红层软岩土石混合料的长期蠕变性能模拟试验研究

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红层填料蠕变特性及工程应用研究

红层填料蠕变特性及工程应用研究

第29卷第5期 岩 土 力 学 V ol.29 No.5 2008年5月 Rock and Soil Mechanics May 2008收稿日期:2006-07-18基金项目:铁道部科学基金项目(No. 2004G026)。

作者简介:刘俊新,男,1976年生,博士生,讲师,主要从事路堤边坡稳定性分析和路堤填料研究。

E-mail: ljx0614@文章编号:1000-7598-(2008) 05-1295-04红层填料蠕变特性及工程应用研究刘俊新1,谢 强2,文江泉2,邱恩喜2(1.西南科技大学 土木与建筑学院,四川 绵阳 621010;2.西南交通大学 土木工程学院,成都 610031)摘 要:为了保持轨道的平顺性和稳定性,高速铁路要求路堤的工后沉降为0。

红层属于C 类填料,易崩解、软化,依据单轴压缩蠕变(粒径小于2 mm 和压实度为95 %)试验结果,对红层填料的蠕变特性进行了分析,同时基于工程应用的目的,根据蠕变曲线对路堤的工后沉降进行了预测,论证了采用红层作为填料在一定的施工工艺下能满足路堤工后0沉降的要求。

关 键 词:红层填料;高速铁路;工后沉降;0沉降;蠕变;路堤 中图分类号:TU 446 文献标识码:ARearch on creep characteristics of red beds stuffing and engineering applicationLIU Jun-xing 1, XIE Qiang 2, WEN Jiang-quan 2, QIU En-xi 2(1. School of Civil Engineering and architecture Southwest Universit of Science And Technology, Mianyang 621010, China;2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)Abstract: In order to keep track even and steady in high speed railway, it is necessary for no embankment settlement after construction; but red beds are easy to collapse and soften, which belongs to stuffing for the third grade. Based on results of long-duration static test of simple compression without confining pressure (the grain size of sample is below 2 mm and compacting degree is above 95 %), the creep characteristics of red beds are analyzed; and at the same time settlement after construction can be predicted by numerical algorithm for engineering applications. So it is proved that red beds can be served as stuffing with a certain construction methods and no settlement after construction is entirely fulfilled.Key words: red beds stuffing; high speed railway; settlement after construction; no settlement; creep; embankment1 引 言由于红层分布十分广泛,以其作为填料广泛用于公路和铁路路基上。

甘肃中部红层软岩的工程地质特性试验研究

甘肃中部红层软岩的工程地质特性试验研究

甘肃中部红层软岩的工程地质特性试验研究摘要:甘肃中部地区广泛分布有新生代古近系(E)、新近系(N)红色碎屑岩。

古近系(E)为一套内陆山麓—河湖相碎屑沉积,分布于静宁凹陷盆地、陇渭凹陷南部边缘地带,由紫红~灰白色砂岩夹砂砾岩等组成。

新近系(N)为一套红色为主的内陆河湖相碎屑沉积,广泛分布于香泉—内官等凹陷盆地之中。

该类岩石由于成岩程度差,胶结较弱,岩性软弱,具有特殊的工程地质性质。

关键词:甘肃;中部;红层软岩;工程;地质特性1红层软岩的物质组成1.1颗粒组成由于其成岩时代、岩性特征的不同,其颗粒组成有所不同,根据颗粒组成可将红色软岩划分为E3砂岩夹砂砾岩、N2砂砾岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩四大岩组。

就颗粒组成而言,N2泥质粉砂岩、粉砂质泥岩的粘粒(<0.005mm)含量多在13~32.3%之间,粉粒(0.005~0.075mm)含量45.6~73.7%之间,砂粒(0.075~0.05mm)含量<30%,且胶粒含量高,骨架颗粒以中细砂为主;N2砂砾岩细砾(5~2mm)含量在15~27.3%,砂粒(2~0.075mm)含量多>75%,以粗砂为主,粉粒(<0.075mm)含量多<10%。

作为胶结物的粘土基质成分含量不均一,在6.5~11.4%,随着泥质含量增大而其胶结程度相对较高,以泥质弱胶结为主;E3砂岩夹砂砾岩砾石(20~2mm)>40%,砂粒(2~0.075mm)含量>55%,以粗砂为主,粉粒(0.005~0.075mm)含量多<3%,颗粒组成以中粗粒为主,级配不良。

