香港全风化花岗岩微结构与力学性质研究

摘要

香港地区的风化花岗岩是在化学、物理及生物等风化营力作用下，加上华南地区湿热、多雨的气候特征使花岗岩工程性质等产生了很大变化的岩石。风化岩有明显的结构性，它具有“似土亦岩”的性质，其性质已与原岩不同，但与一般的沉积土体亦有很大的差别。 本文利用香港九龙地区石硖尾和观塘的原状全风化花岗岩样品，通过大量的微结构试验和力学试验，研究了全风化花岗岩的微观性质与力学性质之间的关系。论文的主要研究工作和成果为： (1)通过大量微结构试验，系统地研究了香港全风化花岗岩颗粒、矿物及孔隙与裂隙等微结构性质：石硖尾和观塘两类样品虽同属全风化岩石，但在微结构性质上仍存在较明显差异。 (2)系统研究了力学性质与微结构性质间的关系，从微结构的角度分析了石硖尾和观塘两类样品力学性质差异的原因，并通过灰色关联分析，研究了对强度指标敏感的微结构指标。 (3)阐述了全风化花岗岩强度与变形机理，研究了抗剪力分量与应变之间的关系；从微结构角度研究了两类样品的剪胀规律。 (4)从风化产物再胶结的角度分析了全风化花岗岩固结性质异常的原因，并提出以OCR评价风化等级的新方法。 (5)通过CT三轴试验，总结出微结构损伤演化机制及裂隙对变形破坏的控制规律。

目录

文摘

英文文摘

前言

声明

第一章绪论

1.1选题背景

1.2香港全风化花岗岩研究现状

1.2.1全风化花岗岩岩土特性

1.2.2风化花岗岩微观机理研究现状

1.2.3风化花岗岩力学性质研究现状

1.3土结构性问题的研究综述

1.3.1研究历史简要回顾

1.3.2土体结构近年来的研究进展

1.4本论文的研究意义、内容及技术路线

1.4.1研究意义

1.4.2研究内容及技术路线

第二章全风化花岗岩微结构性质研究

2.1概述

2.2试验样品及试验项目

2.2.1取样

2.2.2开样

2.2.3试验项目

2.3颗粒特征

2.3.1颗粒大小

2.3.2颗粒形状

2.3.3颗粒定向性

2.4孔隙和裂隙特征

2.4.1孔隙特征

2.4.2裂隙特征

2.5矿物成分特征

2.6化学特征

2.7 SEM分析成果

2.8小结

第三章全风化花岗岩力学性质及其与微结构关系研究

3.1概述

3.2测试方法

3.2.1三轴试验

3.2.2直剪试验

3.3全风化花岗岩力学性质

3.3.1三轴试验结果

3.3.2直剪试验结果

3.3.3三轴和直剪实验抗剪强度值对比分析

3.4全风化花岗岩强度性质与微结构的关系

3.4.1强度与颗粒的关系

3.4.2强度与矿物的关系

3.4.3强度与孔隙、裂隙的关系

3.4.4强度指标均一性与微结构的关系

3.5变形破坏方式与微结构的关系

3.6力学性质与微结构灰色关联分析

3.6.1灰色关联分析的基本原理

3.6.2灰色关联度模型建立

3.6.3灰色关联结果分析

3.7 小结

第四章全风化花岗岩强度与变形机理研究

4.1概述

4.2全风化花岗岩的强度机理

4.2.1全风化花岗岩强度组成

4.2.2强度分量与应变的关系

4.3剪胀机理

4.3.1垂直位移的类型及试验结果

4.3.2剪胀的发生与孔隙性的关系

4.3.3剪胀性与垂直压力的关系

4.3.4剪胀发生与剪位移的关系

4.4 小结

第五章全风化花岗岩的固结特性及成因分析

5.1概述

5.2全风化花岗岩固结性状

5.2.1固结试验

5.2.2压缩系数和固结系数

5.3先期固结压力和结构强度

5.3.1先期固结压力确定

5.3.2先期固结压力的成因分析

5.3.3全风化花岗岩结构强度

5.4以超固结比评价花岗岩风化程度的新方法

5.5 小结

第六章全风化花岗岩CT三轴试验研究

6.1概述

6.2实验装置与试验条件

6.2.1 CT检测原理

6.2.2试验装置

6.2.3实验条件

6.2.4试样样品

6.3损伤破坏过程中的扫描分析

6.3.1应力应变关系

6.3.2 CT扫描记录数据分析

6.3.3扫描图像分析

6.4微结构演变规律及对变形破坏的控制效应

6.4.1微结构演变规律

6.4.2微结构对变形破坏的控制效应

6.5 小结

第七章结论

7.1主要研究结论

7.2主要创新点

7.3不足之处与研究展望

参考文献

致 谢

个人简介及论文科研情况