掺砂红土的力学特性及掺砂机理研究_石崇喜
钼尾矿砂掺量对超高性能混凝土性能的影响研究
引言我国作为世界上钼矿储量最大的国家之一，钼矿的年开采量不断上升，伴随着钼矿的开采，高品位钼矿数量下降，钼尾矿排放量加剧，除了二次回收钼、钨等金属元素以外，钼尾矿在建筑材料制备方向的综合利用主要是替代混凝土骨料，制备陶瓷、玻璃等[1-2]。
研究发现[3-5]，钼尾矿作为掺合料和骨料在混凝土领域应用时，其性能钼尾矿砂掺量对超高性能混凝土性能的影响研究周立红 徐诗凯 王 硕 侯鑫鑫中铁建物产科技有限公司 河南 洛阳 471000摘 要：将钼尾矿进行磨细处理制备成钼尾矿砂取代UHPC中的石英砂制备超高性能混凝土（UHPC），研究钼尾矿砂对UHPC工作性能、力学性能、抗氯离子渗透性能以及干燥收缩性能的影响规律。
结果表明：随着钼尾矿砂掺量的增加，UHPC的扩展度呈先增大后减小的趋势，当钼尾矿砂掺量为40%时，UHPC的扩展度最大，为616 mm，工作性能最好；在标准养护条件下，随着钼尾矿砂掺量的增加，各龄期UHPC的抗压强度均呈不同程度的下降；在90 ℃蒸养3 d条件下，UHPC的抗压强度随着掺量的增加呈先上升后下降的趋势，当钼尾矿砂掺量小于40%时，UHPC的抗压强度上升至峰值，相较于钼尾矿砂掺量为0%时提高了6.5%；对于UHPC抗折强度而言，无论是标准养护或蒸汽养护方式，随着钼尾矿砂掺量的增加，UHPC的抗折强度均是下降的；随着钼尾矿砂掺量的增加，UHPC的抗氯离子渗透性能及干燥收缩性能均呈先提高后降低的趋势，当钼尾矿砂掺量为40%时，UHPC的抗氯离子渗透性能及干燥收缩性能最佳。
关键词：钼尾矿砂；超高性能混凝土；力学性能；干燥收缩；抗氯离子渗透Study on the Effect of Molybdenum Tailings Content on the Performance of Ultra-high Performance ConcreteAbstract: This paper describes the preparation of ultra-high performance concrete (UHPC) by grinding molybdenum tailings into molybdenum tailings sand instead of quartz sand in UHPC, and investigates the influenceof molybdenum tailings sand on the workability, mechanical properties, chloride ion penetration resistance, and drying shrinkage performance of UHPC. The results show that with the increase of molybdenum tailings content,the expansion degree of UHPC shows a trend of first increasing and then decreasing. When the molybdenum tailings content is 40%, the expansion degree of UHPC is the highest, at 616 mm, and the working performanceis the best; under standard curing conditions, as the content of molybdenum tailings increases, the compressive strength of UHPC at different ages decreases to varying degrees; under the condition of steam curing at 90 ℃ for3 days, the compressive strength of UHPC shows a trend of first increasing and then decreasing with the increaseof dosage. When the dosage of molybdenum tailings is less than 40%, the compressive strength of UHPC risesto its peak, which is 6.5% higher than when the dosage of molybdenum tailings is 0%; for the flexural strength of UHPC, whether it is standard curing or steam curing, the flexural strength of UHPC decreases with the increaseof molybdenum tailings content; with the increase of molybdenum tailings content, the resistance to chloride ion penetration and drying shrinkage performance of UHPC show a trend of first increasing and then decreasing. When the molybdenum tailings content is 40%, the resistance to chloride ion penetration and drying shrinkage performance of UHPC is the best.Key words: Molybdenum tailings; ultra-high performance concrete; mechanical performance; dry shrinkage; chloride penetration resistance收稿日期：2023-11-9第一作者：周立红，1982年生，高级工程师，主要从事钢结构及超高性能混凝土新材料相关研究工作，E-mail：*****************53总179期2024.05混凝土世界54CHINA CONCRETE 2024.05 NO.179与天然砂相似，可以大量替换天然骨料，经过筛选、研磨后，钼尾矿砂可替代混凝土中的砂石骨料制备强度等级C40～C60的混凝土，但是掺入过量钼尾矿砂会影响混凝土的流动性和耐久性能。
红粘土的击实特性与力学强度特性
红粘土的击实特性与力学强度特性吴福泉;孙从青;詹武青【摘要】以击实试验研究了江西省某高速公路施工现场红粘土的击实特性,并采用承载比(CBR)试验和无侧限抗压强度试验研究了其强度特性.试验结果表明,湿法确定的最大干密度偏小、最佳含水率偏大;不同土样的击实特性存在差异;击实功越大,最大干密度越大、最佳含水率越小;含水率、压实度对红粘土强度影响较大,高于最佳含水率3％左右时红粘土强度达到最大值,强度随压实度增大而提高.【期刊名称】《湖南交通科技》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】4页(P25-27,46)【关键词】红粘土;击实试验;承载比试验;含水率;压实度【作者】吴福泉;孙从青;詹武青【作者单位】江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025;江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025;江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025【正文语种】中文【中图分类】U416.03红粘土是由碳酸盐类岩石在温湿条件下经风化和红土化后形成的褐黄、褐红色坡积、残积粘性土。
我国红粘土主要分布在南方碳酸盐岩系地层上，大面积分布区主要集中在云贵高原、广西中、西部和湖南西部等地，在四川东南部及浙江西部、江苏南部、江西北部也有零星分布。
红粘土具有高分散性、高孔隙比、高天然含水率、高液限、强度高、压缩性较低、失水收缩显著、裂隙发育等特征[1]，是一种典型的特殊土。
红粘土含水率较低或较高时，压实困难，难以满足压实度要求，增加压实功则会出现弹簧土现象[2]。
因此，红粘土的压实特性和压实后强度特性是影响其工程性能的关键。
土体压实是使土颗粒逐渐紧密、减少孔隙的过程，保证土体的压实可提高承载能力、降低压缩性和渗透能力。
武明[3]、谈云志[4]分别研究了红粘土强度和变形性质，发现随干密度增大，孔隙越小，红粘土的有效粘聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均呈线性增大，水分因毛细作用而上升的高度也越小、速度越慢。
干燥和饱和状态下砂岩力学特性试验研究
干燥和饱和状态下砂岩力学特性试验研究仇晶晶【摘要】To study the basic mechanical properties of rock and the influences of water to rock,the triaxial mechanics experiments,for both dry and saturated sandstones,were carried out by using three-axis servo instrument,to investigate mechanical properties of stressstraincurves,deformation,peak strength,and the final fracture of rocks.The experimental results show that,under the same confining pressure,the elastic modulus decreased by 9.24％ on average and the peak intensity decreased by 12.4％ on average from dry state to saturated state.The simulation results with Hoek-Brown strength criterion are better than Mohr-Coulomb criterion.Regardless of whether the sandstone is dry or saturated,the stress-strain curves have undergone the crack closure phase,the linear elastic phase,the stable crack propagation phase,and the unstable crack propagation phase.For the failure mode,with the increase of confining pressure,the sandstone gradually transitioned from splitting failure to shear failure.Under the condition of low confining pressure,the degree of fragmentation of the saturated sandstone is more obvious than that of the dry bined with the failure mode of the sandstone specimen,the nonlinearity of the strength was given a reasonable explanation.