作为胶结物的粘土基质成分含量较少,含量在1.3~3.3%,泥质胶结微弱,成岩程度差。

但不同地方、不同岩性仍有差异。

该结果也表明红层岩石的岩相变化大,在不同地段岩石的组成也不均匀。

1.2岩石的矿物成分在红层软岩中,试样的石英、长石、方解石矿物的含量一般都在40~70%之间;粘土矿物主要为伊利石、绿泥石、蒙脱石等,含量一般都在30~46%之间,其中绿泥石一般为10~22.7%,伊利石6.3~28%,蒙脱石则小于15%,N2砂砾岩除了含有26~28%的石英、长石外,还含有不等量的下伏加里东期花岗岩碎块,胶结物则为泥质及泥钙质胶结,这说明该砂砾岩属于盆地红色碎屑岩和泥岩建造的边缘相地带,物源区较近。

考虑蠕变特性的软岩相似材料试验研究

考虑蠕变特性的软岩相似材料试验研究

作者简 介 : 袁
伟( 1 9 8 3 一) , 男, 安徽合肥人 , 合肥市肥东县住建局助理工程师
《 工程与建设》 2 o 1 3 年第 2 7 卷第 3 期 3 6 5
1 0 0,
= = =K 一 1 。
常数 的选 取依 据 。
考 虑到硐 室 围岩 的破坏 主要 为压 剪型破 坏 , 故 主
在岩土工程的应力应变分析中, 相似模拟试验是 以相 似 理 论 、 因 次 分 析 作 为 依 据 的 实 验 室 研 究 方 法[ 1 ] , 由于其相对 于现场实测具 有损耗 少 , 简 单直
观, 并 能在 一定 程 度上 反 映现 场 的客 观 规 律 , 因此 被
广泛使用 。 岩石的蠕变特性是岩石类材料 的重要力学性质 之一 , 很大程度上控制着岩体工程的稳定 性 , 对于工
关键词 : 硐室 ; 相似材料 , 蠕变特性 中图分类号 : TU4 5 ; T D3 1 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 3 — 5 7 8 1 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 3 6 5 — 0 3
0 引

各 参 数量 纲见 表 1 所列 。
表 1 各参数量纲表
因为 丌 为无 量纲 量 , 所以口 一1 , 6 —1 , c =0 , 即
丌 一

( 4 )
( 5 ) ( 6 )
( 7 )
同理 可得
砒 一 E/ 丌 3一 c / 1 7
丌 4一 £
表现为明显的流变或蠕变 。针对于此 , 本文在考虑到 蠕变特性的情况下对地下深部高应力硐 室中的泥岩 进行了相似材料试验研究 。

