層理弱面砂質(zhì)板巖力學(xué)特性的試驗(yàn)

粉砂質(zhì)泥巖流變力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)研究——通過(guò)對(duì)粉砂質(zhì)泥巖進(jìn)行圍壓3～7mpa下的常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮流變?cè)囼?yàn)，獲得應(yīng)力一應(yīng)變曲線和蠕變曲線，對(duì)其瞬時(shí)力學(xué)性質(zhì)和流變力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了比較，分析了長(zhǎng)期荷載對(duì)粉砂質(zhì)泥巖力學(xué)參數(shù)的影響，并利用改進(jìn)的西原模型...

紅砂巖膨脹力學(xué)特性試驗(yàn)研究——針對(duì)南京紅山窯水利樞紐工程提供的紅砂巖巖芯，采用mts815．02型巖石剛性伺服試驗(yàn)系統(tǒng)和巖石膨脹測(cè)量?jī)x，對(duì)膨脹紅砂巖進(jìn)行了力學(xué)特性試驗(yàn)研究。并進(jìn)一步探討了膨脹紅砂巖膨脹力與吸水率的相關(guān)性，繼而研究膨脹紅砂巖膨脹力與...

板巖水理特性試驗(yàn)研究 摘要：在水的作用下，板巖極易發(fā)生崩解和軟化，進(jìn)而出現(xiàn)強(qiáng)度降低。本文 針以懷通高速公路正團(tuán)沖隧道風(fēng)化板巖為研究對(duì)象，通過(guò)電鏡實(shí)驗(yàn)、崩解特性試 驗(yàn)、軟化試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了板巖受水影響的水理特性。本研究為隧道的開(kāi)挖和支 護(hù)提供了技術(shù)支持。 關(guān)鍵詞：板巖；水理特性；試驗(yàn)；開(kāi)挖和支護(hù)；技術(shù)支持 巖石遇水作用后，會(huì)引起某些物理、化學(xué)和力學(xué)等性質(zhì)的改變，水對(duì)巖石的 這種作用特性稱為巖石的水理性。水對(duì)板巖及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生物理化學(xué)作用，將產(chǎn)生 膨脹、崩解等現(xiàn)象，減弱了板巖的力學(xué)性質(zhì)。板巖在飽水條件下，力學(xué)性質(zhì)將發(fā) 生大幅度的降低，尤其是對(duì)于含有粘土礦物特別是膨脹性礦物、易溶性礦物或有 機(jī)質(zhì)的板巖，其影響更甚。本文針以懷通高速公路正團(tuán)沖隧道風(fēng)化板巖為研究對(duì) 象，通過(guò)電鏡實(shí)驗(yàn)、崩解特性試驗(yàn)、軟化試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了板巖受水影響的水理 特性。本研究為隧道的開(kāi)挖和支護(hù)提供了技術(shù)支持。

為深入探究木寨嶺隧道工程中炭質(zhì)板巖的流變力學(xué)特性,在不同條件下,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取得的巖樣進(jìn)行單軸和三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn),并對(duì)炭質(zhì)板巖的蠕變特性進(jìn)行分析,描述了炭質(zhì)板巖的流變特性,得出了瞬時(shí)應(yīng)變占總應(yīng)變的比例為80%～90%,以及高圍壓下的流變多為等速流變等結(jié)論;采用burgers流變本構(gòu)模型,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)擬合分析,得出了3組不同圍壓下炭質(zhì)板巖流變本構(gòu)方程的彈性模量、黏性模量、黏滯系數(shù)等主要參數(shù)。

通過(guò)試驗(yàn),分析了武廣高鐵泥質(zhì)板巖的礦物成分,提出了泥質(zhì)板巖的施工工藝、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)手段。研究與結(jié)果表明:泥質(zhì)板巖不具有膨脹特性,機(jī)械碾壓的碎石料不如機(jī)械破碎的合理,機(jī)械破碎的碎石料具有更好的耐循環(huán)壓實(shí)特性。

一維動(dòng)靜組合加載下砂巖動(dòng)力學(xué)特性的試驗(yàn)研究——基于對(duì)深部巖石承受高地應(yīng)力并在動(dòng)力開(kāi)挖擾動(dòng)下發(fā)生破壞這一問(wèn)題的科學(xué)認(rèn)識(shí)，利用改造的劈裂霍普金森壓桿動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)裝置，開(kāi)展一維動(dòng)靜組合加載下砂巖的動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)研究。選取無(wú)軸壓和3個(gè)典型軸壓水平...

