摘要：随着我国城市轨道交通技术的发展与交通需求的日益提高,国内大中型城市对地铁建设的呼声愈来愈高,而联络通道作为地铁区间的必要结构,其修建难度与区间地质关系密切,一般需要配合冻结法等地层加固技术进行施工。红砂岩地层遇水后工程性质极差,采用冻结法修建联络通道时理论及经验尚不成熟。以兰州轨道交通1号线为例,对红砂岩地层内单管冻结温度场问题进行了研究,提出了改进的单管稳态冻结温度场计算公式,并结合数值模拟结果探讨了红砂岩地层单管冻结瞬态温度场计算公式和稳态温度场计算公式的适用性。结果表明:随着时间的增加,瞬态温度场逐渐接近与其具有相同冻结锋面半径的稳态温度场,当时间取某一极大值时,两场的分布形式将一致。瞬态温度场计算公式具有较高的可靠性,因此在研究某些简单的实际工程时可采用此公式进行数值求解。稳态温度场计算公式可以看作瞬态温度场公式的特殊形式,可以配合冻结壁厚度的经验取值,实际的可靠度也较高。

摘要：铁路路基建设需要经过泛红砂岩地区,红砂岩路基的稳定性对列车安全起到至关重要的作用。为研究列车荷载对红砂岩粗粒土动力特性以及颗粒破碎的影响,采用室内大型动静三轴试验系统,开展动力荷载下的红砂岩试样动力响应测试,分析了粒径大小、加载次数对轴向应变、动力软化以及颗粒破碎的影响。根据动力破碎三轴试验结果,构建了动力作用下的颗粒破碎模型,并对模型进行了验证。研究结果表明:在加载次数一定的条件下,颗粒粒径越大对应的轴向应变越大;颗粒粒径越小,越早完成颗粒破碎及土体结构调整。粗粒土软化曲线呈半对数关系,颗粒粒径越大,软化系数越小。动力荷载下,大粒径颗粒主要演化为下一级粒径颗粒和细小粒径颗粒,破碎形式为研磨,存在一个极限破碎级配。根据动力破碎试验建立了动力破碎的概率密度函数f,构建了动力条件下的颗粒破碎模型。该模型能够较好的模拟动力作用下的颗粒破碎过程。Marsal颗粒破碎率Br与颗粒破碎模型中的死亡率Ps-t呈线性关系。研究结果能为铁路路基工程相关设计提供一定的理论参考价值。

摘要：高速公路中红砂岩切方边坡失稳普遍存在。通过对两条高速公路边坡的调查研究和整治设计可以看出,边坡失稳主要与砂岩层面顺坡向、风化及节理发育程度有关外,还与地表形态、地表水下渗条件等密切有关。分析这些因素,为以后类似边坡工程积累经验,减少边坡开挖造成滑坡,对从事类似工程的设计施工,监理人员有参考作用。

摘要：为了明确干燥和饱水红砂岩剪切强度、剪切储能与剪应变特征,在岩石剪切试验系统进行了不同法向应力作用下干燥和饱水红砂岩剪切试验,详细分析了法向应力和饱水作用对红砂岩剪切强度、剪切应变能密度和剪应变的影响规律。结果表明:剪力-剪切位移曲线,干燥状态线性段明显,饱水状态屈服段明显,法向应力在10 MPa~20 MPa,剪切强度和剪切位移增加显著,法向应力在20 MPa~40 MPa切向位移变化很小;压剪应力状态下的粘聚力和内摩擦角明显低于三轴压缩应力状态下的粘聚力和内摩擦角,饱水使三轴应力路径下的粘聚力和内摩擦角都弱化,而压剪应力路径下只对内摩擦角弱化。法向应力小于20 MPa时,剪切强度劣化率随法向应力的增加线性增大,法向应力在20 MPa~40 MPa时,剪切强度劣化率在一定值上下波动。峰值剪切应变能密度与法向应力之间存在良好线性变化规律,随法向应力增大,饱水对峰值剪切应变能密度的影响增加。干燥和饱水红砂岩峰值剪切应变能密度分别趋于定值1.4579 MJ/m3和1.0033 MJ/m3,饱水使峰值剪切应变能密度的劣化率趋于31.18%。根据峰值剪应变随法向应力的变化规律,构建了干燥和饱水红砂岩剪应变经验强度准则。所得成果对红砂岩工程设计及工程稳定性分析具有一定参考价值。

摘要：红砂岩粗粒土具有易破碎性,在动力荷载反复作用下会发生颗粒破碎,导致路基产生明显的工后沉降。针对红砂岩粗粒土颗粒破碎的特点,采用室内动三轴试验仪进行了不同工况下的动力荷载试验,研究了动弹性模量、动弹性应变与粒径大小之间的关系,以及颗粒破碎率与颗粒形状系数变化率的关系。根据试验材料的动力破碎特性,构建了考虑颗粒破碎的累积变形模型,并对模型进行了修正。研究结果表明:颗粒粒径越大,动弹性应变越大,动弹性模量越小;动弹性应变先快速增大后逐渐趋于稳定,动弹性模量随着加载次数的增加不断减小,土体出现应变软化现象。颗粒形状系数变化率变化趋势与颗粒破碎率变化趋势相似,随着加载次数的增加,形状系数值趋近于1。此外,所构建的累积变形模型包含了应力状态参数、物理状态参数和拟合参数,能够较好地描述颗粒破碎状态下的红砂岩粗粒土的累积变形趋势。根据试验数据的反算结果,对累积变形模型的拟合参数进行了确定,便于在实际工程应用中对路基变形进行计算。由于室内试验与工程实践现场工况有一定区别,提出了模型修正系数ψ,提高了模型的预测精度。该研究结果可为红砂岩粗粒土路基设计、施工及运营提供理论依据和工程应用基础。