模型为 , 各参数 的相似 比为 K, 相关参数有应力

岩土体蠕变特性研究及应用

岩土体蠕变特性研究及应用

岩土体蠕变特性研究及应用岩土体蠕变是土壤和岩石在应力作用下发生的变形现象。

它在土木工程中起着重要的作用,对工程结构的稳定性和可靠性有着重要影响。

本文将探讨岩土体蠕变特性的研究以及其在工程中的应用。

首先,我们来了解一下岩土体蠕变的基本概念和特性。

岩土体蠕变是指在长时间持续应力作用下,土壤和岩石表现出的强度降低和变形增加的现象。

这种蠕变现象不仅与岩土体的应力状态有关,还与时间、温度、湿度等因素密切相关。

岩土体蠕变可以分为短期蠕变和长期蠕变两种。

短期蠕变主要是指土壤和岩石在较短时间内发生的可逆性变形,而长期蠕变则是指土壤和岩石在较长时间内发生的不可逆性变形。

为了深入了解岩土体蠕变的特性,研究人员采用了各种试验方法和数学模型。

其中一种常用的试验方法是延长剪切试验。

该试验通过施加不同的剪切应力和时间持续来研究土壤和岩石的蠕变特性。

通过实验数据的统计和分析,研究人员可以得出岩土体蠕变的关键参数,如蠕变模量、蠕变指数等。

这些参数对于工程设计和结构稳定性的评估非常重要。

岩土体蠕变的研究成果在工程中有着广泛的应用。

首先,岩土体蠕变的研究可以帮助工程师评估和预测土地和基础的变形情况。

在土木工程中,准确评估土壤和岩石的蠕变特性对于基础设施的设计和施工至关重要。

如果不考虑蠕变效应,工程结构可能会发生变形或失稳。

通过对岩土体蠕变特性的研究,工程师可以采取相应的防护措施,确保工程的稳定性和持久性。

其次,岩土体蠕变的研究还可以为土木工程中的设计提供有关土体性质和力学行为的重要信息。

例如,在道路和桥梁的设计中,工程师需要了解土壤和岩石在不同应力条件下的变形特性。

通过分析岩土体的蠕变特性,工程师可以制定合理的设计方案,确保道路和桥梁的稳定性和安全性。

此外,岩土体蠕变的研究还对地震工程和地下工程领域具有重要意义。

地震是土木工程中一个重要的考虑因素,而土壤和岩石的蠕变特性对于地震波传播和结构响应有着重要影响。

在地下工程中,例如隧道和地下储存设施的设计中,工程师需要考虑土壤和岩石的蠕变特性以保证工程的可靠性和安全性。

软岩蠕变损伤特性的试验与理论研究

软岩蠕变损伤特性的试验与理论研究
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
(3)
图1 Fig.1
损伤能量耗散 U d (b) 对蠕变损伤演化的影响
将式(1) 代入式(3) 可以得到岩石的蠕变损伤演 化方程:
c Dc 1 exp{ [ p v (t )] }
蠕变损伤演化规律
(4)
Evolution of creep damage
1


的宜巴高速公路东起宜昌市夷陵区龙泉镇,西接沪 蓉高速重庆巫山段,线路所经区域地势复杂,地形 起伏变化大,需要修建数条大埋深特长隧道,其中的 峡口隧道长 6 458 m、石门垭隧道长 7 525 m 和郑家 垭隧道长 3 850 m,这些隧道的最大埋深都在 1 000 m
近年来随着我国交通建设的不断发展,穿越复 杂地质单元、大埋深、软弱围岩的隧道不断涌现, 这些隧道不仅要穿越力学参数较低的软弱地层,而
2
非线性蠕变损伤模型
2.1 蠕变损伤演化方程 在 蠕 变过 程中 岩石 的扩 容 vc 可 以表 示 为:
c vc 1c 2 2 ( 以扩容为正) ,其中 1c 为轴向蠕变应 c 为径向蠕变应变。试验表明,蠕变过程中岩 变, 2
石体积不断增大,这主要是由岩石内部原有微裂纹 和新生微裂纹的延伸和扩展所致。假设外力功中用 于产生体积扩容的能量耗散为损伤能量耗散,经过 时间 t 的蠕变产生的损伤能量耗散 U d 可以表示为
第 31 卷
第 3 期
2012 年 3 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.31 No.3 March, 2012
软岩蠕变损伤特性的试验与理论研究

引洮工程红层软岩工程特性蠕变试验研究

引洮工程红层软岩工程特性蠕变试验研究
量 < . 1m h ̄, 加 下 一 级 荷 载 。 于分 级加 载方 法 可 以 O0 m/1 施 0 ] 由 在 同一 试 样 上 观测 到 不 同应 力 水 平 的 变形 规 律 , 大 节 省 了 大 试 验 研 究所 需 的试 样 和试 验 仪 器 的 数量 , 时 还 可 以避 免 因 同
关键 词 : 洮 工程 ; 引 红层 ; 变试 验 ; 究 蠕 研
中 图分 类 号 :U 5 ̄ T 4 8. 3
1 引言
文 献 标 识 码 : B
上 由小到大逐级施加荷载 , 各级荷 载所持续 的时 间根据试样 的应变 速率来 确 定 。本 试验 采用 的稳 定标 准 为 当位 移增
第 4 卷 第 6期 4
20 0 8年 1 1月
甘 肃 水 利 水 电 技 术
G a u W a e n e v n y a d Hy r p we c no o y ns t r Co s r a c n d o o r Te h l g
Vo.4. . 1 4 No6 No ., 0 v 2 08
红层成岩时间短 , 成岩作用差,易风化 、 易软化 崩解 , 具
有 明显 的 蠕 变 特性 。 石 的 蠕 变特 性 是 岩 石 材 料 的 重要 力学 岩 性质 , 与岩 石 的 长 期 强度 和岩 体 工 程 的 长 期稳 定有 着 密切 关 联 。因 此 , 边 坡 工 程 、 下 工程 及 其 他 岩 体 工 程 中 , 究 其 在 地 研
的 改变 一 般 是 随着 施 工 进度 或程 序 逐 级 增 加 ( 减 少 ) , 或 的 这 种 逐级 加荷 条 件 下 的 岩 石 蠕 变 是 工 程 岩 体 重 要 的 物 理 力 学 特 性 和 工 程 现象 , 因此 , 用 分 级 加 载 对 红 层 软岩 的 蠕 变 特 采 性 进 行 试 验 研 究是 具 有 重要 的理 论 和 实 践 意 义 。 次试 验 通 本

