膨胀性硅藻土的力学性质及其灾害效应研究

在云南保山－腾冲高速公路建设中,遇到了与膨胀性硅藻土相关的边坡稳定问题。通过对云南腾冲五合乡、芒棒乡、团田乡多个地质剖面现场调查和室内物质成分、微观结构分析、力学性质测试表明,云南腾冲新近纪芒棒组硅藻土是一种富含膨胀性黏土矿物的黏土质硅藻土,在性状上属于膨胀性极软岩。天然硅藻土具有很强的结构性,导致其物理性质与力学性质的关系与传统岩土力学规律极不相符,如孔隙比高达2.20～2.78、液性指数为0.66～2.73的天然硅藻土单轴抗压强度竟高达1.09～2.11 MPa。综合研究表明,云南保山－腾冲高速公路建设中黏土质硅藻土边坡的滑坡灾害、风化剥落灾害与其工程特性密切相关。     

滇西芒棒盆地芒棒组碳质粉砂岩的工程地质特性

滇西芒棒盆地是在上新世喜山运动后期高黎贡山强烈隆升过程中形成的近SN向的断陷盆地,在盆地内发育芒棒组碳质粉砂岩等半成岩,规划建设中的中缅公路保山-腾冲高速公路段从该套地层中通过。野外调查发现：该套碳质粉砂岩具有成岩差、易崩解、结构性强等特性,容易引发边坡失稳、隧洞围岩冒顶等工程地质问题。室内试验测试表明：该类岩石具有天然含水量高、孔隙度大、低膨胀性和有机质含量高等特点。由于有机质的胶结作用,天然岩体和干燥岩块浸水后的性状显著不同,岩体干燥后具有水稳性增强和膨胀势降低的特性。结合典型工程实例,开展了原位直接剪切试验。试验结果表明:碳质粉砂岩具有抗剪强度较高、峰残降差小等特点,是该类地层中大型不稳定斜坡体和蠕滑型滑坡发育的主要因素之一。     

泥质膨胀岩崩解物粒径分布与膨胀性关系试验研究

崩解性是膨胀岩最基本的特性之一,但在膨胀岩膨胀性的快速判别指标中少见关于崩解性及崩解物的定量指标。因此,有必要开展膨胀岩崩解物粒径分布特征和崩解性与膨胀性之间关系的研究,以对膨胀岩的快速判别进行补充。以浙江台州黑洞、蛇蟠岛和新疆大阪隧洞泥质岩样品为例,进行了干燥饱和吸水率和干燥饱和崩解试验,并分析了干燥崩解物粒径分布特征、耐崩解性指数及其与基于干燥饱和吸水率的膨胀性判别结果之间的关系。结果表明,膨胀岩膨胀性的强弱与其崩解物的最大含量粒组颗粒粒径、有效粒径和耐崩解性指数呈反相关关系。膨胀岩崩解物粒径分布的差异性对其膨胀性具有一定的指示意义。     

云南腾冲地区粘土质硅藻土公路滑坡形成机理 与防治优化设计

腾冲地区分布的粘土质硅藻土是一种特殊性的岩土体,具有孔隙大、密度低、含水量高,富含膨胀性粘土矿物、结构性强等特点。近年来已发生一系列与粘土质硅藻土相关的滑坡等地质灾害,造成了较大损失。在粘土质硅藻土工程地质特性测试分析的基础上,对腾冲地区粘土质硅藻土滑坡的分布特征和形成机理进行了研究,认为粘土质硅藻土滑坡以中小型滑坡为主,受公路切坡、采矿、降雨等因素影响较大;公路边坡滑坡多发生在坡体的中部和后部,在牵引作用下部分滑坡可发生大范围滑动。粘土质硅藻土具有膨胀性和极强的结构性,其边坡稳定性较差。以新修建腾泸公路边坡滑坡为例,对S238省道冯家大山滑坡的形成机理进行了探讨,认为受粘土质硅藻土膨胀性、结构性等的影响,人类工程扰动、降雨等引起边坡表部土体出现强度分层、膨胀性增强和力学强度降低,从而导致原支护结构破坏;在此基础上,对冯家大山边坡进行了优化设计和数值模拟分析,提出了综合防治建议。     

南昆铁路特殊岩土工程地质研究

南昆铁路沿线地质条件复杂,地质灾害严重.配合南昆铁路建设,开展了膨胀性红土、膨胀岩、泥炭土的工程地质特性的研究,取得突出成果,为南昆铁路的设计、施工、防灾提供了科学依据.     