以廣甘公路茂縣段碳質(zhì)板巖為研究對(duì)象,通過(guò)單軸實(shí)驗(yàn)和三軸實(shí)驗(yàn),在不同圍壓和不同狀態(tài)條件下,結(jié)合巖石本構(gòu)關(guān)系和破壞特點(diǎn),研究碳質(zhì)板巖的力學(xué)性質(zhì),測(cè)量碳質(zhì)板巖的強(qiáng)度參數(shù),為工程實(shí)踐提供參考。

對(duì)取自不同地區(qū)的兩種弱膠結(jié)結(jié)構(gòu)性軟黏土原狀(undisturbed)樣、重塑(remolded)樣和泥漿(reconstituted)樣進(jìn)行了單向壓縮和三軸剪切試驗(yàn),分別得到土樣的壓縮曲線和應(yīng)力–應(yīng)變曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明:原狀樣的壓縮曲線為陡降型曲線,而不同制樣土樣的壓縮曲線存在明顯的差異;由于孔隙比和孔徑分布對(duì)土體抗剪強(qiáng)度的綜合影響,不僅導(dǎo)致相同圍壓下三軸剪切時(shí)孔隙比不同的重塑樣和原狀樣強(qiáng)度差異較大,且孔隙比相近的不同土樣的強(qiáng)度也存在不同程度的差異;若同一孔隙比下,兩種軟黏土的不同制樣土樣的強(qiáng)度關(guān)系均為原狀樣的強(qiáng)度最高,重塑樣的強(qiáng)度最低,并可通過(guò)相近孔隙比下孔徑大于0.2μm的孔隙體積量和孔徑分布均勻性可合理地解釋3種制樣土樣強(qiáng)度高低的關(guān)系。由于不同制樣土樣的孔徑分布的差異不會(huì)隨固結(jié)壓力的增大而消失,用參考孔隙比e_(10)~*,簡(jiǎn)單表示土的孔隙比和孔徑分布(即組構(gòu))參數(shù),對(duì)壓縮和剪切試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸一化整理后,發(fā)現(xiàn)不同土樣的試驗(yàn)結(jié)果可歸一化為相關(guān)度高的e/e_(10)~*-σv曲線和e_f/e_(10)~*-qf曲線,證明結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力后,不同土樣變形和強(qiáng)度差異主要是由孔隙比及孔徑分布(即組構(gòu))的不同引起的,用參考孔隙比e_(10)~*簡(jiǎn)單表示土的組構(gòu)參數(shù)是有效的。

為研究巖石的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和破壞特性,采用霍普金森壓桿(shpb)實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)長(zhǎng)徑比為1的砂巖進(jìn)行不同應(yīng)變率下沖擊壓縮試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著應(yīng)變率的增大,砂巖動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和峰值應(yīng)變均增大,且呈現(xiàn)冪函數(shù)型增長(zhǎng),表現(xiàn)明顯的應(yīng)變率效應(yīng)。砂巖破裂面沿著軸向方向,應(yīng)變率較低時(shí),砂巖破壞的尺寸較大；應(yīng)變率較大時(shí),砂巖碎塊尺寸變小、數(shù)量增加。