某矿区岩石蠕变特性试验研究

某矿区岩石蠕变特性试验研究
op d t a ih t e tn a a T hec e p c ar c e itc c v sw e e o a n d.a d t o lpa a e e s e o de lw t he ts i g d t . r e h a t rs i ur e r bt i e n hem de r m t r
第2 O卷 第 5期
2 1 o 1年 5月
中 国 矿 业
CHl NA I I M N NG AG AZI E M N
Vo1 O.N o .2 .5 Ma 2 1 v O1
某 矿 区岩 石 蠕 变特 性 试 验 研 究
何 锦龙 ,袁海平
( 西理 工 大学 资源 与环境 工程 学院 ,江 西 赣 州 310 ) 江 4 0 0
by a ntia e o e r k a he m i . Bas d on s i tfcan l s sa o pa e t dy, Bur r r e od l nd i rc t r - oc tt ne e cen ii a y i nd c m rd su ge s c e p m e
w a do e o r fe tt e c r c e itco oc r e s a pt d t e l c h ha a t rsi fr k c e p. A n om epr r m sa utBur r od lw e e d v l ds og a bo ge sm e r e e —
G a hou 34 00, Chi nz 10 na)
Ab ta t sr c :A n s c a a t rz d wih h g r s a t e s r c e r -o k,o e g o o n n e mi e i h r c e ie t i h c u t 1s r s ,c a k d o e r c v r r wn j i ta d r —

冻结红层软岩的蠕变特性研究

冻结红层软岩的蠕变特性研究

Ab s t r a c t : I n o r d e r t o i n v e s t i g a t e t h e c r e e p c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e r e d —b e d s o f t r o c k o f T e r t i a r y a t l o w t e mp e r a .
t h e s a me t i m e, wi t h t h e t e mp e r a t u r e r e d u c i n g


t e 舯
s t r e n g t h. At
t h e i n s t a n t a ne o u s s t r a i n a n d c r e e p d e f o r ma t i o n o f s 0 f t I ・ o c k d e .

要: 为研 究第 三 系红 层软 岩在低 温 下的蠕 变特 性 , 对 冻 结 红层 进行 单 轴 蠕 变试 验 , 试验 结
果表 明 , 在 应 力水 平较低 时 , 软 岩 只存在 衰减 蠕 变 , 随 着应 力水平 的增 大 , 当超过 流 变长期 强度 时, 出现 了非稳 定蠕 变 ; 同时, 随着 温度 的降低 , 软 岩 的 瞬 时应 变量 和蠕 变量 都会 明显减 少 , 而
( 1 . S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e i r n g a n d A r c h i t e c t u r e , A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o y, g H u a i n a n A n h u i 2 3 2 0 0 1 , C h i n a ;
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解度 . 取样品若干 , 尺寸为 8rx c e m×1c 先烘干 a 8 0m.
样品后浸水 8 , h然后按下表 3 进行划分 .
表 3 岩块 崩解 度分 级【 2 】
1 试验 材料 的基本 特性
试验用红层软岩土石混合料来 自云南某高速公
路工地填方用料 , 试验 时将大于 6m 的粒径剔 除 0m 并以等量代替法处理 , 处理 后级配如表 1其中 , . 级 配 l的最 大干 密 度为 210,m , . gc 3 最佳 含 水 量 为 S ' 78 %; 。 0 级配 2的最大干密度为 2 1 gc3最佳含 。 0/m , 2 水量 为 92 % + .0
4 . 23
5 . 25
4 6 9.
5 . 07 49 .7
的破碎软质岩和土 的混合体 , 用此类材料填筑路堤 , 施工或路堤成型后 承受的应 力及所处环境条件( 如 干湿循环 等) 会引起 颗粒 组成、 均 颗粒性 质发生变 化, 从而影响路基 的使用性 能. 此 , 对 本文选择 了两
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第 4期
严秋荣 , : 等 红层软岩土石混合料的长期蠕 变性能模拟试验研究
4 1
共进行了 6 个试样 的试验 , 如表 4 成型后试样 , 试验结果表明: 泥岩浸水 2 后崩解为小碎片 , h . 其中有些小碎片分解,h以后 , 8 小碎片外表看起来 如图 2 表 4 长期蠕变试验成型试样一览 无变化 , 用手一碰即散架成小颗 粒( 颗粒粒径为 O5 . 0 1m , .c )崩解等级应 为 E级 ; 砂岩浸水 2 后整体 h 未破坏 , 但样 品四周 出现一些裂缝 ,h 8 后呈小碎块 ( 碎块大小约为 3m× c 2m , c 3m× c ) 用手轻轻捏 可捏 成约 lm×l c c m×1m小碎块 , c 崩解度应为 C级 . 红层软岩土石混合填料 中的泥岩强度偏低 , 无 法测得饱和状态下的抗压强度 , 并且极易崩解 . 同样 砂岩也比一般硬岩强度偏低, 崩解度也较高 .
红层软岩 土石混合料 的长期蠕变性能模拟试验研究
严秋荣 , 邓 卫东
重庆交通科 研设计院 , 庆 40 6 重 00 7
摘 要 : 了两种有代 表性级配的红层软岩土石混合料 , 行了长期蠕变性 能模 拟试验 . 选择 进 持续 6 月的模拟试 验研 个
究表明, 红层软岩土石混合料的长期蠕变性能除了与岩块特性、 成型密度、 上覆荷载及干湿循环有关外 , 细料含量 是影响其长期蠕变性能的主要因素. 关 键 词 : 软岩土石混合料 ; 红层 细料含量 ; 长期蠕变性能 ; 模拟试验
种土料在山区普遍存在 。 被广泛用于山区高等级公 路路基 的填筑 , 但我 国公路部门对这种大粒径填料
的工程应用特性研 究较 少 . 特别是对含软质岩的土 石混合料 的长期蠕变性能研究 。 基本上还是空白的, 这使得红层软岩分布较为广泛的云、 川、 贵、 甘等一
堡墼 兰
l 2 0 O
种含: 同比例红层 软岩的土石 混合料 , 不 进行 了不 同 密实度的长期蠕变性能试验 。 了解掌握红层软岩 土 石混合填料的长期 变形特性 .
1 5 7.
泥岩 2
——

