全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系分析

降雨是滑坡诱发的主要因素,当前我国防灾工作理念从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,因此明晰降雨诱发机理并建立合理的预警机制,对做好地质灾害防灾减灾工作至关重要。针对降雨型全风化花岗岩滑坡稳定性问题,以青岛崂山风景区全风化花岗岩返岭滑坡为实例,进行了不同含水率原状土剪切试验与大型物理相似模型试验。揭示了边坡的降雨响应规律,探究了全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系,并拟合相关量化公式。同时采用ABAQUS建立边坡流固耦合三维数值模型,基于强度折减法验证了公式的合理性。研究结果表明:(1)降雨型全风化花岗岩滑坡的破坏模式分为浸润侵蚀→表层变形→破坏加深→整体失稳4个阶段,变形期间坡体存在“鼓状凸起”与“片状溜滑”现象,最终发生推移式破坏;(2)边坡对降雨入渗的响应规律在水平及竖向空间上存在差异,降雨强度越大,含水率与孔压增速越大;(3)基于试验结果推导了滑坡含水率、安全系数与降雨强度、降雨持时之间的影响关系公式,数值模拟验证误差率较小,能够较好的描述全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨之间的定量关系。研究结果为类似强~全风化花岗岩地区滑坡的预警与防治提供参考。

基于超细材料的全风化花岗岩防渗注浆研究

针对全风化花岗岩地层注浆过程中存在“吃水不吃浆”、可灌性差以及浆液的稳定性问题,提出了一种新的复合注浆材料,以提高完全风化花岗岩的防渗和力学性能。通过一系列室内试验研究了不同水固比、超细膨润土含量和超细硅酸盐水泥含量对注浆材料工程性能和浆液形成机制的影响,确定了水泥浆的最佳配方,采用微观形貌试验揭示了2种超细材料对浆液流动性、稳定性和结石体强度的作用机理,最后通过现场试验验证了注浆材料的可注性和有效性。结果表明,水固比为1.2、超细膨润土和超细硅酸盐水泥掺量分别为10%、普通硅酸盐水泥掺量80%配方的复合浆液具有很好的流动性、稳定性和抗压强度,漏斗黏度为35.5 s,析水率为2.4%,7 d和28 d的抗压强度均大于5 MPa;复合材料中的超细膨润土的掺量对浆液性能起主导作用,超细膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液稳定性,而适量的超细硅酸盐水泥增加了细颗粒含量,使得胶结体更易填充颗粒间隙,改善了浆液可注性和结石体强度;该复合注浆材料在现场试验中表现优异,具有良好的注浆性能,注浆后形成的墙体在防渗效果和加固性能上均满足设计要求。

基于剪切试验的全风化花岗岩地层泡沫渣土改良研究

为研究全风化花岗岩地层中盾构刀盘结泥饼现象,使用取自广州地铁21号线的全风化花岗岩开展了切向界面力与加压十字板两种剪切试验,基于上述两种剪切试验研究泡沫渣土改良对掘进所需扭矩的影响。研究结果表明:(1)界面剪切试验可用于衡量土体在黏性地层中的泥饼风险,低界面剪切强度对应低泥饼风险;(2)当土体的含水率处于其塑限和液限之间时,土体含水率越高,土-金属切向界面力越低,十字板剪切所需扭矩越高;(3)注入泡沫将有效降低盾构掘进中的扭矩需求及泥饼风险,在掌子面压力较大时,使用高注入率会有更大收益;(4)较低的发泡倍率可获得较低的切向界面力和十字板扭矩,掌子面压力较大时,较低的发泡倍率会获得更好的渣土改良效果。

深圳全风化花岗岩加固土力学与微观特性

为揭示注浆加固后全风化花岗岩力学及内部微观结构的变化特征,基于直剪试验和电镜扫描观测,分析水泥质量分数对全风化花岗岩加固土的抗剪强度、剪胀性和微观结构的影响规律.直剪试验结果表明,随着水泥质量分数上升,全风化花岗岩加固土抗剪强度和剪胀性显著增大,由应变硬化型材料逐渐转变为应变软化型脆性材料;水泥质量分数从0增加到16%,最大剪胀角增加了6°~10°,黏聚力从7 kPa提高到203 kPa,内摩擦角在31°~38°间波动,水泥加固全风化花岗岩主要通过增加黏聚力的方式提升抗剪强度.电镜扫描结果表明,随着加固水泥质量分数的增加,水泥结晶物越来越密集,相互胶结形成连续的空间网状甚至团聚状结构,改变了土颗粒间的相互作用方式,使加固土由以摩擦为主的材料向以胶结为主的材料转化.研究可为评估全风化花岗岩加固土物理力学特性及深圳地区的工程建设提供参考.