%为了研究岩石的基本力学特性及水对岩体的影响,利用岩石全自动三轴伺服仪,分别对干燥、饱和砂岩标准试样进行常规三轴压缩力学试验,探讨砂岩在不同荷载作用下的应力—应变曲线特征、变形、峰值强度及破坏形式等力学特性.试验结果表明,岩样从干燥状态到饱和状态,相同围压下,弹性模量平均下降了9.24％,峰值强度平均下降了12.4％.采用Hoek-Brown强度准则和Mohr-Coulomb强度准则分别对峰值强度进行模拟,模拟结果表明前者的模拟效果优于后者.干燥和饱和砂岩的应力—应变曲线均依次经历了裂纹闭合阶段、线弹性阶段、稳定裂纹扩展阶段、不稳定裂纹扩展阶段.随着围压的增加,干燥和饱和砂岩由劈裂破坏逐渐向剪切破坏过渡,并且在低围压条件下,饱和砂岩破碎程度比干燥砂岩更加明显.结合砂岩试样的破坏形式,对强度的非线性给出了合理解释.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P35-40)【关键词】砂岩;岩石力学;干燥砂岩;饱和状态;力学特性【作者】仇晶晶【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,江苏南京210098;江苏省岩土工程技术工程研究中心(河海大学),江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TU458近年来，源于核能不断发展和对地下资源开采的迫切需求，岩石工程的规模越来越大，数量越来越多，并且越来越多的岩石工程逐渐向地下深处发展。
机制砂混凝土配合比优化设计及其外加剂研究
THANKS
缓凝剂
早强剂
延长混凝土的初凝和终凝时间，减少混凝土 的收缩和徐变，提高混凝土的抗裂性和耐久 性。
加速混凝土的硬化过程，提高混凝土的早期 强度和抗疲劳性能。
外加剂对机制砂混凝土性能的影响
对强度的影响
合理使用外加剂可以显著提高 机制砂混凝土的强度，其中减 水剂和早强剂的效果最为显著
。
对耐久性的影响
外加剂的使用可以提高机制砂混 凝土的抗冻性、抗裂性和耐久性 ，其中引气剂和缓凝剂的效果较 为明显。
对工作性的影响
外加剂可以改善机制砂混凝土的工 作性，如减水剂和引气剂可以增加 混凝土的流动性，提高其可泵送性 和施工性能。
外加剂的优化选择和应用策略
根据工程需求选择合适的外加剂种类和用量
应综合考虑外加剂的价格、效果以及对环境的影响等因素，选择性价比高的外加剂。
优化配合比设计
配合比设计时应考虑外加剂与机制砂混凝土的相容性，以及对外加剂用量的影响，以达到 最佳的使用效果。
基于可持续发展的需求与挑战
可持续发展的需求
机制砂混凝土配合比优化设计需要符合可持 续发展的原则，包括资源的可持续利用、能 源的可持续消耗和环境的可持续保护等方面 。优化设计需要考虑到混凝土的生命周期， 从原材料的选取、生产、施工、运行到废弃 等环节，都需要实现可持续性。
面临的挑战
如何在满足可持续发展的需求下，实现机制 砂混凝土配合比优化设计，提高混凝土的环 保性、耐久性和经济性，是当前需要解决的 重要问题。同时，还需要解决可持续混凝土
性。在炎热天气下施工时，添加缓凝剂可以避免混凝土过快硬化，提
高施工质量。
外加剂对机制砂混凝土力学性能的影响
增强剂
增强剂可以提高混凝土的强度，如聚合物类增强剂可以显著提高机制砂混凝土的抗压、抗折和抗拉强度。使用 增强剂可以有效提高机制砂混凝土的承载能力和耐久性。
冻融作用下不同饱和度红砂岩损伤力学特性
第51卷第12期2020年12月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.12Dec.2020冻融作用下不同饱和度红砂岩损伤力学特性宋勇军，车永新，陈佳星，任建喜，毕冉，陈少杰(西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西西安，710054)摘要：为研究不同饱和度条件下冻融循环作用对岩石损伤规律及力学特性的影响，以饱和度分别为30%，50%，70%，90%和100%的红砂岩为对象，进行冻融循环、电镜扫描(SEM)及单轴压缩试验，分别得到不同冻融循环次数后岩样孔隙率、SEM 图像及应力−应变曲线，建立不同饱和度冻融受荷岩石宏观统计损伤演化方程，从细微观角度系统分析饱和度影响下冻融受荷岩石的劣化机制。
研究结果表明：随着冻融循环次数增加，孔隙率呈现先快后慢的增长趋势，且当饱和度大于70%后，孔隙率迅速增大。
低饱和度下岩样矿物颗粒黏结紧密，颗粒边界不明显，孔隙较少；随着饱和度增大，胶结物的溶蚀作用逐渐加速，颗粒间胶结减弱，溶蚀孔洞增多；岩样冻融循环后裂隙平均长度和孔隙平均面积均随饱和度增大逐渐增长。
岩样整体呈剪切破坏，剪切破坏面随饱和度增大逐渐增多并贯穿整个岩样。
峰值强度和弹性模量随饱和度增大呈“上凸式”指数减小，当饱和度达到70%后，降幅迅速增大；随冻融循环次数增加，峰值强度和弹性模量呈“下凹式”指数降低，冻融循环10次后，降幅趋于减小。
饱和度为70%、冻融循环为10次是该红砂岩损伤劣化的界限值。
相比冻融循环作用的损伤劣化影响，饱和度对岩石性质的改变更显著。
关键词：饱和度；冻融循环；扫描电子显微镜；力学特性；损伤演化中图分类号：TU452文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）12-3493-10Damage mechanical properties of red sandstone with differentsaturation during freeze-thawSONG Yongjun,CHE Yongxin,CHEN Jiaxing,REN Jianxi,BI Ran,CHEN Shaojie(School of Architecture and Civil Engineering,Xi'an University of Science and Technology,Xi'an 710054,China)Abstract:To investigate the effects of freeze-thaw cycles on rock damage and mechanical properties in different saturated states,red sandstone with different saturations (30%,50%,70%,90%and 100%)were selected for freeze-thaw cycle,scanning electron microscope (SEM)and uniaxial compression tests.The porosity variation,SEM image and stress-strain curve of rock samples were obtained after the action of freeze-thaw cycles.The macroscopic statistical damage evolution equations of frozen-thawed rocks with different saturated states were established.The degradation mechanisms of frozen-thawed and loading rocks were systematically analyzed under the influence of saturation from microscopic perspective.The results show that,as the number of freeze-thawDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.12.023收稿日期：2020−04−20；修回日期：2020−06−23基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(11972283，11872299，11802230)；陕西省自然科学基金资助项目(2017JM1039)(Projects(11972283,11872299,11802230)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2017JM1039)supported by the Natural Science Foundation of Shaanxi Province)通信作者：宋勇军，副教授，从事岩石力学与地下工程研究；E-mail ：****************第51卷中南大学学报(自然科学版)cycles increases,the porosity increases quickly firstly and then slowly.When the saturation is greater than70%,the porosity increases rapidly.In low saturated states,the mineral particles of rock sample are tightly bonded,the grain boundary is not obvious,and the pores are few.As the saturation increases,the dissolution of the cement is gradually accelerated,the cementation of particles is weakened,and the dissolution holes increase.After the freeze-thaw cycle of the rock sample,the average length of cracks and the average area of pores gradually increase withthe increase of saturation.The rock sample shows shear failure,and the shear failure surface increases