论含水率对膨胀泥质粉砂岩抗剪强度影响探究

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1、论含水率对膨胀泥质粉砂岩抗剪强度影响探究　　摘要:吸水率共有两种表示方法,即质量吸水率、体积吸水率。前者指的是当材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数；后者指的是当材料吸水饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料体积的百分数。本文以某区域红山窑水利枢纽工程中原状膨胀泥质粉砂岩为例，分析研究了吸水率对膨胀泥质粉砂岩抗剪强度的影响。关键词：吸水率；泥质粉砂岩；抗剪强度；膨胀Abstract:theabsorptionrateofatotaloftwomethods,namely,waterabsorptio

2、nvolumewaterabsorption.Theformerreferstowhenthematerialwhensaturatedwithwater,thewaterabsorbedbythemasspercentageofdrymaterialquality;thelatterreferstowhenthematerialwhensaturatedwithwater,thewaterabsorbedbythevolumepercentageofdrymaterialvolume.Inthispaper,a

3、regionalHongshanyaohydro-junctionprojectZhongyuanshapeexpansionpeliticsiltstoneasanexample,analyzedtheeffectofwaterabsorptiononshearstrengthofexpansiveclaysiltstone.6Keywords:waterabsorption;muddysiltstone;shearstrength;expansion中图分类号：U416.1+67文献标识码：A文章编号：209

4、5-2104（2013）该工程中的泥质粉砂岩在枢纽与建筑物中属于核心持力层，蒙脱石含量大概在百分之十五到百分之二十五之间，经过初步判定，其是一般膨胀岩，存在着较为特殊的力学特性。在我国所开展的膨胀岩的研究工作中通常对膨胀和收缩即变形性质方面的研究尤为重视。其实，膨胀岩具有的力学特性以及分布的普遍性直接决定了对膨胀岩的强度特性进行研究具有重要的现实意义。具有的抗剪强度不仅涵盖了一般岩石的特性，而且，还有着一般岩石不具备的特性，最终形成了一种典型的强度变化特性。怎样对膨胀岩的强度特性加以了解与合理研究，这已经成为了我

5、们现阶段所关心的重点话题。1采用的实验方法主要对不同吸水率状态下膨胀岩的剪切强度特性进行了一番研究，通过实践得出了各吸水率状态下的膨胀岩剪切强度参数，即内摩擦ψ，粘聚力C。本工程主要通过RMT-150B6多功能刚性岩石伺服试验机进行剪切试验，这一系统具有完整的试验功能，实际操作简单，有着较高的自动化程度，运用先进的计算机进行控制。试验共分为四组，每一组代表的是不同的吸水率状态，每组具体试样十二个，在四种压力作用下开展剪切试验。结合实际提供的原膨胀岩岩芯情况，首先把其截成ψ70mmx（125-145）mm的试件，再

6、放置于150mmx150mmx150mm的模子中间，并浇筑型号为C30的混凝土，最后，一个150mmx150mmx150mm的试件形成。当养护时间达到二十八天后，进行直剪试验。实际剪切时主要使用的是位移控制模式，剪切速率达到了每秒0.2mm。预估出破坏过程中可能发生的最大位移，据此当做位移的上限值。通过相应的速率施加一定的法向荷载，保持在不变状态下，同时，还要施加一定的水平荷载，一直到试件剪坏。2对实验数据的分析2．1膨胀岩抗剪强度本文的试验共分为四组，每一组代表的是不同的吸水率状态，分别对每组十二个试件施加了1

7、00kPa、300kPa、400kPa、600kPa这四种法向压力，将各个法向压应力下的每个试件的剪切强度取均值当做了此法向压应力下的剪切强度。通过实验得出不同吸水率下的膨胀岩原岩的抗剪强度及其参数详见下表1。表1膨胀岩抗剪强度表2．2膨胀岩强度与其状态的关系6通过试验后得出四组膨胀岩样的平均含水率是6.0%，7.0%、8.0%、9.0%。试验过程中看出，膨胀岩所具有的抗剪强度指标对含水率有着很高的依赖性，当吸水率不断增加时，其的粘聚力、内摩擦角均会进一步降低。同时还得出随着含水率的增加，对粘聚力的影响要比对内摩

8、擦角影响大，并且，吸水率变化情况越大对其造成的影响就会越发的明显。使用线性回归分析计算出了膨胀岩的粘聚力c及内摩擦角ψ和吸水率ω间存在着较好的对数关系，lgc与lgψ及含水率ω间呈直线相关，相关方程式为：ψ=-10.144lnω+51.746；c=-105.31lnω+320.51；lgc=2.515-0.064ω；lgψ=1.604-0.015ω。实验过程中得出，膨胀岩