全风化花岗岩路基填料改良试验研究

海南地区全风化花岗岩广泛分布,却无法直接用作路基填料。针对这一问题,对全风化花岗岩采用水泥进行改良,同时开展界限含水率、重型击实、加州承载比(California Bearing Ratio,CBR)、无侧限抗压强度、回弹模量、动三轴试验研究素土及改良土工程特性。结果表明:随着水泥掺量增加,塑性指数递减,最优含水率和最大干密度均呈线性递增趋势;随着水泥掺量的增大,CBR值、无侧限抗压强度、回弹模量和动应力大幅增长,改良土工程性质显著提升。根据试验成果,建议基床表层采用水泥掺量6%的全风化花岗岩改良土,基床底层及基床以下路基采用水泥掺量4%的改良土。

大岗山隧道近库区富水全风化花岗岩地层综合施工技术

位于青藏高原向四川盆地过渡的长大深埋公路隧道地质构造复杂,地质环境不确定性因素多,施工困难。以泸石高速邻近库区的大岗山隧道为工程背景,采用数值模拟和现场测试相结合的方法研究并提出了与富水全风化花岗岩地层相适宜的施工技术。研究结果表明:(1)受区域地形地貌以及构造作用影响,大岗山隧道富水全风化花岗岩段呈现典型的碎屑流地层形态;(2)现场综合超前地质预报探测显示隧道前方突涌水风险极高,为此设计采用了“高排低堵”的方案有效治理了掌子面突涌水;(3)数值分析和现场测试表明,富水全风化花岗岩地层采用上台阶按2榀钢架间距,最大位移量4 cm,可实现隧道安全快速开挖;(4)综合考虑库区及隧道施工安全,构建了基于绿色施工理念的近库区富水全风化花岗岩地层综合施工技术,研究为类似工程提供了参考。

全风化花岗岩灌注黏土-水泥浆材的抗溶蚀性

全风化花岗岩地层可灌性差,实施防渗固结工程灌浆会形成复杂结石体,为探究黏土-水泥浆材与全风化花岗岩体结石体的抗溶蚀耐久性,文章通过模拟制作不同配比的结石体试件,进行接触溶蚀试验、SEM扫描电镜观测试。结果表明,不同配比的结石体,最终钙溶出量相近;当全风化花岗岩含量占试件20%左右时,CaO极限溶出率较低;全风化花岗岩参与溶蚀反应,生成的硅酸钙可充填部分孔隙结构抵抗溶蚀,研究可为同条件下的工程实践提供有益参考。

考虑渗滤效应的全风化花岗岩体脉动注浆扩散规律

脉动注浆作为深厚覆盖层防渗加固处理的新工艺,尽管已得到一定应用,但脉动压力作用下相应浆液的扩散规律尚不明确。基于脉动注浆理论模型,推导了脉动注浆浆液扩散运移解析方程;采用数值模拟构造脉动周期压力变化模型,依托COMSOL多物理场耦合平台结合MATLAB,开发了考虑渗滤效应的脉动注浆扩散数值模拟程序,模拟脉动注浆的“浆-土”耦合作用过程;并通过自设计的脉动和稳压注浆模拟试验装置,对比脉动注浆与稳压注浆的浆液扩散差异;通过以上方法的相互验证,揭示了颗粒悬浮液流体在脉动压力作用下于全风化花岗岩体的扩散基本规律。研究结果表明:在全风化花岗岩体中,稳压注浆容易劈裂形成浆脉,扩散渗滤范围小,浆液扩散不可控;脉动压力控制下浆液的扩散可以形成有效的加固圈和浆泡,渗滤范围广;理论计算、室内试验、数值模拟所得浆液扩散运移距离一致,上下限误差均在合理范围之内,建立的数值模型和推导的理论公式较好地描述了脉动压力控制下浆液扩散过程和分布。研究成果可为脉动注浆防渗加固、数值模拟及工程实践提供较强的指导意义。

基于大型物理模型试验的强降雨诱发全风化花岗岩滑坡失稳分析

随着极端天气的增多,极端强降雨诱发滑坡对人民生命财产安全造成重大威胁。以典型强烈风化花岗岩地区青岛崂山的7.23返岭前滑坡为实例,基于相似准则,采用大型滑坡模型试验箱,开展了3组不同极端降雨条件下的室内模型试验,分析了不同降雨强度条件下边坡对降雨入渗的响应规律、边坡变形过程与破坏模式,总结了强烈风化地区极端降雨诱发花岗岩类滑坡的诱发机理与降雨成灾过程。结果表明:①降雨诱发全风化花岗岩滑坡经历了浸润侵蚀、表层变形、破坏加深和整体失稳4个阶段,坡体呈现“片状溜滑”特征;②降雨强度越大,降雨入渗速率越高,土压力、孔隙水压力和含水率变化越快,滞后效应越弱;③坡体变形破坏与降雨入渗具有一定的空间分布规律,研究成果可为强烈风化花岗岩地区的滑坡预警与治理提供参考。