針對(duì)未改良和水泥改良的泥質(zhì)板巖砂土,利用振動(dòng)三軸儀開(kāi)展不同加載頻率和圍壓作用下的循環(huán)振動(dòng)加載試驗(yàn),研究土的動(dòng)彈性模量、阻尼比、動(dòng)力強(qiáng)度和動(dòng)力累積變形等參數(shù)的變化規(guī)律,對(duì)比改良土和未改良土的試驗(yàn)結(jié)果,分析和評(píng)價(jià)改良效果。研究結(jié)果表明：改良土的動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變關(guān)系骨干曲線為雙曲線;改良土阻尼比隨動(dòng)應(yīng)變幅值增大而增大,近似為雙曲線函數(shù)關(guān)系;改良土初始動(dòng)彈性模量隨圍壓增大而增大,最大阻尼比隨圍壓增大而減小;改良土初始動(dòng)彈性模量隨加載頻率增大而增大,但加載頻率對(duì)最大阻尼比的影響不大;改良土動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度和破壞振次的對(duì)數(shù)呈線性遞減關(guān)系;水泥改良后,泥質(zhì)板巖土的動(dòng)力強(qiáng)度和初始動(dòng)彈性模量顯著提高,而最大阻尼比變化不大。改良土動(dòng)力變形穩(wěn)定性比未改良土的強(qiáng)。

針對(duì)未改良和水泥改良的泥質(zhì)板巖砂土,利用振動(dòng)三軸儀開(kāi)展不同加載頻率和圍壓作用下的循環(huán)振動(dòng)加載試驗(yàn),研究土的動(dòng)彈性模量、阻尼比、動(dòng)力強(qiáng)度和動(dòng)力累積變形等參數(shù)的變化規(guī)律,對(duì)比改良土和未改良土的試驗(yàn)結(jié)果,分析和評(píng)價(jià)改良效果。研究結(jié)果表明:改良土的動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變關(guān)系骨干曲線為雙曲線;改良土阻尼比隨動(dòng)應(yīng)變幅值增大而增大,近似為雙曲線函數(shù)關(guān)系;改良土初始動(dòng)彈性模量隨圍壓增大而增大,最大阻尼比隨圍壓增大而減小;改良土初始動(dòng)彈性模量隨加載頻率增大而增大,但加載頻率對(duì)最大阻尼比的影響不大;改良土動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度和破壞振次的對(duì)數(shù)呈線性遞減關(guān)系;水泥改良后,泥質(zhì)板巖土的動(dòng)力強(qiáng)度和初始動(dòng)彈性模量顯著提高,而最大阻尼比變化不大。改良土動(dòng)力變形穩(wěn)定性比未改良土的強(qiáng)。

利用gds標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力路徑三軸儀對(duì)飽和重塑碳纖維加筋粉質(zhì)黏土進(jìn)行了一系列的固結(jié)不排水三軸試驗(yàn),考慮不同加筋方式和不同配合比的因素,對(duì)加筋土的靜力特性研究分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:加筋土體的偏應(yīng)力隨圍壓的增大而增大,混合加筋和分層加筋都存在最佳含筋量,分別為0.45%和0.15%。無(wú)論是混合加加筋還是分層加筋,加筋土的粘聚力都顯著提升,但內(nèi)摩擦角變化不顯著。對(duì)加筋土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行雙曲線擬合,分析表明同一加筋情況下,擬合參數(shù)b隨圍壓的增大而減?。幌嗤瑖鷫合?加筋效果越好,b值也越小。

以大崗山花崗巖為例,分別進(jìn)行靜力三軸和動(dòng)力三軸試驗(yàn),分析花崗巖的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比以及相應(yīng)的極限應(yīng)變等重要參數(shù)與應(yīng)變速率的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明:不同圍壓下,隨應(yīng)變速率的增加,花崗巖的側(cè)向破壞應(yīng)變隨應(yīng)變速率的增加幾乎保持不變,并且絕大部分統(tǒng)計(jì)結(jié)果值在0.002～0.004范圍內(nèi);軸向破壞應(yīng)變的增加幅度不明顯;抗壓強(qiáng)度增加,試驗(yàn)現(xiàn)象明顯;彈性模量的提高幅度隨圍壓的增加有減小的趨勢(shì);不同圍壓下花崗巖的泊松比與應(yīng)變速率沒(méi)有明確的關(guān)系。基于大崗山花崗巖靜力三軸測(cè)試全過(guò)程應(yīng)力–應(yīng)變曲線和損傷力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)脆性巖石在不同圍壓下均以側(cè)向損傷為主,通過(guò)回歸擬合分析,建立大崗山花崗巖靜力三軸壓縮條件下的損傷演化方程。進(jìn)一步根據(jù)損傷理論建立巖石動(dòng)力損傷與靜力損傷之間的關(guān)系,考慮動(dòng)態(tài)強(qiáng)度與初始彈性模量的率相關(guān)性建立經(jīng)驗(yàn)型的巖石動(dòng)力損傷本構(gòu)模型,可以作為研究地震荷載作用下巖體結(jié)構(gòu)中應(yīng)力波傳播和衰減規(guī)律的基礎(chǔ)。

