膨胀岩膨胀特性及抗剪强度参数研究

摘要

膨胀岩是一种吸水膨胀,失水干缩的软岩,极易发生风化、软化。由于其基本力学性质、膨胀机理、空间分布上的复杂性,对膨胀岩性能的研究已成为当今工程地质学和岩石力学领域中最复杂的课题之一。南水北调中线工程穿越膨胀岩土渠段长达数百公里,膨胀岩土造成的渠道边坡失稳,对工程的安全运行造成了严重危害,是南水北调中线工程的主要技术问题之一。因此,对膨胀岩膨胀特性及其影响因素进行深入研究,以及对膨胀潜势多指标判别和抗剪强度参数取值方法进行探索很有必要、也很急迫。本文结合南水北调中线工程黄河北～羑河北渠段分布的膨胀性粘土岩资料,主要研究膨胀岩的膨胀特性和抗剪强度参数取值问题,内容如下:
　　 1、膨胀岩膨胀特性影响因素分析
　　 采用偏相关分析、逐步回归分析、主成分分析等数学统计分析方法,研究膨胀岩自由膨胀率、膨胀力等膨胀性能指标与含水量、干密度、液限、塑限、粘粒含量、胶粒含量等物理性质指标之间的相关关系,确定有代表性的物理力学性指标,建立相应的计算公式。
　　 2、膨胀岩膨胀潜势的多指标判别
　　 在对膨胀岩膨胀特性影响因素分析的基础上,建立膨胀岩膨胀潜势的多指标判别体系,提出膨胀岩等级划分的建议值,并统计该渠段各判别指标的取值范围。
　　 3、大气影响深度对膨胀特性的影响分析
　　 确定了该渠段内大气的影响深度值,得到了含水量、干密度随深度的变化规律,并对大气影响深度内膨胀力与含水量、干密度进行相关分析,为分层分带研究抗剪强度参数提供理论依据。
　　 4、膨胀岩抗剪强度参数取值研究
　　 在对前期勘探过程中取得的抗剪强度试验数据统计分析的基础上,研究了抗剪强度参数c、φ的分布形态,并对自然快剪、饱和快剪、饱和固结快剪试验条件下测得的c、φ与自由膨胀率、深度和含水量的敏感性进行了分析,提出了基于分层分带理论的膨胀岩抗剪强度参数的取值原则。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 膨胀岩及其性能

1.2 膨胀岩的研究现状

1.2.1 膨胀岩在国外的研究现状

1.2.2 膨胀岩在国内的研究现状

1.2.3 膨胀岩的胀缩机理及影响因素

1.3 问题的提出

1.4 本文的研究内容

2 膨胀岩膨胀特性影响因素分析

2.1 黄河北～羑河北渠段膨胀岩

2.2 膨胀岩室内试验方法

2.3 研究思路

2.4 膨胀岩数据分析

2.5 影响膨胀性能的主要物理性质指标

2.5.1 方法介绍

2.5.2 主要物理性质指标的确定

2.6 膨胀岩膨胀性能统计公式

2.6.1 回归方法的介绍

2.6.2 回归方程的建立

2.7 本章小结

3 膨胀岩多指标判别方法的研究

3.1 黄羑段膨胀岩(土)单指标判别

3.2 膨胀岩判别方法研究现状

3.3 判别指标的选取

3.4 膨胀岩的判别与分级建议

3.5 本章小结

4 大气影响深度对膨胀特性的影响分析

4.1 大气影响深度的概念及工程意义

4.2 大气影响深度的确定

4.3 深度与物理性质指标的分析

4.4 不同深度下膨胀力与物理性质指标的分析

4.5 不同深度下膨胀性指标间的相关分析

4.6 本章小结

5 膨胀岩抗剪强度参数取值研究

5.1 膨胀岩渠坡设计参数取值研究现状

5.1.1 参数取值理论研究现状

5.1.2 参数取值规程规范现状

5.1.3 以往现场试验研究

5.2 膨胀岩抗剪强度试验方法对比分析

5.3 膨胀岩抗剪强度参数的分布形态

5.4 膨胀岩抗剪强度参数影响因素分析

5.4.1 强度指标与自由膨胀率的相关分析

5.4.2 强度指标与含水量的相关分析

5.4.3 强度指标与大气影响深度的相关分析

5.5 膨胀岩抗剪强度参数取值的建议

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献