干湿循环作用下膨胀岩膨胀特性试验研究

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1、密级：公开中图分类号：TU458硕士学位论文干湿循环作用下膨胀岩膨胀特性试验研究研究生：黄建平导师：高文华教授学科：土木工程研究方向：岩土工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterResearchonswellingcharacteristicofswellingrocksunderwetting-dryingcycleCandidate：HuangJianpingSupervisorandRank：Pro.GaoWenhua干湿循环作用下膨胀岩膨胀特性试验研究学位类型学术型学位作者姓名黄建平作者学号15010202021学科

2、（专业学位类别)土木工程研究方向（专业领域)岩土工程导师姓名及职称高文华教授实践导师姓名及职称高文华教授所在学院土木工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论

3、文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要膨胀岩水敏性很强烈，在湿度和温度变化作用下岩体中形成微裂隙，岩体的整体性下降，物理力学性质也发生显著劣化，危及工程建筑的安全性和稳定性，易引起各种地质灾害。本文以湖南株洲地区的膨胀红砂岩为研究对象，以不同的干燥温度和干湿循环次数作用下膨胀岩的膨胀特性规律以及影响因素为研究目的，通过室内膨胀岩自由膨胀率试验、膨胀应力试验、侧限膨胀率试

4、验、电镜扫描试验和X-衍射试验观试验,较为全面地分析了膨胀岩微观结构和矿物成分、膨胀岩的膨胀特性变化规律以及影响因素。本文的主要研究内容与结论如下：1.通过SEM、EDS、XRD试验，采用数字成像系统、能谱分析、Jade6.0软件等分析方法，分析了膨胀岩的原生空隙与结构、元素含量及矿物成分，并基于上述试验研究了膨胀岩的微观膨胀机理。试验结果为：膨胀岩原生孔隙较发育，呈现出明显的定向排列和局部疏松的特点，且1号样的表面主要为片状结构、2号样的表面主要为呈颗粒状结构；膨胀岩的主要矿物成分为：石英、方解石、长石、云母、高岭石、绿泥石、伊利石、绿脱石、蒙脱石；主要元素为：O、Mg、

5、Al、Si、K、Ca、Fe七种元。2.通过室内膨胀应力试验、侧限膨胀率试验、自由膨胀率试验，分析膨胀岩的膨胀特性时程变化规律。试验结果为：岩石膨胀应力、侧限膨胀率以及自由膨胀率的时程曲线明显分为3个阶段：快速膨胀阶段、减速膨胀阶段、缓慢稳定阶段；膨胀应力、侧限膨胀率以及自由膨胀率增量主要发生在快速和减速膨胀阶段，且增量达到95%以上，而在缓慢阶段的变化量很少。3.随着循环次数的增加，膨胀应力、侧限膨胀率呈现出先增加后逐渐减小的趋势；膨胀应力的试样高度变化量先增大后减小，且在第三次循环时，高度变化量最大；随着循环次数的增加，浸水膨胀试验前试样的高度依次增加；自由膨胀率随着干湿

6、循环次数的增加而逐渐减小。随着干燥温度的升高，膨胀应力、侧限膨胀率、自由膨胀率逐渐增加，且其初始膨胀速度逐渐加快，且从30℃到60℃增加量很小，但从60℃到105℃增加量很大；从30℃到60℃含水率变化的增量较小，而100℃时含水率变化远远高于30℃和60℃的含水率变化量；4.膨胀岩为片状结构，大孔隙率相对较低，表孔隙主要是溶蚀孔隙,产生的膨胀量较大，而颗粒结构，表面孔隙主要是粒间孔隙，大孔隙率相对较高，产生的膨胀量较小。关键词：膨胀岩；干湿循环；膨胀特性；影响因素iAbstractThephysicalandmechanicalcharacteristicsofthesw

7、ellingrockssubjectedtowaterwillproducealargedegreeofchange.Whenhumidityandtemperaturechanged,therockmasswouldformmicro-fissures,itsentityintegritywoulddeclineanditsphysicalandmechanicalcharacteristicswouldalsodeterioration.Itwillmakethesafetyandstabilityofengi