湖南省沅麻盆地红层区地质灾害发育特征及成灾规律分析

沅麻盆地是湖南省主要的大型红层盆地之一,沅麻盆地红层区"岩水"作用易发生膨胀和崩解,通过对麻阳县红层区地质灾害的研究和强降雨对沅麻盆地红层区的影响分析,总结出沅麻盆地红层区地质灾害发育特征及成灾规律。     

地下水封油库场区膨胀性蚀变岩的工程地质分析

地下水封油库作为国家的石油战略储备库,对库址区水文地质工程地质条件要求较高。然而,在实际的场区中,总是存在着各种不良地质体,直接影响着库址区的水文地质工程地质条件。本文以锦州地下水封油库为例,对地下水封油库场区膨胀性蚀变岩进行工程地质分析。场区的蚀变岩属中基性岩脉侵入的热液蚀变型,具有弱膨胀性。通过崩解试验,发现该蚀变岩具有一定的崩解性。通过岩矿薄片鉴定和X射线衍射分析,发现黏土矿物为蒙脱石。根据膨胀性蚀变岩的性质,地下油库在膨胀性蚀变岩段施工时应采取相应的治理措施。     

初始含水率对膨胀性红黏土胀缩及崩解特性的影响

为研究膨胀性红黏土胀缩及崩解特性，开展了不同初始含水率下红黏土的胀缩和崩解试验，利用视频照片与扫描电子显微镜(SEM)从细微观角度分析了产生崩解差异性的原因。本文以甘肃庆阳的某高速铁路隧道红黏土为例，以5%为含水率变化梯度，研究了3%、8%、13%、18%含水率下弱膨胀性红黏土的胀缩、崩解变化及其微观机制与分维特性。结果表明：膨胀总率与含水率呈分段函数关系，含水率在11.6%时胀缩变化最小；含水率越低其崩解时间越早且速度较快，崩解裂隙度随浸水时间具有快速增长、缓慢增长、趋于稳定的规律，3%含水率时裂隙度最高可达4.6,而最大裂隙宽度则随着浸泡时间呈现先增大后减小的趋势；低含水率下较分散的凝聚体单元和较高含量的微孔隙是导致宏观结构破裂的主要原因，孔隙分形维数与含水率成二次函数正相关关系，分形维数越低其结构破裂越快、泥化程度越高，崩解也更完全。     

王庄油田膨胀性黏土特性研究

王庄油田属强水敏性稠油油藏。由于储层中膨胀性黏土含量很高,注水、注汽后产生水化膨胀,伤害储层,开发效果不理想。因此,对膨胀性黏土特性进行攻关研究,是开发好这类油田的技术关键。笔者应用了X衍射、红外、DTA、CEC及膨胀率测定等分析资料,重点对膨胀性黏土特性予以探讨。     

三峡库区巴东地区紫红色泥岩的崩解特性研究

在地制裁调查及大量岩土实验的基础上,研究了巴东县新城区中三叠统巴东组二段T2b^2紫红色泥岩的膨胀崩解特性。测定了强风化泥岩的矿物及化学成分,对岩石在不同状态和不同浸水时间条件下表现出的快速胀裂、崩解现象进行了细致观察,同时对不同浸水状态的岩石进行了强度试验,发现该区紫红色泥岩风化后具有微弱的膨胀性,以及沿微裂面快速崩解的特性,其膨胀崩解特性与岩石的物理状态密切相关。     

