川中红层工程地质特性与路用性研究
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摘要
随着经济不断发展,近年来高等级道路建设越来越多地向红色砂泥岩(以下简称红层)分布地区深入,给勘察、设计和施工提出了越来越多新的课题,首当其冲的是红层的工程地质特性及其填筑路堤的性能。由于红层具有遇水易崩解软化,失水干缩,且本身强度低等不良工程地质性质,其变形破坏的力学机制复杂,目前对其路用性的评价还处于定性阶段,系统的定量研究还进行得很少。
红层填筑路堤的主要问题主要有两个:即沉降变形和耐久性能。
本文以川中侏罗系的遂宁组、沙溪庙组泥岩、泥质砂岩为研究对象,对川中红层泥岩采用常规化学方法、电子显微镜法及X射线衍射法进行了详细的化学成分、矿物成分分析,并对其渗透、压缩、崩解等工程地质特性进行实验,对其影响因素及产生影响的机理进行了详细分析。
本文对红层填料的级配、含水量、密实度对其强度的影响进行了实验研究,详细分析了三种指标对红层强度产生的影响和机理,并利用实验参数,采用数值方法对路堤边坡稳定性进行了分析计算,对路堤填筑过程中和填筑完成后的最终沉降及侧向变形进行了数值模拟,并与现场实际观测数据进行了对比分析,最后,分析了红层填筑路堤的抗水性能和抗风化性能。从沉降变形和耐久性能两方面论证了红层填筑路堤的可行性和可靠性。
Along with the development of social economy, more and more high-criterion ways build to red madstone and sandstone ("redbeds" for short thereinafter) distribution in recent years, there appear many problems in the course of investigating, designing and constructing. The geological and engineering character and build embankment behavior stand in the breach. Because of the special character as collapse and be soften when encounter water, shrink and appear interstice when lose water, and the intensity itself is low, etc. its deformation mechanism is complex. At present, the estimate of the build behavior character is qualitative, and there is little about systemic quantificational study of it.There are two main problems of redbeds embankment, they are deformation and long-term behavior.In this paper, the author studyed the redbeds of Suining group and Shaximiao group of Jurassic at SUINING and HECHUAN in the center of SICHUAN basin.In the course of researching, the author get the chemical elements and the mineral components of redbeds by experiments, and acquired the penetrability, compressibility and collapse behavior, anasysed the influential factors and the influence mechanism detailedly.This thesis researched the variety of intensity of the redbeds material vs its grain grade, water content, compaction degree, anasysed the influential form and the mechanism of the three indexes. Then the author used the experimental parameters by numerical methods, anasysed the stability of embankment slopes and calculate the displacements, anasysed combined with the observation. At last, the author anasysed the capability of exluding water and resisting weathering, expatiated the feasibility and the reliability of redbeds embankment.
红层填筑路堤的主要问题主要有两个:即沉降变形和耐久性能。
本文以川中侏罗系的遂宁组、沙溪庙组泥岩、泥质砂岩为研究对象,对川中红层泥岩采用常规化学方法、电子显微镜法及X射线衍射法进行了详细的化学成分、矿物成分分析,并对其渗透、压缩、崩解等工程地质特性进行实验,对其影响因素及产生影响的机理进行了详细分析。
本文对红层填料的级配、含水量、密实度对其强度的影响进行了实验研究,详细分析了三种指标对红层强度产生的影响和机理,并利用实验参数,采用数值方法对路堤边坡稳定性进行了分析计算,对路堤填筑过程中和填筑完成后的最终沉降及侧向变形进行了数值模拟,并与现场实际观测数据进行了对比分析,最后,分析了红层填筑路堤的抗水性能和抗风化性能。从沉降变形和耐久性能两方面论证了红层填筑路堤的可行性和可靠性。
Along with the development of social economy, more and more high-criterion ways build to red madstone and sandstone ("redbeds" for short thereinafter) distribution in recent years, there appear many problems in the course of investigating, designing and constructing. The geological and engineering character and build embankment behavior stand in the breach. Because of the special character as collapse and be soften when encounter water, shrink and appear interstice when lose water, and the intensity itself is low, etc. its deformation mechanism is complex. At present, the estimate of the build behavior character is qualitative, and there is little about systemic quantificational study of it.There are two main problems of redbeds embankment, they are deformation and long-term behavior.In this paper, the author studyed the redbeds of Suining group and Shaximiao group of Jurassic at SUINING and HECHUAN in the center of SICHUAN basin.In the course of researching, the author get the chemical elements and the mineral components of redbeds by experiments, and acquired the penetrability, compressibility and collapse behavior, anasysed the influential factors and the influence mechanism detailedly.This thesis researched the variety of intensity of the redbeds material vs its grain grade, water content, compaction degree, anasysed the influential form and the mechanism of the three indexes. Then the author used the experimental parameters by numerical methods, anasysed the stability of embankment slopes and calculate the displacements, anasysed combined with the observation. At last, the author anasysed the capability of exluding water and resisting weathering, expatiated the feasibility and the reliability of redbeds embankment.