gradually with the increase of saturation and penetrates the whole rock sample.The strength and elastic modulus of rock samples decrease with the increase of saturation as the"upward convex"index.When the saturation reaches70%,the decreasing amplitude increases rapidly.The strength and elastic modulus of rock samples decrease with the number of increases of freeze-thaw cycles as the"under concave"index.After10freeze-thaw cycles,the decreasing amplitude tends to decrease.The saturation value is70%,and the freeze-thaw cycle is performed10 times as the limit value of the damage deterioration of the rock pared with the damage and degradation effects of freeze-thaw cycles,the saturated states changes more significantly for rock properties.Key words:saturation;freeze-thaw cycle;scanning electron microscope(SEM);mechanical properties;damage evolution随着“一带一路”国家战略的提出，西部寒区矿山和隧道等岩土工程建设逐渐增多，冻融环境下岩体的力学特性和工程稳定性问题受到广泛关注。
赤泥-矿渣基地聚物固化黄土冻融后力学特性研究
第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024赤泥-矿渣基地聚物固化黄土冻融后力学特性研究郭㊀强1,张晓雷2,史晨曦2,门㊀杰3(1.山西省高速公路集团有限责任公司,太原㊀030031;2.太原理工大学土木工程学院,太原㊀030024;3.山西交通控股集团有限公司大同高速公路分公司,大同㊀037000)摘要:本文通过击实试验获得了不同赤泥掺量㊁水玻璃模数㊁水玻璃掺量条件下地聚物固化黄土的最大干密度和最佳含水率;基于最佳含水率结果制作试块并开展地聚物固化黄土冻融循环试验,测试了固化黄土试块的质量损失和无侧限抗压强度,分析了地聚物组成对固化黄土试块抗冻性能的影响㊂结果表明:地聚物固化黄土试块的最大干密度均小于素黄土;掺入适量地聚物能够有效提升黄土的抗冻性能,且固化黄土的无侧限抗压强度均大于素黄土,最高可达0.7MPa;随着赤泥掺量增大,固化黄土试块的无侧限抗压强度降低;随着冻融次数增加,固化黄土试块的无侧限抗压强度先减小后增加,最终趋于稳定㊂关键词:地聚物固化黄土;水玻璃;含水率;冻融循环;无侧限抗压强度中图分类号:TU444㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1482-08Mechanical Properties of Red Mud-Slag Based Geopolymer Solidified Loess after Freeze-Thaw CycleGUO Qiang 1,ZHANG Xiaolei 2,SHI Chenxi 2,MEN Jie 3(1.Shanxi Province Expressway Group Co.,Ltd.,Taiyuan 030031,China;2.College of Civil Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;3.Datong Expressway Branch of Shanxi Communications Holding Group Co.,Ltd.,Datong 037000,China)Abstract :In this paper,the maximum dry density and optimum content of geopolymer solidified loess under different red mud content,water glass modulus and water glass content were obtained by compaction test.Based on the optimum moisture content results,the test blocks were made and the freeze-thaw cycle test of geopolymer solidified loess was carried out.The mass loss and unconfined compressive strength of solidified loess test block were tested,and the influence of geopolymer composition on frost resistance of solidified loess test block was analyzed.The results show that the maximum dry density of geopolymer solidified loess test block is smaller than that of plain loess.Adding an appropriate amount of geopolymer can effectively improve the frost resistance of loess,and the unconfined compressive strength of solidified loess is greater than that of plain loess,up to 0.7MPa.With the increase of red mud content,the unconfined compressive strength of solidified loess test block decreases.With the increase of freeze-thaw cycles,the unconfined compressive strength of solidified loess test block decreases first and then increases,and finally tends to be stable.Key words :geopolymer solidified loess;sodium silicate;moisture content;freeze-thaw cycle;unconfined compressive strength㊀收稿日期:2023-08-29;修订日期:2023-12-31基金项目:山西交通控股集团项目(20-JKKJ-17)作者简介:郭㊀强(1970 ),男,高级工程师㊂主要从事公路工程方面的研究㊂E-mail:609770816@通信作者:张晓雷,硕士研究生㊂E-mail:1023032436@ 0㊀引㊀言我国的湿陷性黄土面积约占国土面积的6%[1],大多数黄土分布于北方季节性冻土地区㊂冻融作用是引起该区域黄土路基病害的常见因素[1-2],会显著影响土体密度㊁孔隙比和胶结性能等,进而导致路基冻胀及沉陷等病害的发生[1,3]㊂另外,我国是世界第四大氧化铝生产国,每年的赤泥产量保守估计在1.2亿吨以㊀第4期郭㊀强等:赤泥-矿渣基地聚物固化黄土冻融后力学特性研究1483上[4],赤泥的堆存不仅占用大量土地,同时也会对周围环境造成巨大污染,因此,高效合理地利用赤泥是全面落实 双碳 目标的重点㊂现有研究发现,将赤泥与矿渣充分混合后,加入碱激发剂能够激发赤泥中矿物成分的活性,从而使制备的地聚物材料具有早强快凝等优势[5],该类型地聚物被广泛应用于黄土路基的注浆加固中[6]㊂目前各国学者对黄土性能改善等方面开展了大量研究[7],在添加材料加固黄土方面:在黄土中加入新型高分子固化剂(SH)或硅酸钠能够有效提升黄土的抗压强度[8];将石灰[9]㊁二灰土[10]以及相变材料[11]与黄土混合也可以有效提高黄土的抗冻性能㊂在地聚物固化黄土强度研究方面:地聚物是硅铝酸盐材料和碱活化剂溶液的混合物,是一种绿色建筑材料[12],复合水玻璃和石膏产生的新物质是固化黄土力学性能提升的关键[13-14];其他学者相继探讨了碱激发剂在粉煤灰基地聚物中的应用以及激发剂浓度[15]㊁模数[16]等对地聚物固化黄土的影响,但目前对地聚物固化黄土抗冻性能的研究仍较为欠缺,因此开展赤泥-矿渣基地聚物固化黄土抗冻性能研究对于黄土路基冻融病害防治以及推动国家 双碳 目标的实现具有重要意义㊂针对上述不足,本文开展了不同赤泥掺量㊁水玻璃模数㊁水玻璃掺量条件下赤泥-矿渣基地聚物固化黄土(geopolymer solidified loess,GSL)的冻融循环试验,通过击实试验㊁无侧限抗压强度试验等对固化黄土在不同冻融循环次数下的工程特性进行了研究,得到了一种具有良好抗冻性能的赤泥-矿渣基地聚物配比㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料试验原材料包括黄土㊁赤泥㊁矿渣㊁硅酸钠和氢氧化钠等㊂其中,黄土采集于太原西山某垂直边坡,杂质含量较少,放入105ħ烘箱中烘干磨碎后过2mm方孔筛备用㊂采用‘土工试验方法标准“(GB/T50123 2019)[17]中相关方法测试得到的黄土试样粒径主要集中在0.075~5mm,约占试样总质量的75%,初始含水率为17.74%,最优含水率为15.18%,最大干密度为1.80g/cm3,不均匀系数C u为26,级配良好,便于压实[11]㊂赤泥采用山西某氧化铝厂生产的拜耳法赤泥,放入105ħ烘箱中烘干磨碎后过2mm方孔筛备用㊂矿渣为河南巩义的S95级矿渣,赤泥和矿渣的有效矿物成分见表1㊂市售硅酸钠溶液模数为2.85,SiO2质量分数为40%,Na2O质量分数为13.75~14.00%[6]㊂氢氧化钠为片状固体物质,95%(质量分数)分析纯㊂将固体氢氧化钠加入硅酸钠溶液得到合适模数和掺量的改性水玻璃溶液[6]㊂表1㊀原材料的主要化学成分Table1㊀Main chemical composition of raw materialsComposition Mass fraction/%Al2O3SiO2CaO MgO Fe2O3Loss on ignition Slag16.3236.1035.5811.3200.68Red