滇西南腾冲地块新构造运动阶段初步划分

滇西南腾冲地块中部的梁河盆地地层出露较好,阶梯状地貌发育,并有多期火山活动,是开展新构造研究的良好地点。综合地表调查与年代学研究结果发现,该盆地主要发育新近纪南林组与芒棒组和第四纪地层,各时代地层的沉积及变形特征都明显不同,其中最早的盆地沉积南林组地层的固结及变形程度高;芒棒组的固结及变形程度则稍差;第四纪地层没有固结或弱固结,且基本无变形。该区在地貌上共发育7级阶(台)地,各级地貌面主要形成于早更新世以来。该区的火山活动至少包括3.5~5.0Ma、2.3~2.9Ma、1.0~1.5Ma及0.5~0.7Ma四期。综合梁河盆地中地层、地貌、火山等方面的新构造运动标志,将腾冲地块的新构造运动初步划分为3个阶段:15Ma之前,盆地开始断陷,南林组沉积及掀斜变形;25~2Ma,盆地进一步扩张,芒棒组沉积及掀斜变形,并伴随火山活动;32Ma以来,盆地萎缩抬升,形成多级台地及阶地,并伴随多期火山活动。     

延吉盆地强膨胀性软岩边坡加固对策研究

延边地区近年来因公路修建,频频出现边坡滑动和严重变形工程问题。研究发现,引起公路边坡滑动和变形的主要原因是该地区广泛发育一种膨胀性软岩,它具有富含膨胀性粘土颗粒、强度低、易崩解、膨胀性强、膨胀力大的工程特性。在此基础上,应用大变形设计方法,提出了加强排水、高压注浆锚管桩预加固、压力分散型锚索加固和预防底臌锚管桩等适宜于软岩边坡加固的方法。     

滇西芒市盆地芒棒组软岩的水文、工程地质特征及其对工程的影响——以芒究煤矿为例

滇西芒市盆地是在喜马拉雅构造运动第Ⅱ幕基础上形成的陆相沉积盆地,该盆地中的上新世芒棒组为河湖相沉积体系。根据矿区钻孔资料,芒棒组在工程地质岩组划分上属半固结软岩,可分为砂岩-砂砾岩软弱岩组、粉砂岩软弱岩组和炭质泥岩-煤层软弱岩组3类,各岩组强度依次为P砂-砾     

伊洛瓦底江上游水系形成时代研究——以滇西龙川江为例

研究伊洛瓦底江水系的发育历史对理解青藏高原东南缘的生长具有重要意义,但是长期以来对其形成时代的研究一直比较薄弱。通过研究伊洛瓦底江上游支流的演化可为认识其水系的发育提供重要线索。龙川江是伊洛瓦底江的一级支流,发源于高黎贡山,流经腾冲芒棒盆地。研究表明在上新世时期芒棒盆地曾被一中型湖泊所占据,现代意义上的龙川江并不存在。龙川江在芒棒盆地内同时切割了上新世中晚期和早更新世的火山岩,腾冲地区早更新世火山岩的K-Ar年龄为0.84~1.4 Ma,说明现代龙川江的出现可能不会早于0.80 Ma,由此推测伊洛瓦底江上游水系可能也是0.80 Ma以来形成的。晚新生代以来东喜马拉雅构造结的强烈构造活动可能是其水系形成与演化的动力来源。     

投影寻踪模型在膨胀岩判别与分级中的应用

由于泥质岩富含黏土矿物,尤其是成岩程度较低的中新生代泥质岩常具有显著的膨胀性,而成为膨胀岩的主要类型。在对现有膨胀岩判别指标进行全面分析后,提出以蒙脱石含量、胶结系数和比表面积作为泥质岩膨胀性判别与分级的三大指标。基于投影寻踪模型方法,以新疆大坂隧洞工程中采集的20个泥质岩样为样本进行了分析。根据20个样本最优投影值的移动平均趋势线,该处泥质岩的膨胀性可分为非膨胀、微膨胀、弱膨胀和强膨胀4个等级。与较为常用的岩块干燥饱和吸水率指标判别结果基本一致,结果表明,所选指标和方法是可靠的。     

