论含水率对膨胀泥质粉砂岩抗剪强度影响探究

1、论含水率对膨胀泥质粉砂岩抗剪强度影响探究摘要：吸水率共有两种表示方法，即质量吸水率、 体积吸水率。前者指的是当材料吸水饱和时，所吸收水分的 质量占干燥材料质量的百分数；后者指的是当材料吸水饱和 时，所吸收水分的体积占干燥材料体积的百分数。本文以某 区域红山窑水利枢纽工程中原状膨胀泥质粉砂岩为例，分析 研究了吸水率对膨胀泥质粉砂岩抗剪强度的影响。关键词：吸水率；泥质粉砂岩；抗剪强度；膨胀abstract： the absorption rate of a total of two methods, namely, water absorption volume water absorption.

2、 the former refers to when the material when saturated with water, the water absorbed by the mass percentage of dry material quality； the latter refers to when the material when saturated with water, the water absorbed by the volume percen tage of dry mat erial volume in this paper, a regional hongs

3、hanyao hydro-junction project zhongyuan shape expansion pelitic siltstone as an example, analyzed the effect of water absorption on shear strength of expansive claysiltstone.keywords： water absorption； muddy siltstone； shearstrength； expansion中图分类号：u416.1+67文献标识码：a文章编号： 2095-2104 (2013)该工程中的泥质粉砂岩在枢纽

4、与建筑物中属于核心持 力层，蒙脱石含量大概在百分之十五到百分之二十五之间， 经过初步判定，其是一般膨胀岩，存在着较为特殊的力学特 性。在我国所开展的膨胀岩的研究工作中通常对膨胀和收缩 即变形性质方面的研究尤为重视。其实，膨胀岩具有的力学 特性以及分布的普遍性直接决定了对膨胀岩的强度特性进 行研究具有重要的现实意义。具有的抗剪强度不仅涵盖了一 般岩石的特性，而且，还有着一般岩石不具备的特性，最终 形成了 一种典型的强度变化特性。怎样对膨胀岩的强度特性 加以了解与合理研究，这已经成为了我们现阶段所关心的重 点话题。1采用的实验方法主要对不同吸水率状态下膨胀岩的剪切强度特性进行 了一番研究，通过实践

5、得出了各吸水率状态下的膨胀岩剪切 强度参数，即内摩擦2,粘聚力c。本工程主要通过rmt-150b 多功能刚性岩石伺服试验机进行剪切试验，这一系统具有完 整的试验功能，实际操作简单，有着较高的自动化程度，运 用先进的计算机进行控制。试验共分为四组，每一组代表的 是不同的吸水率状态，每组具体试样十二个，在四种压力作 用下开展剪切试验。结合实际提供的原膨胀岩岩芯情况，首 先把其截成7ommx ( 125-145 ) mm的试件，再放置于 150mmxl50mmx 150mm的模子中间，并浇筑型号为c30的混凝 土，最后，一个150mmx 150mmx 150mm的试件形成。当养护时 间达到二十八天后

6、，进行直剪试验。实际剪切时主要使用的 是位移控制模式，剪切速率达到了每秒0.2mm。预估出破坏 过程中可能发生的最大位移，据此当做位移的上限值。通过 相应的速率施加一定的法向荷载，保持在不变状态下，同时, 还要施加一定的水平荷载，一直到试件剪坏。2对实验数据的分析2. 1膨胀岩抗剪强度本文的试验共分为四组，每一组代表的是不同的吸水率 状态，分别对每组十二个试件施加了 lookpa、300 kpa、400 kpa. 600 kpa这四种法向压力，将各个法向压应力下的每个 试件的剪切强度取均值当做了此法向压应力下的剪切强度。 通过实验得出不同吸水率下的膨胀岩原岩的抗剪强度及其 参数详见下表lo表1

7、膨胀岩抗剪强度表2. 2膨胀岩强度与其状态的关系通过试验后得出四组膨胀岩样的平均含水率是6. 0%, 7.0%、8.0%、9. 0%o试验过程中看出，膨胀岩所具有的抗剪 强度指标对含水率有着很高的依赖性，当吸水率不断增加 时，其的粘聚力、内摩擦角均会进一步降低。同时还得出随 着含水率的增加，对粘聚力的影响要比对内摩擦角影响大， 并且，吸水率变化情况越大对其造成的影响就会越发的明 显。使用线性回归分析计算出了膨胀岩的粘聚力c及内摩擦 角11)和吸水率3间存在着较好的对数关系，lg c与lg 11) 及含水率3间呈直线相关，相关方程式为：11)=-10. 1441nw+51. 746 ； c二-1

8、05. 311n s+320. 51 ； lg c=2. 515-0. 064 o； lg 巾二1. 604-0 015 3。实验过程中得出，膨胀岩的抗剪强度和吸水率间的关系 是：2 =a in 3 +b； c=d in 3 +e； lg c=al-bl o ； lg 4)=a2b2 o o 公式中的a、b、d、e、ah bl、a2、b2是通过实验明确的 系数，把这四种方程分别代入到m-c方程中，能够获悉强度 随着吸水率发生变化的关系式：t =c+ 6 tan 2二d lno+e+ 6 tan ( a lnco+b )或者 t 二c+6 tan 2 二 alloblo+6 tan (a210b

9、2o )o通过这两种公式对某一特定 区域膨胀岩的强度及吸水率间的关系进行分析，无论是对工 程设计，还是对工程安全监测均意义重大。3结论综上所述可知，当前，岩石力学与工程界多数学者正积 极的开展膨胀岩土的强度特性研究工作。比如，柯尊敬主要 对膨胀土的膨胀能力与击实条件对其强度的影响进行了分 析；缪林昌、仲晓晨等学者使用了常规的直剪试验的方法， 对宁夏膨胀土研究后得出，lg c与lg 2及含水率3间的 关系方程式。本文主要通过常规的直接剪切试验的手段，使用 rmt150b多功能刚性岩石伺服试验机对各吸水率下的四组共四十八块泥质粉砂岩试件作了相关试验，实际得出两方面的结果：一方面，膨胀岩具有的抗剪强度和吸水率之间有着 千丝万缕的关系，当吸水率不断增加时，粘聚力和内摩擦角 均会出现降低情况。随着吸水率的增加，对内摩擦角的影响 要比对粘聚力的影响小，并且，如果吸水率的变化程度较大, 影响就会更加的明显。另一方面，采用线性回归方式对试验结果进行分析后得出膨胀岩的粘聚力与内摩擦角以及含水 率三方间存在着一定的对数关系，由c与魄11）及3间