mud27.3821.0514.910.530.428.781.2㊀击实试验击实试验的目的在于获得不同地聚物固化黄土试块的最大干密度和最佳含水率[18],然后基于最佳含水率配比结果制作固化黄土冻融试块[19]㊂本次试验参数为赤泥掺量㊁水玻璃模数和水玻璃掺量,共9种配比,每种配比5个试块,共45个试块,见表2㊂地聚物固化黄土击实试块采用102mmˑ116mm的圆柱体㊂试验仪器为电动击实仪和液压脱模机[11]㊂每种配比预设5个目标含水率,围绕最佳含水率15%[14],试验的设计含水率在13%~20%㊂按表2将一定量的烘干黄土㊁赤泥和矿渣混合后搅拌均匀,加入一定量的附加水和改性水玻璃溶液,采用砂浆搅拌锅再次搅拌,放置12h后让水分充分渗透到黄土中㊂采用电动击实仪分三层击实,并将试块表面磨平,脱模后根据文献[17]计算不同试块的密度㊁含水率,并绘制含水率和干密度曲线(图1),得到黄土最大干密度和最佳含水率㊂1484㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷表2㊀击实试验配比Table2㊀Mix ratio of compaction testNo.Raw material content/%Sodium silicateRed mud Slag Modulus Content/%Design moisture content/%Test resultρdmax/(g㊃cm-3)w max/%R5_M4_W65050 1.446.813.3,15.0,16.7,18.1,20.8 1.6216.06 R6_M4_W66040 1.446.813.3,15.0,16.7,18.1,19.5 1.6215.54 R7_M4_W67030 1.446.813.3,15.0,16.7,18.1,19.5 1.6415.43 R5_M4_W05050 1.440.013.9,15.6,17.4,18.8,20.1 1.6615.70 R5_M4_W35050 1.443.013.6,15.4,17.1,18.5,19.8 1.6415.28 R6_M4_W06040 1.440.013.9,15.6,17.4,18.8,20.1 1.6415.39 R6_M4_W36040 1.443.013.6,15.4,17.1,18.5,19.8 1.6614.57 R5_M2_W65050 1.246.813.6,15.1,16.7,18.1,19.4 1.6715.08 R5_M6_W65050 1.646.813.3,15.0,16.7,18.1,19.5 1.6415.28㊀㊀注:ρdmax表示最大干密度,w max表示最佳含水率,%均表示质量分数㊂1.3㊀冻融试验地聚物固化黄土冻融试块为50mmˑ50mm圆柱体[11]㊂与击实试验相同,制作了9组不同配比的试块,每组18个试块,共162个,见表3㊂试块的最佳含水率由1.2节击实试验确定,其余参数与表2相同㊂另外,由于黄土烘干后吸水量较高,仅靠地聚物浆液中的自由水不能满足地聚物水化反应和黄土吸水需求,需加入附加水,但附加水不参与浆液水胶比的计算,仅用于计算固化黄土的含水率㊂表3㊀冻融试块配比Table3㊀Mix ratio of freeze-thaw test blockNo.Mass/gRed mud Slag Sodium silicate Slurry added water Dry loess Loess added water Moisture content of loess/%R5_M4_W6868681643179418316.06R6_M4_W61036981643177401815.54R7_M4_W61215281643175398315.43R5_M4_W0868669683093388915.70R5_M4_W3868674673127383615.28R6_M4_W01036969683090379215.39R6_M4_W31036974673124273714.57R5_M2_W6868681663183387215.08R5_M6_W6868681633153393415.28根据表3的配比,采用液压脱模机制备得到地聚物固化黄土试块㊂然后用保鲜膜密封,放入标准养护环境中养护28d后,进入冻融循环㊂本试验设定冻融温度为-20~-18ħ,冻融循环次数设定为2㊁4㊁6㊁8㊁10,冰冻时间为4h,融化时间4h㊂达到循环次数将试块取出,观察是否存在表面破损㊁裂缝或掉边掉角情况,并记录质量变化;参照组试件(0次冻融)在标准养护条件下养护至其他试件完成10次冻融,与冻融试件一起测试强度㊁质量变化㊂冻融完成的试块使用微型电子万能试验机开展无侧限抗压强度测试[11],加载速率为1mm/min㊂2㊀结果与讨论2.1㊀击实试验图1给出了地聚物固化黄土的击实试验结果㊂由图1可知,不同配比的地聚物固化黄土最大干密度主要集中在1.62~1.67g/cm3,均小于素黄土密度1.80g/cm3,最佳含水率主要集中在14.57%~16.06%,除R6_M4_W3㊁R5_M2_W6试块外,其余配比的最佳含水率均大于素黄土的15.18%[11]㊂由图1(a)可知,随着赤泥掺量增大,固化黄土最大干密度增大(1.62g/cm3增加到1.64g/cm3),最佳含水率降低(16.06%降低到15.43%),主要原因是地聚物中的赤泥颗粒粒径介于矿渣和黄土之间,赤泥掺量增大能提高结构密实度,且赤泥吸水性能较强,赤泥掺量增大引起最佳含水率降低;由图1(b)可知,水玻璃㊀第4期郭㊀强等:赤泥-矿渣基地聚物固化黄土冻融后力学特性研究1485模数越小,固化黄土的最大干密度越大,当赤泥掺量为50%㊁水玻璃质量分数为46.8%㊁水玻璃模数为1.2时,固化黄土的最大干密度最大;由图1(c)可知,固化黄土的最大干密度随着水玻璃掺量的增加(40%增加到46.8%)而减小(1.66g/cm3减小到1.62g/cm3),最佳含水率先降低后升高,固化黄土的最大干密度达到最大时水玻璃掺量为40%(质量分数),模数为1.4㊂对比图1(c)㊁(d)可知,虽然水玻璃模数和掺量不同,但60%赤泥掺量的固化黄土最佳含水率小于50%赤泥掺量的固化黄土,但最大干密度差别不大㊂这说明赤泥是影响固化黄土最佳含水率的主要原因,赤泥与黄土颗粒分布不同,且赤泥的吸水性相较矿渣更强㊂图1㊀不同配比地聚物固化黄土的含水率和干密度Fig.1㊀Moisture content and dry density of GSL with different ratios2.2㊀冻融试验2.2.1㊀破坏模式图2(a)㊁(b)给出了冻融前㊁后试块的表观形貌㊂由图2可知:冻融前固化黄土试样表面光滑平整,结构密实;经历10次冻融循环后,试样表面出现了凹凸不平的虫孔结构,部分构件发育裂隙,冻融循环次数能显著影响试件表面形态[20],与文献[3]结果类似㊂图2(c)㊁(d)给出了试块的破坏状态㊂试块的破坏形态分为两类:1)塑性破坏,发生在强度较低的试块,原因是地聚物本身的强度较低,对黄土的固化效果较差,破坏形态趋于素黄土;2)脆性破坏,发生在强度较高试块,整体破坏形态为侧面黄土楔形断裂,原因在于地聚物本身强度较高,固化黄土的性能较好,能将黄土颗粒固结到一起㊂2.2.2㊀质量损失图3给出了试块质量损失率随冻融次数的变化㊂由图3可知,固化黄土质量损失率随冻融循环次数的增加而增大,前2次质量损失较快,2~6次质量损失较慢,不同配比的质量损失率变化不同,但整体质量损失率差异非常小㊂冻融循环10次以内试块质量损失率均低于1%,与素黄土冻融循环质量损失率基本相同,但明显小于纯硅酸钠固化黄土,说明赤泥等胶凝材料有利于提升固化黄土的抗冻性能㊂1486㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图2㊀破坏状态对比Fig.2㊀Comparison of destructive states㊀㊀由图3(a)可知,当冻融次数小于6时,不同赤泥掺量的固化黄土试块冻融质量损失率基本一致㊂由图3(b)可知:R5_M4_W0试块质量损失较低,冻融10次后的质量损失率小于0.5%;水玻璃掺量为43%的试块质量损失较高,且在8次后突然增加到1.00%㊂但总体来看,当赤泥掺量为50%时,水玻璃掺量对固化黄土试块质量损失率的影响不明显㊂由图3(c)可知,R6_M4_W3试块质量损失率最小,与另外两种水玻璃掺量固化黄土的质量损失率相差不大,说明水玻璃掺量过多或过少均不利于抗冻性能的提升㊂总体来看,当赤泥掺量为60%(质量分数)时,水玻璃掺量对固化黄土试块质量损失率的影响不明显㊂由图3(d)可知,当赤泥和水玻璃的掺量分别为50%和46.8%时,模数为1.6的试块质量损失率最小,模数为1.4的质量损失率最大,模数也会影响多次冻融循环后试块的质量损失率㊂图3㊀质量损失结果对比Fig.3㊀Comparison of mass loss results2.3㊀无侧限抗压强度图4给出了固化黄土的无侧限抗压强度随冻融循环次数的变化㊂图4中,除R6_M4_W6㊁R7_M4_W6㊁㊀第4期郭㊀强等:赤泥-矿渣基地聚物固化黄土冻融后力学特性研究1487 R5_M4_W3试块在10次冻融循环后损坏,数据缺失外,其余试块均达10次㊂由图4可知,无论是何种配比试块,地聚物固化黄土试块的无侧限抗压强度均大于素土试块,强度可达0.7MPa;随着冻融次数增加,土样颗粒均逐渐变松散,孔隙率增加,强度减小[21]㊂大部分试块在冻融4次前,强度降低迅速,最多降低了55%,冻融4~10次时,强度出现升高趋势,但仅能达到冻融前强度的68%㊂本次试验结果与掺入相变材料加固黄土的效果相差不大[11]㊂另外,文献[21]也指出冻融循环次数增加时抗压强度逐渐降低,但8次循环以后强度趋于稳定,本文结果与之类似㊂图4㊀不同冻融循环次数后地聚物固化黄土的无侧限抗压强度Fig.4㊀Unconfined compressive strength of GSL under different freeze-thaw cycles 