崩解性砂软岩改良弱膨胀土性状实验研究

引江济淮河(航)道工程引江济巢段和江淮沟通段地层连续分布弱膨胀土和具有崩解性的砂软岩,为资源化利用河道开挖弃渣开发非膨胀土来源,实验研究利用崩解性软岩改良弱膨胀土的可行性。研究表明:崩解性砂软岩易粉碎、无膨胀性、天然含水率低,具备作为改性材料的条件;弱膨胀土掺入崩解性砂岩后其膨胀率、膨胀力、最优含水率与掺入量负相关,最大干密度、渗透系数与掺入量正相关;弱膨胀土掺入崩解性砂岩后其内摩擦角随掺量呈反S型曲线规律发展,黏聚力随掺量增加近似呈二次曲线规律衰减,掺量高于30%时,改良土的抗剪强度可能低于天然弱膨胀土;在砂岩掺量及粒径范围相同情况下,砂岩粗颗粒含量越高,改良土的黏聚力越高和摩擦角越低;砂岩改良土在干湿循环条件下的强度稳定性得到改善,且水化砂岩的改良效果优于机碎砂岩。以弱膨胀土改良后强度不损失为标准,确定砂岩合理掺量为30%,并须合理控制砂岩改良土施工过程中机碎砂岩中粗粒组的含量。     

南宁第三系浅表层风化泥岩物理力学及膨胀特性指标分析

通过对南宁市201个工程第三系泥岩资料进行的分析,对各物理、力学及膨胀性指标进行统计研究,为南宁盆地地下工程的参数选取提供参考。研究表明,南宁第三系浅表层风化泥岩物理指标变异性较小,尤其在95%置信区间取值范围偏差较小,在参数分析时可作为常量考虑; 而力学指标和膨胀特性指标数据变异性较大,需要考虑其差异性。南宁第三系泥岩具有抗压强度高,压缩性低,抗剪强度高,黏聚力大的特点。膨胀特性指标方面,南宁第三系泥岩的自由膨胀率与其他城市膨胀岩土相比偏低,为弱膨胀性岩土; 膨胀力因岩组成因和风化程度不同差异较大,建议在参数选取时针对具体工程考虑。     

南宁第三系浅表层风化泥岩物理力学及膨胀特性指标分析

通过对南宁市201个工程第三系泥岩资料进行的分析,对各物理、力学及膨胀性指标进行统计研究,为南宁盆地地下工程的参数选取提供参考。研究表明,南宁第三系浅表层风化泥岩物理指标变异性较小,尤其在95%置信区间取值范围偏差较小,在参数分析时可作为常量考虑;而力学指标和膨胀特性指标数据变异性较大,需要考虑其差异性。南宁第三系泥岩具有抗压强度高,压缩性低,抗剪强度高,黏聚力大的特点。膨胀特性指标方面,南宁第三系泥岩的自由膨胀率与其他城市膨胀岩土相比偏低,为弱膨胀性岩土;膨胀力因岩组成因和风化程度不同差异较大,建议在参数选取时针对具体工程考虑。     

岩石膨胀性试验注意事项探讨

从室内试验的角度来探讨几类工程勘察中岩石常用膨胀性试验(自由膨胀率、膨胀力、侧向约束膨胀率、耐崩解)的注意事项,从野外取样、标准样品制取、试验操作、方法选择等方面进行了论述,力求减小试验误差,提高膨胀岩的试验水平,保证试验结果的准确性,并使膨胀岩膨胀性指标的测定方法更臻完善。     

引江济淮试验工程非膨胀土开发技术实验研究

引江济淮工程江淮沟通段非膨胀土资源紧缺,依托试验工程开展河道开挖弃渣弱膨胀土、崩解性砂岩资源化研究,开发非膨胀土生产技术。依据弱膨胀土降低含水率实验确定最优降低含水率工艺,利用崩解性粉砂岩天然含水率低、膨胀性弱且容易粉末化的属性,开发"原料弱膨胀土+崩解岩粉+改性剂(水泥)"复合改良非膨胀土。研究表明,使用农用旋耕机翻晒弱膨胀土具有更高的风干效率,水泥和工业盐作为外掺剂加速弱膨胀土风干的效果不明显;弱膨胀土掺入总量不超过30%的崩解岩粉作为改性土原料,可满足非膨胀土成品渗透性和压实性要求且能提高相关技术指标;原料弱膨胀土含水率与改性土压实度负相关,可通过增大压实功抵消不良级配对压实度的负面影响;改性土内水泥分布均匀性检测结果受取样间距影响,取样间隔不宜超过40 m,对应均匀度指标为0.7～0.8。