| 题名 | 兰州地区红砂岩物理力学性能及渗透性研究 |
| 作者 | 张艺鑫 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 朱彦鹏 ; 毛志童 |
| 关键词 | 红砂岩 物理力学性能 渗透特性 抽水试验 原位渗水试验 降水措施 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 红砂岩是我国广泛分布的岩石之一,不同地区的红砂岩颗粒组成、矿物组成、化学成分及微观结构各不相同,其物理力学性能和工程力学性质也各不相同。实际工程中,红砂岩因具有软化性、膨胀性、崩解性等不良水理性质易导致工程破坏。现有理论研究及经验通常认为红砂岩地层不具有渗透性,但在兰州地铁车站基坑开挖过程中,基坑深度范围内的红砂岩地层却出现了涌水现象,坑内积水严重不仅对基坑的安全造成了严重危害,还给工程施工带来了极大困难。因此,亟需对兰州地区红砂岩的物理力学性能及渗透特性进行深入研究,进而为该地区基坑工程降排水方法的研究提供一定的依据和指导。本文依托兰州市城市轨道交通1号线东方红地铁车站深基坑工程,从红砂岩物理力学性能的研究出发,借助一系列物理力学试验、渗透试验、现场抽水试验及原位渗水试验,研究红砂岩的渗透特性及其影响因素,分析红砂岩的物质组成及遇水软化崩解的原因;利用ADINA有限元软件对红砂岩地层渗流场进行数值模拟,与试验分析结果进行对比,对红砂岩的物理力学性能及渗透特性进行综合研究。具体研究内容和成果如下:1.通过室内渗透试验、现场抽水试验及原位渗水试验综合得出该地铁站红砂岩的渗透系数（cm/s）量级介于10-410-3之间,水平方向为其主要渗透方向,渗透性等级为中等透水。2.通过室内渗透试验、颗粒级配分析试验及孔隙率等试验的结果,对相同孔隙率下渗透系数与粒径的关系及同一粒径级下渗透系数与孔隙率的关系进行研究,并对其进行线性拟合,拟合结果表明其相关性较好;对不同含水率的红砂岩试样进行了直剪试验,得到其粘聚力与含水率的关系曲线;由相关物理力学试验测得红砂岩的压缩变形模量、软化系数、不均匀系数、曲率系数等数据,为地铁车站红砂岩地层饱和状态下的土压力、地基承载力计算和基坑支护优化提供了依据。3.通过电镜试验观察红砂岩的微观结构,分析其胶结形式及红砂岩地层具有显著渗透性的原因。研究发现,红砂岩中有较多易溶盐颗粒,呈块状分布,密实度较差,颗粒之间具有较大空隙,且颗粒与孔隙之间存在大量胶结物,遇水后胶结作用下降使得岩体强度降低,导致红砂岩具有透水性。4.根据现场抽水试验实测数据,通过对各井降深随时间变化曲线、各井降深及累计降深随抽水量变化曲线的研究,得出以下结论:当抽水井抽水量为2.41m3/h时,抽水有效影响范围为12m,渗透系数k为0.251m/d。根据研究结果提出以下降水改进措施:针对卵石层、砂岩层均有大量地下水赋存的地质条件,先进行坑外降水,降低坑内外水头差,再进行坑内降水,用真空泵在坑内小厚度、小范围降水,采取边降水边开挖的施工方式。5.通过有限元软件建立原位渗水试验模型和红砂岩砂坝模型,对原位渗水试验渗流问题进行数值模拟分析,了解红砂岩砂坝浸润面位置、水头分布及渗流场分布情况;对比分析了不同水头下红砂岩砂坝的渗流作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 74 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94156]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张艺鑫. 兰州地区红砂岩物理力学性能及渗透性研究[D]. 2018. |
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