由图4(a)可知,不同赤泥掺量的固化黄土试块无侧限抗压强度存在较大差异,且固化黄土试块抗压强度随赤泥掺量增多而降低,强度最少降低39%,最多降低75%㊂未冻融时,当试块赤泥掺量由50%增大到60%时,其抗压强度由0.374MPa降低至0.214MPa,高于素黄土试块的抗压强度,当赤泥掺量增至70%时,固化黄土试块基本与素黄土试块抗压强度相同[11]㊂当赤泥掺量为50%时,经过10次冻融循环,强度降低约50%,从整体趋势来看,赤泥掺量的增大会显著降低固化黄土试块的抗压强度,最佳掺量建议不超过50%㊂由图4(b)可知,冻融4次时固化黄土试块的强度降低最明显,R5_M4_W6和R5_M4_W3试块的抗压强度分别降低68%和57%,但冻融4次后,抗压强度有所提高,冻融8次以上时,抗压强度趋于稳定,说明固化黄土在冻融循环前期的强度变化显著,后期变化较小㊂在前期冻融循环作用下,试块孔隙率增大,裂隙发育,导致固化黄土颗粒之间的黏结力大幅度下降,强度降低;但冻融4次后,固化黄土内部小颗粒数量增多并填充空隙,使得固化黄土结构紧密,强度升高,冻融8次以后,强度趋于稳定[21]㊂由图4(b)㊁(c)对比分析可知,尽管赤泥掺量的改变(50%增加到60%)导致固化黄土试块无侧限抗压强度降低,但最高碱掺量的固化黄土试块抗压强度始终是最低的,说明过高的碱掺量不利于激发黄土活性㊂由图4(d)可知:在冻融初期,固化黄土试块抗压强度随水玻璃模数增加而降低,与文献[15]结果一致;在整个冻融循环过程中,水玻璃模数为1.2的固化黄土无侧限抗压强度始终高于另外两个较大水玻璃模数固化黄土的无侧限抗压强度㊂主要原因是模数越小,越有利于形成更多的地聚物凝胶,能够更好地改善黄土的孔1488㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷径分布和孔隙结构,提高固化的黄土抗压强度㊂因此,从本试验来看,固化黄土的水玻璃模数一般应为1.2㊂3㊀结㊀论1)采用地聚物固化黄土后,其最大干密度相较素黄土最少降低7.2%,最佳含水率大部分大于素黄土㊂随赤泥掺量增加,固化黄土最大干密度增加,最佳含水率减小;当水玻璃模数大于1.2时,随水玻璃模数增加,固化黄土的最大干密度减小㊂2)地聚物固化黄土试块质量损失率随冻融次数的增加而增大,与素黄土相差不大,但抗冻性能明显优于素黄土;地聚物固化黄土试块的无侧限抗压强度均大于素土试块,强度可达0.7MPa;3)固化黄土试块的无侧限抗压强度均随赤泥掺量的增加而降低;无侧限抗压强度均随冻融循环次数增加而降低,强度降幅达39%~75%;前4次冻融循环试块抗压强度降低迅速,达到最低;相较冻融前,强度最多可降低55%;冻融4次~10次,无侧限抗压强度先增大之后趋于稳定,但此时的固化黄土强度最大仅能达到冻融前强度的68%左右㊂当水玻璃模数大于1.2时,随水玻璃模数增加,无侧限抗压强度存在不同程度的降低㊂4)当赤泥掺量为50%㊁水玻璃模数为1.2㊁水玻璃掺量46.8%时,赤泥矿渣基地聚物固化黄土的最具有较高的抗冻性能㊂参考文献[1]㊀LIU Z,CAI C S,LIU F Y,et al.Feasibility study of loess stabilization with fly ash-based geopolymer[J].Journal of Materials in CivilEngineering,2016,28(5):04016003.[2]㊀WANG F Y,PANG W C,QIN X Y,et al.Durability-aimed design criteria of cement-stabilized loess subgrade for railway[J].AppliedSciences,2021,11(11):5061.[3]㊀侯㊀鑫,马㊀巍,李国玉,等.冻融循环对硅酸钠固化黄土力学性质的影响[J].冰川冻土,2018,40(1):86-93.HOU X,MA W,LI G Y,et al.Effects of freezing-thawing cycles on mechanical properties of loess solidified by sodium silicate[J].Journal of Glaciology and Geocryology,2018,40(1):86-93(in Chinese).[4]㊀SINGH S,ASWATH M U,RANGANATH R V.Effect of mechanical activation of red mud on the strength of geopolymer binder[J].Construction and Building Materials,2018,177:91-101.[5]㊀王永宝,原㊀元,赵人达,等.赤泥地聚物混凝土力学性能研究现状及发展趋势[J].材料导报,2020,34(15):15102-15109.WANG Y B,YUAN Y,ZHAO R D,et al.Research status and development trend of mechanical properties of red mud geopolymer concrete[J].Materials Reports,2020,34(15):15102-15109(in 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机制砂砂浆界面过渡区特性研究
机制砂砂浆界面过渡区特性研究
陈昊;王怀志;王鹏;肖民;吴娟;唐延丰;李方贤;韦江雄
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2024(43)6
【摘要】研究机制砂砂浆界面过渡区特性对于提升机制砂砂浆强度与耐久性具有重要意义。
通过扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕和三维图像相关(3D-DIC)技术观测了河砂砂浆和机制砂砂浆的界面微观结构、微区力学强度和非均匀变形。
结果表明,机制砂砂浆的界面过渡区宽度大于河砂砂浆,但砂浆中细骨料颗粒与浆体的界面裂缝却更小,同时机制砂棱角位置易产生微裂纹。
机制砂的界面过渡区弹性模量略高于河砂,说明机制砂能一定程度削弱骨料的边壁效应。
砂岩机制砂砂浆的收缩变形非均匀性最大,其内部出现较大的拉伸应变,最终引起了更严重的损伤分布,这表明细骨料中刀片状颗粒占比偏多会增大砂浆局部开裂风险。
【总页数】7页(P1992-1998)
【作者】陈昊;王怀志;王鹏;肖民;吴娟;唐延丰;李方贤;韦江雄
【作者单位】广州地铁建设管理有限公司;华南理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TU528
【相关文献】
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安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究
第４６卷㊀第３期２０２４年５月地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报C H I N A E A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GJ O U R N A LV o l ．４６㊀N o ．３M a y,２０２４㊀㊀收稿日期:２０２２Ｇ０９Ｇ１５㊀㊀基金项目:陕西省创新能力支撑计划项目(２０２２ＧK J X X Ｇ０５,２０２３ＧC X ＧT D Ｇ３４,２０２３ＧC X ＧP T Ｇ４６);自然资源部陕西西安地裂缝与地面沉降野外科学观测研究站开放课题(２０２２Ｇ０２);国机集团青年科技基金重点项目(Q N J J ＧP Y Ｇ２０２２Ｇ４１,Q N J J ＧZ D Ｇ２０２２Ｇ１７);西安市英才计划青年项目(２０２２X A Y C Ｇ０３);C M E C 科技孵化项目(C M E C ＧK J F H Ｇ２０１８Ｇ０２);自然资源部中国地质调查局项目(Z D ２０２２０２０３)㊀㊀第一作者简介:乔建伟(１９９０－),男,博士,高级工程师,主要从事工程地质和特殊岩土工程特性方面的研究工作.E Ｇm a i l :１５０２９２０７７２８＠１６３．c o m .㊀㊀通信作者:刘争宏(１９８０－),男,硕士,教授级高级工程师,长期从事特殊岩土工程性质与地基处理的研究工作.E Ｇm a i l :l i u _z h ２００４＠１６３．c o m .乔建伟,刘争宏,夏玉云,等．安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究[J ]．地震工程学报,２０２４,４６(３):５２１Ｇ５２８．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０９１５００２Q I A OJ i a n w e i ,L I UZ h e n g h o n g ,X I A Y u y u n g ,e t a l ．F i e l d i mm e r s i o nt e s t o nt h eA n g o r ar e ds a n d [J ]．C h i n aE a r t h q u a k eE n gi Ｇn e e r i n g J o u r n a l ,２０２４,４６(３):５２１Ｇ５２８．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０９１５００２安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究乔建伟１,２,３,刘争宏１,３,４,夏玉云１,３,王㊀冉１,３,唐立军１,３(１．机械工业勘察设计研究院有限公司,陕西西安７１００４３;２．自然资源部陕西西安地裂缝与地面沉降野外科学观测研究站,陕西西安７１００５４;３．陕西省特殊岩土性质与处理重点实验室,陕西西安７１００４３;４．长安大学地质工程系,陕西西安７１００５４)摘要:为准确评价安哥拉红砂场地的自重湿陷特征,开展现场试坑浸水试验,对地表及不同深度地层变形㊁水分入渗规律和浸水前后标贯击数进行监测与研究,并对现场试验与室内试验结果差异性进行探讨.结果表明:浸水后红砂地基表现为持续抬升,变形曲线可分为陡升㊁缓升㊁不稳定和趋于稳定４个阶段;深度８m 以上红砂地层为湿陷沉降变形,累计沉降量为５．６mm ,远小于室内试验计算的自重湿陷沉降量１３７mm ;红砂竖向渗透速率和水平渗透速率均较大,浸水和停水后红砂含水率变化较快,红砂持水性较差,浸水过程中红砂地层的饱和度小于８０％,为非饱和渗透;浸水后红砂地层标贯击数显著降低,具有显著的软化特性.红砂较大的渗透系数和较差的持水性导致红砂很难达到饱和状态,是自重湿陷沉降量实测值远小于计算值的因素之一,一般工程建设中建议可不考虑红砂地基的湿陷特性,而将其按软化特性进行设计.研究结果不仅可指导红砂场地未来工程建设,还可为其他砂土湿陷性评价提供借鉴.关键词:红砂;试坑浸水;渗透特性;湿陷性;软化性中图分类号:P ６４２;T U ４４３㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１０００Ｇ０８４４(２０２４)０３－０５２１－０８D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０９１５００２F i e l d i m m e r s i o n t e s t o n t h eA n go r a r e d s a n d Q I A OJ i a n w e i １,２,３,L I UZ h e n g h o n g １,３,４,X I A Y u y u n g １,３,WA N G R a n １,３,T A N GL i ju n １,３(１．C h i n aJ i k a nR e s e a r c hI n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g I n v e s t i g a t i o n s a n dD e s i gn ,C o ．