粉状煤系土的物理力学特性

采用不同天气下的原位及室内试验方法,对广东云浮地区粉状煤系土的工程地质性质进行了测试,系统研究了煤系土的物理力学特性,重点论述了粉状煤系土不同干密度、不同含水率下抗剪强度和现场静力触探比贯入阻力的变化规律,提出了粉状煤系土的多项强度指标,建立了具有实用参考价值的经验性公式。研究结果为合理评价粉状煤系土的特性、路基处理和边坡处治提供理论依据,具有一定的实际意义。

粉状和砾状煤系土的水敏感性及边坡稳定性分析

煤系土具有遇水软化的特点,强度随着含水率的增加而降低。以分布在广梧高速公路沿线的粉状和砾状煤系土为试样,通过常规直接剪切试验测定了不同含水状态下粉状和砾状煤系土的抗剪强度,对比分析了两者的水敏感性,并以此为基础采用强度折减法研究了含水率对粉状和砾状煤系土边坡稳定安全系数的影响。结果表明,起始含水率越大粉状和砾状煤系土的抗剪强度越小。随着含水率的增大,粉状煤系土黏聚力和内摩擦角分别呈指数函数以及线性函数关系形式减小;砾状煤系土黏聚力变化表现出明显的分段性:先小幅减小而后急剧减小,其内摩擦角则随着含水率的增加先小幅增加,后逐渐减小;粉状和砾状煤系土边坡的稳定安全系数都近似呈现直线型减小。粒组成分和风化作用的不同是粉状和砾状煤系土水敏感性不同的主要原因。研究结果为营运期广梧高速公路煤系土边坡的养护提供了建议。

广东云浮砾状煤系土的物理力学特性

采用室内试验方法,系统研究了广东云浮地区砾状煤系土的物理力学特性,重点论述了砾状煤系土抗剪强度变化规律,提出了砾状煤系土的多项强度指标,建立了具有实用参考价值的经验性公式。研究结果表明煤系土压缩性低,抗剪强度随含水率的增加而降低,粘聚力受含水量影响较大,而内摩擦角较小。

重塑红黏土和粉状煤系土的水敏感性比较研究

以西南山岭重丘区红黏土和粉状煤系土两种特殊土为研究对象,进行常规直接剪切试验,探讨不同含水率对二者粘聚力、内摩擦角、抗剪强度等特征参数的影响。通过试验获得,两种土质都具有水敏感性,其中红黏土水敏感性较大,起始含水率越大两者抗剪强度越小。红黏土的黏聚力在某一含水率范围内下降较明显,当接近饱和含水率时,粘聚力趋于稳定;粉状煤系土的黏聚力则表现出随含水率增大成指数函数形式减小的趋势,而内摩擦角则成线性减小趋势。研究成果为该地区土体力学计算参数取值提供参考。

坡麓相煤系地层斜坡软土滑坡分析与整治研究

研究目的:坡麓相煤系地层斜坡软土具备普通软土的相关特征,且因斜坡地形导致的地表水与地下水积聚、软土组成成分以及下卧基岩面倾斜等不利因素汇聚,与常规沉积型软土相比,自稳性更差。高速铁路路基通过坡麓相煤系地层斜坡软土区域时,易发生边坡坍滑,形成滑坡。本文通过典型案例,研究分析坡麓相煤系地层斜坡软土滑坡成因及整治方案,探究如何减轻甚至避免相关病害。研究结论:(1)斜坡地表覆土封闭层破坏后,地表水迅速渗入炭质页岩全风化层为主并掺杂较多硬质碎、块石的斜坡地层,导致炭质页岩成分吸水饱和软化,强度迅速降低,形成山麓斜坡软土;(2)斜坡软土由炭质页岩软化形成的地质特性和倾斜基岩面是滑坡形成的内因;降雨对地下水形成补给是外因;边坡加载及坡脚卸荷等外因干扰是滑坡形成的直接诱因;(3)滑坡上下游均有环境敏感源时,对上下游敏感源和路基本体分段进行抗滑设计的设计方法更有效;(4)系统化的全过程变形监测必要且有效;(5)本文研究可为坡麓相煤系地层斜坡软土滑坡成因研究及整治技术提供参考。

降雨入渗对煤系膨胀土边坡瞬态稳定性影响分析

采用非饱和瞬态渗流有限元与极限平衡法相结合,对降雨入渗过程中煤系膨胀土边坡的渗流场与稳定场进行数值模拟,分析了土体渗透系数、降雨强度、降雨持时以及坡比等参数变化对煤系膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明,土体渗透系数对边坡安全系数有较大影响,渗透系数较大的边坡在降雨48 h后,其安全系数出现陡降,最大降幅达到27. 82%。降雨强度越大,相同降雨持时的边坡安全系数越小,安全系数的降幅也越大。坡比对煤系膨胀土边坡的安全系数有显著影响,边坡安全系数随着坡比的减小而增大,在降雨强度为8. 33×10^-7m/s的情况下,建议该类型土质边坡的坡比取值为1∶1. 5~1∶1.75。