引文
[1].李四光 中国地质学扩编委员会 中国地质学 北京:地质出版社,1999.10
[2].万天丰 中国大地构造学纲要 北京:地质出版社,2004.6
[3].中国地层典编委会 中国地层典-侏罗系 北京:地质出版社,2000.4
[4].许靖华,孙枢 中国大地构造相图 北京:科学出版社,1998
[5].R.J.Korsch,麦华召等 中国西南部四川盆地的演化和沉降史 第30届国际地质大会论文集 第8卷152-163 北京:地质出版社 1999.4
[6].赵友年等 四川省大地构造及其演化 中国区域地质 北京:地质出版社 1984.4
[7].李奎等 四川盆地侏罗纪恐龙骨骼及红层的微量元素组合特征 北京:地质出版社 1999.10
[8].张忠胤 俄罗斯地台东部上二叠纪红层的成因及该地层粘土质岩石的工程地质性质 北京:地质出版社 1958.8
[9].程强 寇小兵等 中国红层的分布及地质环境特征 工程地质学报 2004.12
[10].寇小兵 黄绍槟等 红层软岩地区公路修建技术研究-四川分项目 四川省公路规划勘察设计研究院 2003
[11].刘汝明 孙英勋 滇西红层的工程地质特征及工程对策 云南交通科技 第17期 第6期
[12].章泽军 长-平陆相红色盆地北东段量化沉积学特征及其演化 沉积学报 第16卷 第4期 1998.12
[13].奥西波夫 粘土类土和岩石的强度与变形性能的本质 北京:地质出版社 1985.9
[14].蒋雪琴,王盛源软土微结构的试验研究工程勘察2001.4
[15].南京大学地质学系矿物岩石学教研室 粉晶X射线物相分析 北京:地质出版社 1980.12
[16].叶大年 金成伟 X射线粉末法及其在岩石学中的应用 北京:科学出版社 1984.4
[17].苗春省 X射线定量相分析方法及应用 北京:地质出版社 1988.6
[18].刘成宇 土力学(第二版)北京:中国铁道出版社 2002.2
[19].张登良 加固土原理 北京:人民交通出版社 1990.12
[20].何满潮 景海河等 软岩工程力学 科学出版社 2002
[21].何满潮 软岩巷道工程概论 徐州:中国矿业大学出版社 1993
[22].柏树田等 软岩堆石料的物理力学性质 水利发电学报 2002年 第4期
[23].卢肇钧 非饱和土的抗剪强度与膨胀压力 岩土工程学报 1992.5
[24].卢肇钧 非饱和土抗剪强度的探索研究 中国铁路道科学 第20卷 第2期 1999.6
[25].卢肇钧 土的变形机理和土力学计算理论问题 岩土工程学报 1989/11(06)
[26].卢肇钧,曾昭群 对粘性土内摩擦角的探讨 中国土木工程学会第六届土力学及基础工程学术会议论文集 上海:同济大学出版社 北京:中国建筑工业出版社 1991
[27].黄润秋 戚国庆 非饱和渗流基质吸力对边坡稳定性的影响 工程地质学报 2002/10(04)
[28].杨海梅 张禾 击实实验操作中的注意事项 山东水利 2000.8
[29].张志权 提高击实试验结果准确性的探讨 岩土工程界 第7卷 第5期
[30].王志坚,叶阳升 击实试验标准不同对试验结果的影响 中国铁道科学 第24卷 第2期 2003.4
[31].刘浪 邹金学 公路路堤填筑强度及相关因素的回归分析 重庆交通学院学报 第15卷 第4期 1996.12
[32].吉随旺,宋光润等 川中红色砂泥岩岩石力学特征研究 2000.3第11卷 第1期
[33].吉随旺,程强,刘兴德 川中地区岩土工程地质特性浅析 2000.11
[34].曾宪瑞 软质红层泥岩碾压特性研究 铁道标准设计 1997.11
[35].董泽福 李玲 粘土岩填筑路堤技术研究中南公路工程 第28卷 第3期 2003.9
[36].董泽福 刘多文 “红砂岩”的路堤用工程性质研究 湖南大学学报(自然科学版) 第30卷 第3期 2003.6
[37].俞勇民,张智 红砂岩路堤施工技术若干问题探析 公路与汽运 第4期 2004.8
[38].姜永军 刘文德 泥质岩用作浸水高路堤填料时的施工方法和沉落量控制 铁道建筑 1996.4
[39].向贵府 含水量对昔格达土填料工程地质性质的影响研究 工程地质学报 2004/12(02)
[40].冯启言,曹丁涛 红层软岩渗透特性的实验研究 勘查科学技术 1995年第2期
[41].宿青山 侯杰 对饱和粘性土渗透规律的新认识及其应用 长春地质学院学报 1994.1
[42].谭罗荣 蒙脱石晶体膨胀和收缩机理研究 岩土力学 第18卷 第3期 1997.9
[43].谭罗荣 孔令伟 蒙脱石晶体胀缩规律及其与基质吸力关系研究 中国科学(D辑)第31卷 第二期 2001.2
[44].谭罗荣 关于粘土岩崩解、泥化机理的讨论 岩土力学 第22卷 第1期 2001.3
[45].刘长武,陆士良 泥岩遇水崩解软化机理的研究 岩土力学 第21卷 第1期 2000.3
[46].刘多文,熊承仁 红砂岩的渐进崩解特性试验研究 中外公路 第22卷 第6期 2002.12
[47].赵明华,邓觐宇 红砂岩崩解特性及其路堤填筑技术研究 中国公路学报 第16卷 第3期 2003.7
[48].余宏明,胡艳欣 三峡库区巴东地区紫红色泥岩的崩解特性研究 地质科技情报 第21卷 第4期 2002.12
[49].龚晓南 叶黔元 工程材料本构方程 北京:中国建筑工业出版社 1995.9
[50].李立康等 微分方程数值解法 上海:复旦大学出版社 1999.1
[51].阮炯 差分方程和常微分方程 上海:复旦大学出版社 2002.8
[52].曹璎珞 曹德欣 计算方法 徐州:中国矿业大学出版社 1998.3
