基于膨胀岩侧限膨胀本构关系试验研究及其在红山窑工程中的应用

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1、河海大学硕士学位论文膨胀岩侧限膨胀本构关系试验研究及其在红山窑工程中的应用姓名：范大林申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：阮怀宁20040401摘要膨胀岩问题是工程地质和岩石力学领域中最为复杂的研究难题之一。目前关于膨胀岩的膨胀变形试验和膨胀本构关系的研究已相对较多，但绝大多数成果都是建立在充分膨胀的基础上。膨胀岩的膨胀机理复杂，影响膨胀变形量的因素繁多，找出其中的主要因素，建立合理准确、简洁明了的膨胀本构关系是膨胀变形研究的关键。本文在总结前人研究的基础上，通过大量的室内试验研究、试验资料整理，深入分析探讨了南京红山窑水利枢纽工程区域膨胀岩膨胀变形与上部荷载

2、的关系、膨胀变形与含水率的关系以及膨胀力发展与含水率关系，提出了膨胀岩在侧向约束条件下含水率、上部荷载双重影响时膨胀变形的关系，建立了本构关系并应用于工程。论文主要做了以下几点工作：1_利用自制的膨胀仪，对红山窑膨胀岩进了侧向约束无荷载膨胀试验、侧向约束轴向加压条件下的膨胀试验以及膨胀压力测试。2．利用RMT-150B岩石刚性伺服试验机完成了不同含水率状态的膨胀岩单轴抗压强度试验，分析研究了膨胀岩力学参数随含水率状态的改变规律。3．通过试验资料整理分析，深入探讨了膨胀岩的侧向约束下轴向膨胀变形与含水率之间的关系、轴向膨胀变形与轴向荷载之间关系以及不同始末状态膨胀压力

3、发展规律。4．建立了膨胀岩在侧向约束，轴向加压条件下侧限膨胀应变与含水率、轴向荷载之间的关系。5．用室内试验、现场试验以及南京梅山铁矿膨胀岩侧限膨胀试验的数据对文中提出的侧限膨胀应变关系进行了验证。6．应用本文建立的侧限膨胀应变关系对南京市红山窑水利枢纽部分建筑物建成后可能出现的膨胀变形量进行了预测，并根据预测结果对该工程的地基处理提出建议方案。关键词：膨胀岩膨胀变形试验膨胀本构关系含水率AbstractThedilatationalstrainofswellingrockisoneofthemostdifficultproblemsinthefieldofengi

4、neeringgeologyandrockmechanics．Atpresent，manytestsondilatationalstrainandresearchonswellingconstitutiverelationshipshavebeencarriedout．Howevermostofthesetestsandresearcharebasedonplenteouswatersupply．Becauseofthecomplexswellingmechanismandvariousfactorswhichinfluencethedilatationalstra

5、in，tofindoutthemajorfactorsandtoestablishanaccurateandsimpleswellingconstitutiverelationshipisthekeytoswellingrockresearch．Basedonthelaboratoryswellingexperiments，theinfluenceofwatercontentandtheaxialloadingonthedilatationalstrainandtherelationshipbetweenswellingpressureandwatercontent

6、ofswellingrockinHongshanyaoprojectissystematicallystudiedinthisthesis．Themainresearchworkincludes：1．Byusingtheswelling—odometerwemadeourselves，wehaveperformedlateralrestrictedswellingtestandswellingpressuretest．2．ByusingtheRMT一150Bservorocktestingsystem，wehaveperformeduniaxialcompressi

7、ontestandanalysedmechanicalparameterofswellingpressureatdifferentwatercontents．3．Byanalysingtestingdata，wedoastudyofrelationsbetweenlateralswellingstrainandwatercontent，betweenlateralswellingstrainandaxialloading，andbetweenswellingpressureandwatercontent．4．Alateralrestrictedswellingc