通過(guò)施工過(guò)程中的管理措施,從地質(zhì)特征、施工技術(shù)措施、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控測(cè)量、施工安全管理等方面系統(tǒng)分析特長(zhǎng)隧道砂質(zhì)板巖水平巖層的隧道快速施工技術(shù)。

為了研究層理對(duì)砂巖物理力學(xué)特征的影響,以布爾臺(tái)煤礦5-2煤基本頂粉砂巖為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行了直接拉伸、直接剪切和單軸壓縮試驗(yàn),分析了層理對(duì)其縱波波速、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量及峰值應(yīng)變的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：層理對(duì)抗壓強(qiáng)度、殘余剪切強(qiáng)度基本沒(méi)有影響,但是對(duì)抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)變（拉伸）、抗剪強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變（單軸）和縱波波速等有顯著的影響;抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)變（拉伸）、抗剪強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變（單軸）及縱波波速分別降低了31.6%、33.2%、33.9%、33.3%、42.7%、8.4%。

為了研究層理對(duì)砂巖物理力學(xué)特征的影響,以布爾臺(tái)煤礦5-2煤基本頂粉砂巖為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行了直接拉伸、直接剪切和單軸壓縮試驗(yàn),分析了層理對(duì)其縱波波速、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量及峰值應(yīng)變的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:層理對(duì)抗壓強(qiáng)度、殘余剪切強(qiáng)度基本沒(méi)有影響,但是對(duì)抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)變(拉伸)、抗剪強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變(單軸)和縱波波速等有顯著的影響;抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)變(拉伸)、抗剪強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變(單軸)及縱波波速分別降低了31.6%、33.2%、33.9%、33.3%、42.7%、8.4%。

為了研究層理對(duì)砂巖物理力學(xué)特征的影響,以布爾臺(tái)煤礦5-2煤基本頂粉砂巖為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行了直接拉伸、直接剪切和單軸壓縮試驗(yàn),分析了層理對(duì)其縱波波速、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量及峰值應(yīng)變的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:層理對(duì)抗壓強(qiáng)度、殘余剪切強(qiáng)度基本沒(méi)有影響,但是對(duì)抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)變(拉伸)、抗剪強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變(單軸)和縱波波速等有顯著的影響;抗拉強(qiáng)度、峰值應(yīng)變(拉伸)、抗剪強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變(單軸)及縱波波速分別降低了31.6％、33.2％、33.9％、33.3％、42.7％、8.4％.

通過(guò)單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)研究含水率以及顆粒組成對(duì)粗粒土蠕變的影響規(guī)律,分析砂質(zhì)板巖粗粒土在不同影響因素(含水狀態(tài)、顆粒組成)下的蠕變特性,并基于與試驗(yàn)結(jié)果相符的h-k蠕變模型,探討含水率、細(xì)顆粒含量、應(yīng)力與蠕變參數(shù)之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:含水率、細(xì)顆粒含量均為影響粗粒土蠕變特性的重要因素,提出通過(guò)使用干燥或飽和含水態(tài)的粗粒土填料以及使用細(xì)顆粒含量為30%的粗粒土填料的途徑來(lái)控制路堤的長(zhǎng)期沉降。