,L t d ．,X i ＇a n７１００４３,S h a a n x i ,C h i n a ;２．F i e l dS c i e n t i f i cO b s e r v a t i o na n dR e s e a r c hS t a t i o no f G r o u n dF i s s u r e a n dL a n dS u b s i d e n c e i nX i ＇a no f Sh a a n x i ,M i n i s t r y o f Na t u r a lR e s o u r c e s ,X i ＇a n７１００５４,S h a a n x i ,C h i n a ;３．S h a a n x iK e y L ab o r a t o r y f o r t h eP r o p e r t y a n dT r e a t m e n t o f S pe c i a l S o i l a n dR o c k ,X i ＇a n７１００４３,S h a a n x i ,C h i n a ;４．D e p a r t m e n t of G e o l og i c a lE n g i n e e r i n g ,Ch a n g ＇a nU ni v e r s i t y ,X i ＇a n７１００５４,S h a a n x i ,C h i n a )A b s t r a c t :T oa c c u r a t e l y e v a l u a t et h es e l f Ｇw e i g h tc o l l a p s i b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c so f t h e A n go l ar e d s a n d s i t e ,a f i e l d i mm e r s i o n t e s t f o rm o n i t o r i n g a n ds t u d y i n g th ed e f o r m a t i o no f g r o u n ds u r f a c ea n ds t r a t a a t d i f f e r e n t d e p t h s a n dw a t e rm i g r a t i o n r e g u l a r i t y w a s c o n d u c t e d．T h e s t a n d a r d p e n eＧt r a t i o n t e s t(S P T)b l o wc o u n t sb e f o r ea n da f t e r i mm e r s i o nw e r ede t e r m i n e d,a n d t h ed if f e r e n c e b e t w e e n t h e r e s u l t s f i e l da n d i n d o o r t e s t sw a sd i s c u s s e d．R e s u l t s i n d i c a t e t h a t a f t e r i mm e r s i o n, t h eg r o u n d s u r f a c e o f r e ds a n dsh o w s c o n ti n u o u su p l i f td e f o r m a t i o n．T h ed e f o r m a t i o nc u r v e c a n b e d i v i d e d i n t of o u rs t a g e s:s t e e p r i s e,s l o wr i s e,u n s t a b l e,a n ds t a b l e．T h er e ds a n ds t r a t u m w i t had e p t ho fm o r e t h a n８ms h o w s c o l l a p s i b l e s e t t l e m e n t d e f o r m a t i o n,w i t ha c u m u l a t i v e c o lＧl a p s i b l e s e t t l e m e n t o f５．６mm,w h i c h i s f a r l o w e r t h a n t h e s e l fＧw e i g h t c o l l a p s i b l e s e t t l e m e n t c a lＧc u l a t e db y t h e i n d o o r t e s t(１３７mm)．T h ev e r t i c a l a n dh o r i z o n t a l p e r m e a b i l i t y r a t e so f r e ds a n d a r e l a r g e,a n d t h ew a t e r c o n t e n t o f r e d s a n d c h a n g e s r a p i d l y a f t e rw a t e r i mm e r s i o n a n dw a t e r c u tＧo f f．T h ew a t e r h o l d i n g c a p a c i t y o f r e d s a n d i s p o o r．D u r i n g w a t e r i mm e r s i o n,t h e s a t u r a t i o n o f r e d s a n d f o r m a t i o n i s l e s s t h a n８０％,w h i c h i s u n s a t u r a t e d p e r m e a b i l i t y．T h e S P Tb l o wc o u n t s o f r e d s a n d f o r m a t i o n d e c r e a s e c o n s i d e r a b l y a f t e rw a t e r i mm e r s i o n,a n d s o f t e n i n g c h a r a c t e r i s t i c s a r e e v iＧd e n t．T h e l a r g e p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n t a n d p o o rw a t e rh o l d i n g c a p a c i t y o f r e ds a n d i m p e d e t h e d e v e l o p m e n t o f a s a t u r a t i o n s t a t e,a n d t h u s,t h em e a s u r e d v a l u e o f t h e s e l fＧw e i g h t c o l l a p s i b l e s e tＧt l e m e n t i s f a r l o w e r t h a n t h e c a l c u l a t e d v a l u e．I n g e n e r a l e n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n,a d e s i g nb a s e d o n t h e s o f t e n i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f r e d s a n d f o u n d a t i o n i n s t e a do f c o l l a p s i b l e c h a r a c t e r i s t i c s i s r e cＧo mm e n d e d．T h e r e s u l t s c a nn o t o n l y g u i d e e n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n i n r e d s a n d s i t e s b u t a l s o p r oＧv i d e a r e f e r e n c e f o r t h e c o l l a p s i b i l i t y e v a l u a t i o no f o t h e r t y p e s o f s a n d．K e y w o r d s:r e d s a n d;i mm e r s i o n t e s t;p e r m e a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s;c o l l a p s i b i l i t y;s o f t e n i n g０㊀引言在撒哈拉沙漠以南的许多非洲西海岸国家浅层广泛发育一种红色的粉细砂(以下简称红砂),又称格埃路砂(Q u e l o),是多层建筑的主要持力层[１Ｇ２].随着 一带一路 倡议的持续推进,我国企业在红砂地区实施了大量的工程建设,在工程实践中发现该红砂在天然状态下具有较好的直立性和强度,其特殊处在于遇水软化和具有湿陷性[３Ｇ４].目前,我国研究学者和工程师采用室内试验㊁现场试验㊁数值模拟和理论分析对红砂的力学特性㊁渗透特性㊁承载特性和湿陷特性已开展了部分研究[５Ｇ９],均认为红砂具有典型的水敏性并揭示了其渗透系数,研究结果有效解决了红砂地区的工程建设难题.红砂表现出与中国黄土相似的湿陷性,根据«湿陷性黄土地区建筑规范»[１０],目前我国对黄土场地湿陷性的评价方法有室内压缩试验和现场试坑浸水试验[１１].按室内压缩试验评价黄土湿陷性简便㊁省时㊁经济,但存在测试结果与现场实测值不一致的问题,不能真实反映黄土地基的湿陷性;现场试坑浸水试验可以确定自重湿陷量的实测值和分层湿陷量,可判定场地湿陷类型和自重湿陷下限深度,其结果准确可靠且能反映黄土地基的自重湿陷性[１２Ｇ１７].目前,我国学者对红砂湿陷性的研究主要采用室内压缩试验,依据室内压缩试验结果并按我国«湿陷性黄土地区建筑规范»将其定义为自重湿陷性红砂[１,９].然而,一方面安哥拉红砂与中国黄土颗粒大小㊁矿物成分和地质环境存在较大差异,«湿陷性黄土地区建筑规范»在红砂地区的适用性有待验证;另一方面,由于室内试验土样的尺寸和受力状态不能与实际状态完全吻合,根据黄土湿陷性研究结果,需要对室内试验结果进行修正.基于以上考虑,本文在安哥拉红砂地区开展现场试坑浸水试验,通过沉降观测点监测表水入渗过程中地表和不同深度地层的变形规律,利用水分计和室内试验分析表水的入渗规律和浸润范围,对比分析浸水前后红砂场地的标贯击数,揭示红砂地基的软化特征.研究结果可为红砂场地工程建设以及后期制定红砂地区建筑规范提供一定的参考.１㊀试验概况１．