摘要：通过调查研究朝阳坡平缓泥质粉砂岩滑坡,对其滑坡产生的地质条件、软弱夹层与斜坡和冲沟的关系、软弱夹层的强度指标、裂缝的发展等进行了分析。根据对红砂岩滑坡规律的认识,及时在滑坡发展阶段撤离该地区居民,避免了生命财产的重大损失。平缓红砂岩滑坡的内在因素是软弱夹层及其临空,外在因素是强降雨使其抗剪强度降低。通过实例加深了对滑坡机制的认识,为从事类似滑坡调查和相关工程的科研设计、施工、监理人员提供了参考。

摘要：为了对比临空面与常规工况下的滚刀破岩性能规律,采用实验和仿真相结合的方法,分别开展了两种工况下滚刀切割红砂岩破岩实验和破岩仿真研究,分析了两种工况下岩石破碎状态、滚刀受载以及破岩比能耗等规律.研究结果表明:相比常规工况下滚刀破岩,临空面下滚刀破岩可以提升岩体内部主裂纹扩展能力,促进大块岩碴的形成;同时,临空面工况下的滚刀破岩载荷和破岩比能耗也得到显著改善.临空面下的滚刀破岩总载荷和破岩比能耗约为常规工况下滚刀破岩总载荷和破岩比能耗的66%和3%.研究结果可为TBM高效破岩提供参考.

摘要：与岩石单轴蠕变松弛试验研究相比,多轴的研究结果很少,这一现状的结果是岩石的三维蠕变松弛模型基本是其单轴模型的简单推广,缺乏试验资料的佐证。为了积累宝贵数据,推动岩石多轴蠕变松施模型的发展,利用广东某地的红砂岩开展了以下试验研究:(1)不同围压下岩石的蠕变松弛特性;(2)二向受力状态下岩石的蠕变松弛特性;(3)多轴受力时,饱水和风干状态下岩石蠕变松弛特性的对比。总结、分析试验结果,获取了该种红砂岩多轴蠕变松弛特性的一些基本规律或现象,如:轴压相同时,侧压越高,蠕变量越小;当围压相同、时间相同时,应力σ1越高,则σ1的松弛量也越大。这些结果对于岩石力学的基础研究及现场施工设计均具有较大意义。

摘要：裂隙岩体冻胀现象在富水岩层冻结工程中普遍存在,冻胀力易使得岩体裂隙尖端应力集中而产生新的微裂纹,微裂纹扩展贯通导致岩体发生不同程度破坏。为揭示裂隙岩体冻融损伤演化机制,探究以冻胀力驱动下的岩体裂隙扩展规律,利用超薄型电阻式压力传感器、温度传感器、低温恒温箱组成的冻胀力测试系统对不同冻结速率、不同裂隙尺寸、倾角以及不同边界条件下红砂岩贯通裂隙中的冻胀力进行测试,分析了贯通裂隙中冻胀力演化规律、冻胀劣化机制以及冻胀破坏模式。结果表明:含贯通裂隙试样典型冻胀力演化过程分为初始冻结阶段、迅速上升阶段、卸荷阶段、维持阶段、消散阶段;冻胀作用使得贯通裂隙端部附近出现明显裂纹扩展现象,试样整体呈竖向张拉破坏;贯通裂隙最大冻胀力随隙宽呈单指数函数增长、与温度成线性正相关;冻结过程中,试样边界条件对裂隙冻胀力影响显著,刚性约束边界条件下最大冻胀力达到1.27 MPa,融化过程中,不同边界条件对应不同冻胀力跌落现象;低温条件下贯通裂隙红砂岩冻胀力变化特征与冻胀过程中声发射能量变化规律一致,充分验证了冻胀力对贯通裂隙岩体的损伤劣化作用。研究成果可为裂隙岩体冻胀力理论计算与数值分析、冻融损伤机制、冰-岩耦合特性以及煤矿立井冻结壁设计等提供参考。

摘要：通过岩石的物理力学测试、偏光显微镜以及粉晶X射线衍射等手段测定湘西白垩系红砂岩的基本物理指标和单轴抗压强度、矿物成分、颗粒面积比、堆积密度和颗粒接触率。对红砂岩进行粒度分析,得出其平均粒径和概率累计曲线。分别在烘干、天然和饱和状态对不同岩性的红砂岩进行单轴压缩试验,研究其浸水软化机制,并探讨红砂岩的基本物理指标和微结构参数对其强度和软化系数的影响。研究结果表明:红砂岩单轴抗压强度与孔隙度、饱和吸水率呈指数负相关,与干密度呈指数正相关,与颗粒面积比、堆积密度和颗粒接触率呈线性正相关,而平均粒径对其影响不大。当黏土矿物含量>25%时,单轴抗压强度和软化系数随着黏土矿物含量的增大而减小。通过多元回归分析,得出颗粒面积比和饱和吸水率是影响单轴抗压强度的显著变量,并建立其与红砂岩单轴抗压强度和软化系数相应的二元回归方程。