——
1 . 90
】 6 8.
1. 84
——
岩块遇水崩解情况对填料整体的长期蠕变性能 有极大的影 响, 为此 , 内测试了该填料中岩块的崩 室
中图分类号 : 460 1 1.3 3 文献标识码 : A 文章编 号:0 1 1X 2 0 }404 -4 10. 6 {0 60-000 7 表 1 红层填 料实验 室设计 级配
粒径 ( m a r )
土与石的混合料俗称土石混合料又来自土夹石或 混合土 , 按公路土的分类 , 常被定名为粗、 巨粒土 . 这
崩解度
崩解特征
A级 未有任何 破坏 B级 整体 未破坏 , 出现几条裂 隙 但 c级 呈几个 碎块
D 级 崩解为小碎片, 其中有些小碎片分解 E 级 样 品几 乎全部分解为小颗粒
F级 全部分解 , 泥水 混合状态 呈
收稿 日期 :0 50.3 20 .82 基金项 目: 西部交通建设科技项 目“ 红层软岩地 区公路修建技术研究 ”2O. 8 0 2) (O23 . 6资助 10 作者简介 : 秋荣 (98 , , 严 17 一)男 福建仙 游人 , 现从事公路路基工程及 环境 岩土工程研究 .
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第2 5卷 第 4期
V 12 0 l .5 N . o4


交 通


学 报
20 0 6年 8月
A g ,O 6 u .2O
JU O 瑚 LO H N Q N IO O G U I E ST FC O G I G J T N NV R IY A
带对采用红层软岩土石混合料修筑的路基的性能无 法把握 。 给上述地区高等级公路修筑带来不利影响。 岩石的强度和性 质随时间会逐渐发生变化 , 这 过程一般称为岩石风化过程 . 岩石风化速度与岩 石的种类 、 的水气环境和岩石所受应力 的强弱 所处 有较大的关系… 红层软岩土石} 合料是大小不一 1. 昆
垫= 鲤 = = 垫
5 . 18 3 . 33 3 8 3_ 3 . 84 7. 1 1 . 33
:= Q . :
4. 4 88 . 29 . 62 .
取样中含两种红层岩石 , 其一是紫红色砂岩 , 其
二是紫红色泥岩 . 二者 的单轴抗 压强度试验结果如

表 2其 中。 . 泥岩属软质岩 。 砂岩属中硬质岩 .
表 2 岩块单轴抗压强度试验结果
岩 编
样 饱 和抗压强度 ( P)自 i a 然抗压强度 ( ) 软化 ^丑 ) 号 单值 均值 单值 均值 系数
4 8 6. 6 6 2.
砂岩 l
4 . 33
3 0 7.

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