１㊀试验场地条件本次现场试坑浸水试验在安哥拉罗安达平原实施,钻探揭示场地地层剖面如图１所示,地层自上至下依次为:①层耕植土,含有机质,呈浅棕红色,厚度０．５m;②层粉砂,颜色较单一,以棕红色为主,厚度２２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年８．３m ;③层粉砂,杂色,分③Ｇ１层粉砂和③Ｇ２层粉砂两个亚层;③Ｇ１层粉砂以灰白色为主,含黄色和棕色斑点,是②层和③Ｇ２层之间的过渡层,厚度２．５m ;③Ｇ２层粉砂以灰白色粉砂为主,夹棕黄色和棕红色斑点,厚度４．０m ;④层砂泥岩,砂岩以灰白色为主,一般含黄色和红色调斑点,未揭露最大厚度.自钻孔Z k １和Z k ２顶部以１m 为间隔取样,测试不同红砂地层基本物理指标和自重湿陷系数,结果如表１所列.图１㊀试验场地地层剖面图F i g．１㊀S t r a t u m p r o f i l e o f t e s t s i t e 表１㊀试验场地红砂地层基本物理指标T a b l e１㊀B a s i c p h ys i c a l i n d e x e s o f r e d s a n d s t r a t u mi n t e s t s i t e 层号与层名②粉砂③Ｇ１粉砂③Ｇ２粉砂含水率/％５．９６．１７．８干密度/(g/c m ３)１．６６１．７２１．７４孔隙比０．６０８０．５５００．５３７饱和度/％２６３０３９自重湿陷系数０．００１~０．０４８０．００１~０．０３８０．００１~０．０３６统计钻孔Z k １和Z k ２中自重湿陷系数大于０．０１５的数值,按式(１)计算自重湿陷沉降量Δz s ,并取经验系数β０＝１,得到钻孔Z k １自重湿陷沉降量为１３２mm ,钻孔Z k ２自重湿陷沉降量为１４１mm ,根据«湿陷性黄土地区建筑规范»判定该场地类型属于自重湿陷性场地.Δz s ＝β０ðni ＝１δzs i h i ㊀(１)式中:Δz s 为自重湿陷沉降量计算值;β０为经验系数;δz s 为自重湿陷系数;h i 为第i 层土的厚度.１．２㊀试坑设计考虑到试验场地湿陷性红砂厚度约为１５m ,设计浸水试验试坑为直径１６m 的圆坑(图２).为消除上部耕植土的影响并控制试坑底部高程相等,确定试坑深度为０．５~０．７m ,试坑开挖完成后安装监测仪器.为防止试坑周边土层坍塌,在试坑周边砌砖墙和水泥砂浆抹面防护,最后在试坑底部铺设１０c m 厚碎石.图２㊀监测点编号示意图F i g ．２㊀N u m b e r i n gp l a no f o b s e r v i n gpo i n t s １．３㊀沉降标点布置与监测本次试验在试坑内外布设地面沉降观测标点３７个,其中１个布设在试坑圆心,为测点O .另外３６个以相同方式布设在互成１２０ʎ夹角的３条测线上,每条测线１２个标点.以测线A 为例,５个观测标点位于坑内,间距１．５m ;７个位于坑外,A ５~A １０间距２m ,A １０~A １２间距３m ,即最远处标点距试坑边缘１５．５m ,距试坑圆心２３．５m [图３(a )].深层土体沉降标点分２组布设(图２):第１组标点布设在以试坑中心为圆心㊁半径为３m 的圆周上,共布设６个(H １~H ６),埋设深度在试坑底以下２~１２m ,每间隔２m 布设１个;第２组布设在以试坑中心为圆心㊁半径为６m 的圆周上,共布设１２个(H ７~H １８),埋设深度在试坑底以下２~１６m ,２~１２m 每间隔２m 布设１个,１２~１６m 间隔１m 布设１个,以监测可能出现的湿陷下限深度,其中１３m ㊁１５m 各布设１个深标点,１４m ㊁１６m 各布设２个深标点.沉降标点变形监测采用瑞士产徕卡N A ２型高精度精密水准仪与铟瓦水准尺,按二级变形测量精度要求进行监测.１．４㊀土壤水分计与水位观测孔布置本次试验在试坑内外布置土壤水分计３０个,采３２５第４６卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀乔建伟,等:安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀浅标点与水分计布置剖面图F i g．３㊀S e c t i o n a l l a y o u t o f s h a l l o wo b s e r v a t i o n p o i n t sa n dm o i s t u r em e t e r s用长沙亿拓土木工程监测仪器有限公司生产的Y T４８０１型土壤水分计,布置剖面如图３(b)所示.试坑内布置６个水分计(W１~W６),以试坑中心为圆心,布置在半径为７．５m的圆周上,相邻水分计深度间隔２m;W１位于试坑底部以下２m,W１２位于试坑底部以下１２m.试坑外浅标点布置在试坑西南侧B测线浅标点的两侧,共布置４排,水平上水分计与试坑距离为１．５~１３．５m,竖向上水分计位于试坑底部以下２~８m.试坑内水分计用于监测试坑内表水向下的渗透过程,试坑外水分计用于监测表水的侧向渗透和浸润过程.水分计监测值为体积含水量,试验采用水分计的体积含水量与质量含水率为线性关系.为监测浸水过程中红砂自由水位的变化特征,在试坑外对称布置２条水位观测剖面线.每条测线包括５个观测孔(S１~S５和S６~S１０),试坑外第１个观测孔与试坑边缘水平距离为２m,相邻观测孔间距２m,各观测孔深度均为１６m.水位观测孔采用钻机成孔后放入直径７５mm的P V C管,P V C管与钻孔孔壁间隙用角砾填充.测量水位时采用米尺在P V C管内量测.１．５㊀标准贯入试验试坑浸水前在钻孔Z k３和Z k４开展标准贯入试验,试坑浸水后在钻孔B G１和B G２开展标准贯入试验.标贯试验重锤质量为６３．５k g,从７６c m的高度自由下落并击打插入土中的探头,测定探头贯入３０c m所需的击数,试验步骤和技术要点按«岩土工程勘察规范»[１８]实施.测试深度为地表下１m,并每间隔１m测试１次,测试最大深度为１５m.１．６㊀浸水试验过程本次试验共历时２５８d,其中浸水前初值观测７d,浸水１０d,停水后观测２４１d.试验累计向试坑注水３０２０m３,平均日注水量为３０２m３,注水过程中由于现场试验条件有限,导致试坑在部分阶段处于无水阶段.试坑无水时,上部红砂地层由于无水源补给会导致含水率降低,导致浅部水分计变化曲线不光滑,试验过程中尽可能减少试坑无水阶段的时间并准确记录无水时间,在此期间观察并记录水分计变化曲线.试验日注水量㊁累计注水量和有水时间段如图４所示.浸水过程中和停水后１０d内,每天固定时间固定人员用精密水准仪对全部沉降观测点进行测量,停水后１０~２０d间隔３d观测１次,随后间隔１０~３５d观测１次.图４㊀试坑注水量变化曲线F i g．４㊀V a r i a t i o n c u r v e o fw a t e r i n j e c t i o n i n t e s t p i t ２㊀试验结果与分析２．１㊀地表变形(１)地表变形发展过程试验过程中,各浅标点均产生不同程度的抬升变形且变形发展过程基本相同,以测线A为例,绘制测线A累计变形量变化曲线如图５所示.从图５可知,试验期间地表变形发展过程可分为４个阶段,即变形陡升阶段(a b段)㊁变形缓升阶段(b c段)㊁变形不稳定阶段(c d段)和变形趋于稳定阶段(d e 段).①变形陡升阶段,发生在浸水期间,该阶段地表抬升速率较快,变形曲线表现为斜率较大的直线,地表最大累积抬升位移为６．３mm,平均抬升速率为０．６３mm/d;②变形缓升阶段,为停水后０~２０d,地表抬升速率逐渐减小,变形曲线表现为斜率逐渐减小的弧线,该阶段地表最大抬升位移为２．４mm,平均抬升速率为０．１２mm/d;③变形不稳定阶段,为停水后２０~８０d,地表位移表现为间断的抬升和下降,４２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年但整体表现为抬升变形,变形曲线为倾斜的锯齿线,该阶段红砂累积最大抬升量为２．６mm,平均抬升速率为０．０４３mm/d;④变形趋于稳定阶段,为停水后８０~２４１d,地表变形仍表现为抬升,但变形量逐渐趋于稳定,变形曲线表现为斜率较小的直线,该阶段累计抬升位移为２．８mm,平均抬升速率０．０１７mm/d,约为浸水期间抬升速率的１/３７.图５㊀测线A浅标点累计变形曲线F i g．５㊀C u m u l a t i v e d e f o r m a t i o n c u r v e s o f s h a l l o wo b s e r v a t i o n p o i n t s a l o n g l i n e A(２)地表变形特征绘制不同时间测线A㊁C变形剖面曲线如图６所示.从图６可知,试坑内外不同测点抬升位移存在差异,变形剖面线近似呈倒 V 字型,最大位移为试坑内测点C５,累积抬升位移为１９．３mm.试坑内位移整体大于试坑外位移,以测线A为例,试坑内测点抬升位移为１３．０~１５．１mm,试坑外测点抬升位移为１２．５~１４．４mm.试坑内外相邻测点差异变形量较小,最大差异变形量发生在测点C７和C８之间,相应的地表倾斜率为１．０３ɢ;试坑最外侧的测点A１２㊁B１２和C１２也产生了显著的抬升变形,最大抬升位移分别为１４．４mm㊁１２．４mm和１５．７mm.此外,试验过程中发现距试坑水平距离为２１m的基点也产生了明显抬升变形,表明浸水影响的水平距离较大,超过２１m.２．２㊀分层变形绘制不同深度测点位移随时间变化曲线如图７所示.由图７可知,不同深度地层变形均表现为抬升,但变形曲线为锯齿形,即不同深度地层位移随深度变化曲线的斜率呈 正负交替 的现象.其中８m 以上地层抬升位移随深度增加而增加,表明②层粉砂地层位移为负值,即为湿陷沉降变形,计算获得试验期间②层粉砂地层的累计湿陷沉降量为５．６mm;８~１２m内地层抬升位移随深度增加而减小,表明③Ｇ１层粉砂地层位移为正值,即表现为膨胀抬升变形;１２~１５m内地层抬升位移随深度即有增加也有减小,表明③Ｇ１层粉砂地层兼具膨胀抬升变形和湿陷沉降变形,但整体仍以膨胀变形为主;１５m以下地层抬升位移随深度增加而减小,表明④层砂泥岩为膨胀抬升变形.此外,深度１５m处④层砂泥岩顶部的抬升位移量与地表抬升位移量基本相同,表明红砂地基的抬升位移主要由下部砂泥岩膨胀抬升变形导致.图６㊀测线A㊁C变形剖面随时间变化曲线F i g．６㊀V a r i a t i o n c u r v e s o f d e f o r m a t i o n p r o f i l e o fs u r v e y l i n e A,C w i t h t i me图７㊀不同深度地层位移随时间变化曲线F i g．７㊀D i s p l a c e m e n t c u r v e s o f s t r a t u ma t d i f f e r e n td e p t h sw i t h t i m e２．３㊀表水入渗规律根据试坑外水分计监测结果和浸水完成后钻探取样测试结果,绘制浸水后不同时间浸润线如图８５２５第４６卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀乔建伟,等:安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀所示.