[53].杨立强,张中杰 FLAC基本原理及其在地学中的应用 地学前缘 第10卷 第1期 2003.3
[54].龚纪文,崔建军 FLAC数值模拟软件及其在地学中的应用 大地构造与成矿学 第26卷 第3期 2002.9 321～325
[55].刘波,韩彦辉 FLAC原理、实例与应用指南 北京:人民交通出版社 2005.9
[56].朱宗明 FLAC在边坡整治工程中的应用 广州建筑 2003.4
[57]. Shui-Long Shen, Jie Han Evaluation of a Dike Damaged by Pile Driving in Soft Clay 300/Journal Of Performance Of Constructed Facilities (?) ASCE/November 2005
[58]. Edgar Odebrecht, Fernando Schnaid Energy Efficiency for Standard Penetration Tests 1252 / Journal Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering ASCE / October 2005
[59]. Lei Wei, Murad Y. Abu-Farsakh Finite-Element Analysis of Inclined Piezocone Penetration Test in Clays International Journal Of Geomec- hanics ASCE / September 2005 / 167
[60]. R. G. Robinson. T. S. Tan Experimental Study of the Behavior of a Lumpy Fill of Soft Clay International Journal Of Geomechanics ? ASCE / June 2005 / 125
[61]. A. J. Brennan, N. I. Thusyanthan Evaluation of Shear Modulus and Damping in Dynamic Centrifuge Tests 1488 / Journal Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering ASCE / December 2005
[62]. V. Novak, J. Simunek Infiltration Of Water Into Soil With Cracks Journal Of Irrigation And Drainage Engineering / January/February 2000
[63]. Reinaldo Vega-Meyer, Yong Shao Geogrid-Reinforced And Pile- Supported Roadway Embankment GSP 131 Contemporary Issues in Foundation Engineering
[64]. Binod Tiwari, Gyanu Ratna Tuladhar Variation in Residual Shear Strength of the Soil with the Salinity of Pore Fluid Journal Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering ASCE / December 2005 / 1445
[65]. Ludvik Trauner. Bojana Dolinar Relationship between the Undrained Shear Strength, Water Content, and Mineralogical Properties of Fine-Grained Soils 350 / International Journal Of Geomechanics ASCE / December 2005
[66]. S. Zarnani, J. D. Scott Long Term Performance of a Reinforced Clay Embankment GRI-18 Geosynthetics Research and Development in Progress
[67]. Zhongjie Zhang, Mingjiang Tao Cohesive Slope Surface Failure and Evaluation 898 / Journal Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering ASCE / July 2005
[68]. Don J. Degroot, Laboratory Measurement Of Foundation Soil Response Of Embankments During Stage Construction Geomechanics 2003
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[68]. Don J. Degroot, Laboratory Measurement Of Foundation Soil Response Of Embankments During Stage Construction Geomechanics 2003