富水全风化花岗岩地层隧道开挖稳定性分析

隧道穿越富水全风化花岗岩地层时,隧道开挖会引起地下水径流改变,洞内掌子面附近渗流会引起围岩中细颗粒物质流失,改变围岩土体的组成并降低其力学性能,影响围岩整体稳定性,极易诱发其失稳坍塌。基于室内三轴CD试验获取全风化花岗岩内摩擦角、粘聚力及抗剪强度等指标,采用强度折减法对隧道稳定性进行定量分析,并研究了降水措施对隧道稳定性的影响。研究结果表明:1)开挖后全风化花岗岩中细颗粒逐渐流失,引起干密度、粘聚力及内摩擦角降低,进而降低围岩抗剪强度及自稳性,诱发隧道失稳坍塌;2)隧道稳定性安全系数随着渗流导致围岩软化发展而减小,拱顶沉降及仰拱回弹变形则随之显著增加,开挖后塑性区范围逐渐增大,从拱脚向拱腰发展,并逐步向地表扩展;3)洞周采取降水措施可降低洞周含水率,能提高隧道开挖稳定性,可直接提高围岩的安全系数。

澳门地区全风化花岗岩抗剪强度指标的取值

以澳门地区31组全风化花岗岩(CDG)的基本物理指标和三轴固结不排水剪试验数据为依据,分析全风化花岗岩的剪切特性和抗剪强度指标的取值。试验结果表明,澳门地区全风化花岗岩应力–应变曲线总体呈应变软化型,孔隙水压力在最大偏应力出现前达到峰值后开始下降,随着黏粒含量的减少下降速度加快,最终可能出现负值。剪胀问题导致澳门地区全风化花岗岩的剪切强度破坏标准不能仅以主应力差的峰值一种方式取值,总结了3种取值方式,并将黏粒含量作为剪切强度取值的指导性指标,为全风化花岗岩选取强度参数提供新的思路,对提高取值的可靠性有一定帮助。

高速公路全风化花岗岩路基施工技术研究

为解决全风化花岗岩用作高速公路路基填料时安全性不足等问题,结合具体工程,研究其改良技术以及施工技术,发现当以水泥作为改良剂时,采用的压实方案为静压1次、高振碾压3次、静压1次,全风化花岗岩路基压实度得到了很大的改善并且能够符合工程规定的压实度要求。

全风化花岗岩筑坝技术在莽山水库工程副坝中的实践

莽山水库工程位于花岗岩地区,为充分利用主坝及建筑物开挖料,副坝选择沥青混凝土心墙土石坝,心墙下游及上游高程365 m以上采用开挖花岗岩风化料,上游高程365 m以下坝体采用库内河背料场全风化花岗岩料。因主、副坝施工不同步及征地等原因,开挖料基本未能利用,业主提出了坝体全部采用料场全风化花岗岩的变更请求。经补充取样试验,增设了下游坝基反滤排水,副坝渗流、稳定、变形等复核计算分析满足规范要求,最终坝体全部采用料场全风化花岗岩料。心墙坝对坝壳料的要求相对较低,不片面追求所谓的“材料高质量”,拓宽了筑坝材料的范围,有利于充分发挥土石坝就地取材的优势,可为类似工程借鉴参考。

全风化花岗岩滑坡治理的工程措施研究——以秀里景区及方家棚滑坡为例

在地质灾害治理中,经常会遇到因人类活动形成的全风化花岗岩边坡,其普遍特点是坡面冲刷严重、渗透性强,易引发滑坡地质灾害。对此,文章结合黄山市黟县秀里景区滑坡、黄山市黄山区三口镇方家棚滑坡两个案例全面分析全风化花岗岩滑坡地质灾害治理中采用的工程措施,以期为该类边坡治理工作提供帮助。

全风化花岗岩边坡水害分析与整治总结

根据全风化花岗岩边坡及岩土性质,分析边坡工程特性,提出了此类边坡发生水害时常用的整治工程措施,并列举以往成功的整治案例,对同类型边坡的检查、抢险处治和复旧措施提出一些合理建议。