由图８可知,浸水初期表水以竖直渗透为主,浸水１d后,水的入渗深度即达８．５m,平均竖向入渗速率为０．３５m/h(即９．７２ˑ１０－３c m/s),水平入渗距离为１．９m,平均水平渗透速率为０．０７９m/h(即１．３１ˑ１０－３c m/s).但表水入渗至④层砂泥岩顶部时,由于其相对隔水作用,水的优势渗透逐渐变为水平渗透,浸水１０d后最终浸润线与水平线的夹角约为２４．４ʎ.图８㊀浸水期间浸润线变化特征F i g．８㊀V a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f p h r e a t i c l i n e d u r i n gw a t e r i mm e r s i o n试验过程中试坑内外水分计表现出相同的变化规律,鉴于文章篇幅,本节主要介绍试坑内水分计变化规律,绘制试坑内水分计随时间变化曲线如图９所示.由图９可知,浸水后试坑内不同深度水分计的变化时间随深度增加而相对滞后,湿润锋到达后,水分计均为陡然增加,表明地层含水率增加速率较快,其在３０m i n内即增加至总量的８０％.浸水后试坑内外②层红砂的最大含水率约为１８％,对应饱和度约为７９％,③Ｇ１和③Ｇ２层红砂的最大含水率为１６％,对应饱和度分别约为７８％和８０％,表明红砂表水入渗为非饱和入渗.②层红砂上部(深度４m)含水率变化曲线为锯齿形,表明试坑内间断供水对其影响较大,而③Ｇ１层红砂(深度８m)和③Ｇ２层红砂(深度１２m)含水率受试坑内间断供水的影响较小.停水后试坑内不同深度红砂含水率变化曲线相对滞后,②层红砂上部(深度４m)含水率在停水后两天即开始迅速减小,并长期维持在８％左右,③Ｇ１层红砂(深度８m)含水率在停水后２０d开始下降,但下降速率小于②层红砂,③Ｇ２层红砂含水率变化曲线较平缓,含水率长期维持在１４％左右.据此推测试验场地红砂地层上部地层持水性较差,浸水或强降雨期间表水在红砂地层中迅速下渗,导致红砂地层含水率迅速增加;但浸水或强降雨过后,上部红砂地层水分持续下渗导致其含水率也迅速降低.图９㊀试坑内水分计含水率变化曲线F i g．９㊀C h a n g i n g c u r v e s o fw a t e r c o n t e n t o fm o i s t u r em e t e r i n t e s t p i t浸水后,试坑外不同位置水分计发生变化的顺序为:距试坑越近,埋深越大,含水率越先发生变化(增加);与试坑内水分计一样,试坑外水分计也表现为陡然增加,表明含水率增加较快.停水后,含水率降低的先后顺序为:距试坑越远,埋深越浅,含水率越先发生变化(减小),与试坑内水分计一样,停水后水分计变化较快,表明含水率降低也较快.２．４㊀水位变化规律试验过程中,试坑外水位监测孔表现出相同的变化规律,绘制S１~S５水位监测结果如图１０所示.由图１０可知,试坑内水位监测孔的水位均先后抬高,表现出与试坑距离越近,水位越早变化且水位越高的趋势.停水后,监测孔的水位先后降低并趋于一致,且长期位于③Ｇ２层红砂中形成上层滞水.图１０㊀试坑外监测孔水位变化曲线F i g．１０㊀C h a n g i n g c u r v e s o fw a t e r l e v e l o fm o n i t o r i n gh o l e o u t s i d e t e s t p i t２．５㊀浸水前后标贯击数变化特征绘制浸水前后试验场地标贯击数随深度变化曲线如图１１所示.由图１１可知,天然状态下红砂地基标贯击数随深度增加而增加,②层红砂的标贯击数平均值为５．７击,③Ｇ１层红砂标贯击数平均值为１３击,③Ｇ２层红砂标贯击数平均值为２８击;浸水后红砂地基标贯击数仍随深度增加而增加,但相同深度标贯６２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年击数均相对减小,②层红砂的标贯击数平均值降低为４击,③Ｇ１层红砂标贯击数平均值降低为９击,③Ｇ２层红砂标贯击数平均值为２２．６击.对比浸水前后标贯击数,发现红砂地基具有明显的软化特性,特别是②层红砂浸水后标贯击数平均值仅为４击,表明其浸水后力学性质较差;而③Ｇ２层红砂浸水标贯击数平均值为２２．６击,表明其仍具有较好的力学性质.图１１㊀浸水前后标贯击数随深度变化F i g．１１㊀C h a n g e o f S P Tb l o wc o u n t sw i t hd e p t hb e f o r ea n da f t e rw a t e r i mm e r s i o n２．６㊀红砂场地工程特性讨论分析以上试验结果,可以得出浸水后仅②层红砂表现出湿陷沉降,但自重湿陷沉降量仅为５．６m m,远小于根据室内试验获得的红砂自重湿陷沉降量计算值１３２m m和１４０m m,根据中国«湿陷性黄土地区建筑规范»可将试验场地定为非自重湿陷性红砂场地.浸水过程中红砂渗透速率较快且持水性差,导致红砂地层饱和度均不足８０％,未达到饱和状态;而我国湿陷性黄土浸水后试坑下部一定深度黄土层的最大饱和度均大于９０％[１９Ｇ２０],达到了饱和状态.据此推测浸水过程中红砂地层未达到饱和状态是导致红砂场地自重湿陷沉降量实测值与室内试验计算值存在差异的因素之一.室内试验时红砂土样可达到饱和状态,土样能产生充分的湿陷变形,现场浸水试验红砂地层未达到饱和状态,导致地层不能产生充分的湿陷变形.浸水前后红砂场地标贯击数存在显著差异,表明红砂地基具有显著的软化特性.夏玉云等[９]通过室内试验和浸水载荷试验揭示了安哥拉红砂地基的湿陷系数,发现浸水载荷试验获得的湿陷系数是室内试验的０．５９倍,具有湿陷性.乔建伟等[２１]通过室内试验认为红砂黏土矿物的存在是红砂具有湿陷性的内在因素,含水率增加后黏土矿物联结作用的减弱是产生湿陷变形的主要原因.现场试坑浸水试验结果表明红砂为非自重湿陷性红砂,但具有显著的软化特性,据此本文推测红砂的湿陷变形主要由浸水后承载力显著降低,地基失稳破坏引起的,与于永堂等[５]通过直剪试验发现含水率增加后抗剪强度显著降低吻合,与彭友君等[３]通过现场试验发现浸水后红砂地基承载力显著降低吻合.综上,本文推测红砂地基的湿陷变形主要由浸水后承载力降低导致的地基失稳㊁变形引起的,建议一般工程建设可不考虑红砂地基的湿陷特性,而将其按软化特性进行设计.３㊀结论(１)红砂场地浸水后表现为膨胀抬升变形,变形曲线由４段组成,变形速率随时间增加逐渐减小;试坑内抬升变形量整体大于试坑外,但相邻标点差异变形量小,地表最大倾斜率为１．０３ɢ.(２)红砂地基抬升变形主要由下覆砂泥岩的膨胀抬升变形导致,仅②层红砂出现湿陷沉降,但湿陷沉降量远小于室内试验计算值,因此判定红砂地基为非自重湿陷性红砂场地.(３)红砂竖向渗透速率和水平渗透速率均较大,浸水和停水后红砂含水率变化较快,红砂持水性较差,红砂最终浸润线与水平面夹角为２４．４ʎ;浸水过程中红砂地层的饱和度小于８０％,为非饱和渗透.(４)红砂标贯击数随深度增加而增加,浸水前后红砂标贯击数变化较大,具有显著的软化特性.(５)红砂地基的湿陷变形主要是由浸水后承载力降低导致的地基失稳变形引起的,建议一般工程建设可不考虑红砂地基的湿陷特性,而将其按软化特性进行设计.参考文献(R 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a r c h I nＧs t i t u t e,２０２３,４０(３):９３Ｇ９７,１０４．(本文编辑:贾源源)８２５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年。
饱和橡胶颗粒-砂混合料的动力学特性
别表 于
的颗粒质量
量的
, 10%和50% pdmin为最小干密度，Qdmax为最大干密 ， 度，Cc为曲率 Cu为不均匀 .
黑
/(SSEln AcQoijej MIHSSEd
1
建砂的
Fig. 1 Gradation curves of rubber particle and Fujian sand
表1橡胶颗粒-砂混合料的基本物理性能
和小剪切应变
件下的动态特性模型.Senetakis等⑴〕、 Anastasiadis等'幻通过室内试验研究了开
量
土的动力特性.李博等'⑷借助循环三
轴试验仪分析了橡胶粉末掺量和
土抗液化强度的影响.Panjamani等'⑷探讨 i
土的 剪 度、 特性和 度的变化 ，
发现其主要受橡胶粒径、含量、正应力和围压的影
难分解且易燃，如果处理不当则会造成环境污染.将
轮 ， 废旧 胎研磨粉碎后与砂混合而成的橡胶颗粒土
； 收稿日期：2019-11-26 修订日期：2020-01-09 ) )； 基金项目：江苏省重点研发计划项目(BE2020711 江苏省“六大人才高峰”资助计划(JZ-2018-022 江苏省研究生科研与实践创新计划项 _ ) 目(KYCX19 0879
土
的液化特性研究 '.
要想清晰 解土体液化破坏过程，自然离不
开土工试验商〕.Seed等⑺在研究液化问题时大量
使用了动三轴试验数据.Edincliler等归、Anba-
zhagan等⑼亦利用室内试验探究
土的
动力特性.Nakhaei等'10( 和
土混合物
进行了一系列固结不排水动 试验，提岀
四川盆地区红层弱风化泥质砂岩力学特性试验研究
对于单轴压缩试验： 风干状态组试样有 ６ 个试件， 饱和状态组 ３ 个试件， 除风干状态有 ３ 个试件采用轴向位 移速 度 为 ００ —．５ ｍｉ ．１００ｍｍ／ ｎ的控制方式 直到试 样破坏外 ， 余试样在 试验前期 都采用 轴向应 力控制方 式，到轴 向 其
收稿 日期 ：２ ０ ．９０ ０ ８０ ．４
２２试 样条 件 ．
试验所用岩石取 自四川乐山某水库工程， 为白垩系弱风化泥质细砂岩， 颜色为紫红色， 《 按 水利水电工程岩 石试验规程 》 要求制样， 试件尺寸为 和状态下的单轴和三轴压缩共 四组．
２３试验 方法 ．
５ｍ ０ ｍ． ０ ｍｘ ｍ 根据试件含水状态和加载方式将岩石试样分为风干 、 １ ０ 饱
１ 引 言
红层主要是指侏罗系、 白垩系及少量三叠系及早第三系组成的， 已经成岩的， 主色调为红色的泥岩、 粉砂岩 、 砂岩等岩性的一套陆相及浅水湖相沉积物【 中国红层主要分布于西南 、 １ 】 ． 西北和中南地区，四川盆地红层广泛分 布于四川省和重庆市的四川盆地及盆地边缘地区，以侏罗系和 白垩系为主， 有少量的第三系地层． 盆地的白垩 系地层很发育， 多为砖红 、 紫红或紫色的砂岩、 砾岩、 粉砂岩及泥质岩． 四川盆地红层的盆中区是最具代表性的 近水平红层分布区， 几乎全部沉积为近水平的红色砂泥岩， 厚度达 ３０ｍ以上【 近年来， ００ ２ 】 ． 随着西部大开发和四 川省经济建设的发展，以红层为地基、路堤、水库坝址的情况比较常见， 许多建筑物坐落在弱风化层上【 Ｊ但 ３， 针对其力学性质的研究却较少【¨ 如魏安辉【 ８ｌ ．， ３ 其主要针对红层颗粒做填料并多从物理化学特性方面着手， 】 等， 吉随旺【 ４ 等人的研究也仅进行了单轴实验， 而三轴试验更接近岩石的实际受力情况． 本文针对红层弱风化泥质 砂岩进行了包括饱和试样三轴试验在内的系列力学试验， 其成果对盆地区工程建设具有一定实际参考意义．