。分析了含水率、密实度、颗粒级配、颗粒种类等因素对压实土体崩解时间和崩解量的影响。试验结果表明:对于砂岩颗粒土料,含水率对崩解量和崩解时间的影响较大;而相对密实度对崩解量和崩解时间影响较小。对于泥岩颗粒土料,含水率对试样的崩解量和崩解时间影响不显著;而相对密实度对崩解量和崩解时间影响较大。对于不同级配的砂岩、泥岩颗粒土料,细颗粒含量越多,抗崩解性也随之增强,崩解时间越短崩解量越大。