通過(guò)利用大型單軸固結(jié)儀對(duì)砂質(zhì)板巖粗粒土填料進(jìn)行低應(yīng)力狀態(tài)(σ=50,100,200,400和800kpa)的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn),研究砂質(zhì)板巖粗粒土路堤填料的蠕變性質(zhì)。基于粗粒土蠕變理論,分析填料的蠕變曲線特征,確定蠕變的初始計(jì)算時(shí)間,選取常見(jiàn)的蠕變本構(gòu)模型,利用改進(jìn)的高斯-牛頓法確定壓實(shí)度為95%的砂質(zhì)板巖粗粒土的蠕變模型參數(shù)。研究結(jié)果表明:砂質(zhì)板巖粗粒土在低應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)出具有彈性變形、穩(wěn)定蠕變和無(wú)黏性流動(dòng)的衰減蠕變特性;h-k-k模型更準(zhǔn)確地反映砂質(zhì)板巖粗粒土填料的蠕變特性。

砂質(zhì)板巖在懷通高速公路分布極為廣泛。砂質(zhì)板巖在水的作用下,極易發(fā)生崩解和軟化,進(jìn)而出現(xiàn)強(qiáng)度降低。針以懷通高速公路24標(biāo)邊坡全、強(qiáng)、中和弱風(fēng)化砂質(zhì)板巖為研究對(duì)象,進(jìn)行了崩解特性、軟化、無(wú)側(cè)限壓縮、剪切滲透性的系列試驗(yàn),揭示了砂質(zhì)板巖受的水理特性。研究表明:①砂質(zhì)板巖具備強(qiáng)烈崩解特性。砂質(zhì)板巖揭露遇水后,快速發(fā)生氧化反應(yīng),進(jìn)而發(fā)生崩解。風(fēng)化程度越高,崩解越強(qiáng)烈;②砂質(zhì)板巖水理性能由弱到強(qiáng)排序?yàn)?全風(fēng)化砂質(zhì)板巖<強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖<中風(fēng)化砂質(zhì)板巖<弱風(fēng)化砂質(zhì)板巖;③砂質(zhì)板巖越干燥,崩解效應(yīng)越明顯,大旱后突降雨,會(huì)導(dǎo)致板巖的強(qiáng)烈崩解,很容易誘發(fā)潛在滑坡。

隧道作為我國(guó)高速鐵路縮短里程、減少耕地占用、節(jié)省投資的重要結(jié)構(gòu)形式,由于各地地質(zhì)構(gòu)造的差異,各隧道之間也存在一定的差異性.基于此,文章從貴廣同馬山隧道的施工難點(diǎn)出發(fā),分析了水平砂質(zhì)板巖隧道開(kāi)挖施工技術(shù),希望對(duì)類似工程項(xiàng)目的施工建設(shè)有所幫助.

利用mts815巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)完成了不同溫度下的20個(gè)花崗巖試樣的三軸壓縮試驗(yàn)。分析了溫度對(duì)花崗巖試樣的強(qiáng)度特性、變形特性以及破壞特征的影響,能夠在實(shí)際工程中起到一定的指導(dǎo)作用。試驗(yàn)結(jié)果表明:在20℃到40℃的范圍,彈性模量隨溫度升高而降低,泊松比隨溫度升高而升高,且變化幅度都較大,但當(dāng)溫度超過(guò)40℃以后,隨溫度升高的變化幅度明顯降低;隨著溫度的升高,峰值強(qiáng)度逐漸降低,而且溫度對(duì)峰值強(qiáng)度的影響隨著圍壓的增加而減弱;內(nèi)聚力c值隨溫度升高而降低,內(nèi)摩擦角φ值隨溫度升高有升高的趨勢(shì),抗剪強(qiáng)度τf大致呈線性減小的關(guān)系,且隨著正應(yīng)力的升高,溫度對(duì)花崗巖抗剪強(qiáng)度的影響有減弱的趨勢(shì);花崗巖的變形破壞特征在一般條件下表現(xiàn)為典型的彈脆性體特征,但是在較高圍壓和較高的溫度耦合作用下表現(xiàn)為彈塑性變形-累進(jìn)性破裂-脆性破壞的特征。