全风化花岗岩孔径分布-颗粒组成-矿物成分变化特征及指标相关性分析

孔径分布、颗粒组成和矿物成分是全风化花岗岩微观和结构特征的3个主要方面,也是决定其工程地质性质的关键因素。理论研究和实际工程中,常用大、中小和微孔隙、角砾、砂粒和粉粘粒、三大矿物(石英、长石和粘土矿物)含量等指标表征这3方面的特征。3方面指标在一定范围上变化幅度多大?数值间相关性及作为土结构模型组份因子,它们相对权重多大?通过对香港九龙两处边坡51件全风化花岗岩试样压汞测试、颗粒分析和X射线衍射(XRD)等微观结构特征分析,结果表明:两处边坡粗粒和细粒结构全风化花岗岩有明显区别,前者主要属于砾石土和砂砾土,部分为含砾土,大孔隙多,石英和粘土矿物多,而后者部分属含砾土,部分为细砂土和亚砂土,微孔隙多,长石多;两者长石和粘土矿物含量变化正好相反。借助于多因素关系矩阵法,对3方面共9个指标作相关分析发现,相关性较好的指标是:角砾和砂粒 (0.948);大孔隙和微孔隙(0.846);石英和长石(0.827);长石和粘土矿物 (0.747)。从土结构因子角度考虑,权重从大到小指标是:微孔隙、长石、粘土矿物、砂粒、角砾、大孔隙、中小孔隙、粉粘粒和石英。其分析结果可为该类土微观结构特征细化及分类提供依据,为其微结构力学研究提供基础材料。

全风化花岗岩改良土高速铁路路基填料的适宜性试验研究

为研究全风化花岗岩用作高速铁路基床底层及路堤本体填料的适宜性,首先,对全风化花岗岩的黏土矿物成分、液塑性指标、承载比CBR值、临界动应力、累积残余应变与加载次数的关系等工程性质进行研究,依据日本和我国高速铁路设计规范要求,得出全风化花岗岩不宜直接作为路基填料,须改良后才能使用;其次,借鉴日本和我国改良土经验,以及全风化花岗岩的工程性质特点,确定它作为高速铁路基床底层及路基本体填料的外加水泥掺量;接着,通过有限元计算与现场行车动测数据结果对比,进行动力相似性分析,获取全风化花岗岩改良土路基的疲劳加载试验参数;最后,使用PMS-500型循环加载系统对新建武广高速铁路清远段全风化花岗岩改良土路基进行现场循环加载试验研究,模拟分析不同载重列车荷载作用下浸水前后全风化花岗岩改良土路基的动态特性及沉降变形规律。试验结果表明,长期循环加载下全风化花岗岩改良土路基动态指标及工后沉降变形量等均满足设计要求,可用作高速铁路的基床底层及路堤本体填料。

全风化花岗岩抗剪强度影响因素分析

研究了香港全风化花岗岩三轴抗剪强度指标凝聚力c、内摩擦角?同微结构及成分的关系,指出微结构的特点决定了强度特点,?值主要由其石英与长石总含量和颗粒中大于0.5mm的含量所控制,而c值的影响因素复杂性决定了其试验结果的离散性。通过研究c,?值与应变之间的关系,说明摩擦力在强度中占的比重大,并能够进一步解释c值结果的离散性大的原因。

全风化花岗岩加固特性注浆模拟试验

针对全风化花岗岩自稳能力差、遇水极易软化崩解等特点,依托广西均昌隧道帷幕注浆灾害治理工程,设计全风化花岗岩注浆模拟试验,通过改变注浆压力,对被注介质单轴抗压强度、抗剪强度、渗透系数、崩解率等参数进行测定,研究注浆对全风化花岗岩地层强度特性和水理特性的影响机制.试验结果表明:全风化花岗岩地层中,注浆以劈裂模式为主;随着注浆压力的提高,主浆脉扩展厚度不断提高,被注介质的劈裂区(含浆脉)及压密区(不含浆脉)的单轴抗压强度和抗剪强度均显著增长;在注浆压力为2.0,MPa时,劈裂区抗压强度提高了152.4%,,抗剪强度(σ_n=200 kPa)提高了348.6%,,压密区抗压强度提升71.4%,,抗剪强度(σ_n=400 kPa)提升了149.6%,;注浆加固后被注介质渗透系数大幅降低,水稳定性显著提高.

全风化花岗岩地层单-双液浆加固试验研究

针对全风化花岗岩注浆治理工程中的浆液选型及注浆参数调控问题,通过注浆模拟试验,对水泥浆液和水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)2种浆液的加固效果进行对比分析研究。研究结果表明,单-双液浆在地层中均以劈裂扩散为主,但扩散模式具有显著差异:水泥浆液呈直线式和放射式2种,其主控因素为水灰比;而C-S浆液的扩散模式主要为放射式和网络式,扩散模式受水灰比和注浆压力双因素影响。2种浆液注入地层后,加固体试样抗压强度、抗崩解性均显著增高,根据对加固效果的作用关系可将水灰比分为注浆压力作用区(水灰比为0.80～1.13)和C-S浆液优势区(水灰比为1.13～1.50),水泥浆液多适用于深部高压加固区,C-S浆液多适用于浅部低压加固区。在满足注浆工程要求前提下,C-S浆液加固体压缩可变形性和残余强度比水泥浆液加固体的高,加固地层更为稳定。通过工程现场验证,研究成果对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考和借鉴意义。