土岩接触复杂地层中接触面力学性质研究

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1、第41卷第17期人民长江Vo1．41．No．172010年9月YangtzeRiverSep．，2010文章编号：1001—4179(2010)17—0016—03土岩接触复杂地层中接触面力学性质研究张朝晖，娄宗科(1．西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100；2．杨凌职业技术学院交通与测绘工程学院，陕西杨凌712100)摘要：为了探讨在土、岩地层中隧道工程施工引起的塌方问题，以宝天高速公路隧道工程为例，通过室内常规土的物理力学性质指标测试，土、岩接触面直剪试验，研究了土、岩接触地层中接触面的力学性质，得到不同含水率、不同固结压

2、力下土、岩接触面的抗剪强度参数。研究表明：①土、岩接触面中岩侧具有一定阻渗作用；②随着含水率的增大，土、岩接触面的粘聚强度减小，而摩擦强度变化较小。关键词：土、岩接触地层；接触面；力学性质；粘聚强度；摩擦强度中图法分类号：TV135文献标志码：A件、方式、规模及特征等。地下工程是典型的岩1概述土工程，它一般会穿过众多的结构面，而结构面对围岩土、岩接触面是一种特殊的结构面，一般的结构面稳定性和围岩质量的影响相当大。在山西离军高速公是指在同一地层条件下的不连续面，而土、岩接触面是路隧道的施工中发现，在土、岩接触地层中开挖时容易两种不同地层组合的结构

3、面。地层中存在的各种类型发生塌方事件，而在宝天高速公路黑岭隧道施工中土、结构面是控制隧道围岩稳定的关键因素-33。1978岩接触地层围岩也有较大的变形。由于土、岩接触面年国际岩石学会实验室和野外标准化专门委员会提出段地层区，岩土性质较差，容易出现塌方，本文通过室了《对岩体结构面定量描述的推荐方法》[43，其中规定内试验对工程中的土、岩接触面力学和变形性质进行了结构面的10个描述指标，包括结构面产状、抗压强研究。度、间距、充填情况、渗流、组数和块体大小等。王思敬2宝天高速公路隧道工程实例院士据地质成因将结构面分为：①沉积结构面，为整合层面、软弱夹

4、层及不整合面；②火成结构面，为原生宝天高速路段隧道，是宝鸡到天水高速公路的主冷凝节理、流层、火成岩与围岩的接触面；③变质结构线段途径的地下段，位于陕甘交界的秦岭山区，地形相面，为片理、叶理及软弱片理面；④构造结构面，为节对高差较大，山顶海拔一般在1000～1400m之间，为理、断层、劈理；⑤次生结构面，卸荷裂隙、风化裂隙、中低山一低山区地貌特征。山区植被稀少，隧道处高次生粘土层及裂隙夹泥等。其中断层、沉积结构面、火程介于629．70～1035．46m之间，隧道最大埋深成结构面等的规模有大有小，大的可达数百千米；而变294．02m。路线所经区域属

5、于黄河流域渭河水系，其质结构面、次生结构面、构造结构面中的节理、劈理一大部分路段又沿渭河干流布设。般规模较小。隧道区上覆第四系上更新统风积黄土(Q)、下实践表明，工程岩体的变形破坏一般受结构面控伏基岩为白垩系砂砾岩(K)及印支期花岗岩。其特征制，结构面的分布、特征及组合关系是岩体稳定的内在如下：因素，它决定岩体的稳定程度、可能变形破坏的边界条(1)第四系上更新统风积黄土(Q)。浅黄色，收稿日期：20l0—03—25作者简介：张朝晖，男，讲师，硕土研究生，主要从事道路材料的教学研究工作。E—mail：zzhgmj@163．eom通讯作者：娄宗科，

6、男，教授，主要从事水工材料与结构研究。E—mail：slxlzk@163．corn第l7期张朝晖，等：土岩接触复杂地层中接触面力学性质研究17土质均匀，具垂直节理及大孔隙，含少量钙质结核，上泥的胶结砂土(砂岩原状密度较大，重塑后很难在已部0．30m为耕植土，含植物根系，稍湿，硬塑一半坚有的条件下达到其干密度，试验砂土采用土样干密度硬，据土工试验分析成果，非湿陷性土层0．60～进行控制外加5％的水泥使其接近原状强度)，上层1l8．50m，隧址区分布较广。em为重塑黄土，按不同含水率采用压样仪压实。(2)白垩系砂砾岩(K)下伏于第四系下，按其风3．

7、3试验方法化程度可分为全一强风化两类。①全强风化砂砾岩所有室内试验操作均按《土工试验方法标准》GB／(K)。浅红一棕红色，原岩结构完全破坏，岩体风化成T50123—1999进行。散体状，岩芯成土柱状，手捏易散，遇水易软化，密实，(1)含水率试验。试验采用烘干法，将原状土切层厚19．60～64．0m。②强风化砂砾岩(K)。浅红一削均匀后，取适量土样置于铝皮盒中，用电子秤秤出湿棕红色，原岩结构部分破坏，节理裂隙发育，岩体破碎，土质量。再将盒置于恒温105cC～110℃的烤箱中，烘岩芯成碎石状，捶击易碎，极密实，层厚1O．90～烤至恒重，测出烘烤后的

8、干土质量。21．40m，岩芯采取率75％，R9D=60％。含水率计算公式：3试验方案与方法09=(mo／md一1)×100(1)式中，含水率，％；m。