广西典型煤系地层分布区土壤硒元素的分布特征与影响因素

【目的】探明广西典型煤系地层分布区土壤硒元素的分布特征与影响因素,为富硒土地资源的开发利用和农业种植结构的合理调整提供依据。【方法】以广西合山市典型煤系地层分布区为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,测定土壤Se、有机碳和主要元素含量,并对土壤Se分布特征及影响因素进行统计分析。【结果】研究区表层土壤pH为6.04,呈弱酸性;有机质平均含量为1.56%,约为全国均值的4.5倍;Se平均含量为1.28 mg/kg,高于全国表层土壤Se平均值,变异系数为0.58,属中等变异,其在空间上分布不均匀;Se含量呈右偏正态分布,主要集中分布于0.82~1.42 mg/kg。不同地层Se含量依次为二叠系合山组(2.01 mg/kg)>三叠系马脚岭组(1.35 mg/kg)>三叠系北泗组(1.08 mg/kg)>二叠系茅口组(1.06 mg/kg)>三叠系板纳组(0.78 mg/kg),呈含煤地层明显高于其他地层的规律。土壤富Se样品773件,占比达96.63%;Se中毒样品27件,占比为3.37%。表层土壤Se含量过剩区域(≥3.0 mg/kg)主要分布于研究区中部合山市市区周边及岭南镇一带,呈北东走向分布;土壤富Se区域(0.4~3.0 mg/kg),呈以合山市市区与岭南镇为中心,向外Se含量逐步降低趋势。不同成土母质Se含量大致为煤层夹矸>灰岩>泥岩,其富集系数分别为6.44、2.49、1.26,分别为强富集、强富集和弱富集。土壤Se含量与pH呈负相关关系,与有机质含量呈正相关关系;Se含量与Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、K_(2)O、Na_(2)O和P_(2)O_(5)含量呈显著正相关关系,相关系数分别为0.064、0.055、0.062、0.072和0.067;与S含量呈极显著正相关关系,相关系数为0.543;与CaO含量呈显著负相关关系,相关系数为—0.091;与N、Hg、As和Cu含量呈显著正相关关系,相关系数分别为0.140、0.430、0.233和0.110。【结论】广西典型煤系地层分布区土壤Se资源丰富,其弱酸性土壤条件、丰富的有机质含量和煤矿资源为富硒土壤提供了物质基础;土壤Se含量主要受自然背景影响,外源输入影响较小,富Se土壤具有可持续开发潜力;局部地区土壤达Se中毒,主要与煤矿开采活动有关,需引起重视。

高速铁路盐渍土路基填料复掺改良试验研究

利用复掺水泥+S95级矿粉+煤系偏高岭土(CMK)方式对取自包银铁路的盐渍土进行改良试验,结果表明:掺入CMK能明显改善土体结构,增强密实度和稳定性,提高强度和抗渗性能,固结物含量、强度随CMK掺量增加呈先增大后减小变化特征,渗透系数随CMK掺量增加呈先减小后增大变化特征;随着CMK掺量提升,最优含水率逐渐增大,土体内部的孔隙水含量增加,土体的导电性随之增大,电阻率随着CMK掺量增加而减小;盐渍土∶水泥∶S95级矿粉∶CMK=90∶2∶6∶2为最佳的路基改良处治方案,其固结物含量最高,强度可提高数倍,抗渗性提升一个数量级以上,电阻率提升2.8~3.3倍。

循环加载对沉积岩岩石Kaiser效应影响的试验研究

为获取不同沉积岩岩石更加合理的Kaiser效应点对应的应力值Kσ,采用声发射技术进行单轴循环加载试验,探讨加载循环峰值应力pσ、加载速率和含水率对Kaiser效应的影响,提出合理的多循环加载模式。试验结果表明:(1)随着加载速率或含水率的增加,细砂岩振铃计数和能量降低,Felicity比(FR)变化不明显;(2)pσ对砂岩Kaiser效应的影响显著于加载速率、含水率,当pσ较大于先前最大应力hmaxσ时,会使岩石损伤记忆进一步劣化,导致FR变化显著于当pσ小于或稍大于hmaxσ时;(3)采用循环加载KE试验时,粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩等合理的首循环pσ分别小于岩石单轴抗压强度cσ的25.65%,21.66%,12.31%,11.31%,23.40%,3.61%,4.32%,之后循环pσ不超过cσ的59.39%~75.72%;(4)通过对σK/σc逐步回归分析发现,弹性模量、埋深、cσ能进入其回归方程,拟合度为0.556,随着埋深的增加,Kσ呈线性增加,相关系数R2为0.592。研究结果为Kaiser效应测试地应力提供理论依据和借鉴。