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水热综合作用下钙芒硝盐岩强度等参数的衰减规律研究

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工程地质学报 2022年第4期30卷 1019-1027页

作者：周其健郭永春屈智辉郑立宁许福周谢强西南交通大学中国成都610031 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司中国成都610093 中国水利水电第七工程局有限公司中国成都610213

为了研究钙芒硝盐岩在水热综合作用下强度等参数的衰减规律,通过自行研制的实验装置,模拟了钙芒硝盐岩在30~70℃温度的蒸馏水中的浸泡实验。在浸泡40d过程中,测试了钙芒硝盐岩的单轴抗压强度、弹性模量、纵波波速、破坏模式等参数,总结... 详细信息

为了研究钙芒硝盐岩在水热综合作用下强度等参数的衰减规律,通过自行研制的实验装置,模拟了钙芒硝盐岩在30~70℃温度的蒸馏水中的浸泡实验。在浸泡40d过程中,测试了钙芒硝盐岩的单轴抗压强度、弹性模量、纵波波速、破坏模式等参数,总结了浸水前后钙芒硝盐岩参数随时间、温度的变化规律;通过偏光显微镜对比观察了在浸泡前后钙芒硝盐岩微观结构的变化特征;分析了成分、结构、时间、温度等因素对钙芒硝盐岩强度等参数衰减的影响。研究结果表明:(1)钙芒硝盐岩强度随浸泡时间的增加衰减剧烈。浸泡7d后,钙芒硝盐岩强度衰减为初始强度的50%~72%。浸泡30~40d后,钙芒硝盐岩强度衰减至初始强度的10%以下。(2)钙芒硝盐岩在长时间的浸泡过程中,主要是其中的可溶成分的溶解、溶蚀作用导致了钙芒硝盐岩结构的劣化。(3)在实验温度(30~70℃)范围内,钙芒硝等矿物的溶解过程大致经历了溶解度先增大后减小的过程,钙芒硝盐岩强度存在先减小后增大的变化,但在相同浸泡时间下各浸泡温度间强度差值小于初始强度的10%,钙芒硝盐岩强度随浸泡温度(30~70℃)变化不大。论文研究成果深化了盐渍岩土,尤其是钙芒硝盐岩水岩相互作用的认识,同时也为盐渍岩土工程问题提供了理论参考。

关键词：钙芒硝盐岩强度衰减盐岩盐渍岩土水岩相互作用

生物活动和水动力作用导致黄河口沉积物非均匀化研究

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生物活动和水动力作用导致黄河口沉积物非均匀化研究

作者：周其健中国海洋大学

学位级别：硕士

本文依托国家自然科学基金项目面上项目“生物活动导致黄河口沉积物固结非均匀化研究”(项目号:40472137)开展工作,在黄河口周边及刁口地区的野外调查,包括研究区生物活动统计、海底表层沉积物采集、海床强度测试,获得大量数据,结合前... 详细信息

本文依托国家自然科学基金项目面上项目“生物活动导致黄河口沉积物固结非均匀化研究”(项目号:40472137)开展工作,在黄河口周边及刁口地区的野外调查,包括研究区生物活动统计、海底表层沉积物采集、海床强度测试,获得大量数据,结合前期研究结果,从4个方面研究生物活动和水动力作用导致黄河口沉积物非均匀化:(1)在黄河口周边地区,研究不同种类生物活动导致沉积物的非均匀化;(2)选择典型研究区刁口区,研究同种生物不同发育程度下,沉积物非均匀化;(3)在刁口研究区通过对直立堤前海床和自由滩面海床沉积特性的测试分析,研究水动力条件导致沉积物非均匀化;(4)对黄河口四条测线上生物活动和水动力条件的分析,研究生物和水动力耦合作用下沉积物非均匀化形成模式。黄河口周边潮滩地区生物活动发育,生物活动与水动力作用是改变沉积环境的重要因子。黄河口沉积物主要成分是粉土,具有很大的特殊性。黄河口生物种类和数量在横向尺度和纵向尺度空间具有很大的差异性,生物活动的这种差异性诱发了沉积物沉积的非均匀化:软体动物发育的潮滩表层疏松、沉积物粒级相对均匀;双壳动物发育的潮滩滩面附着生物壳,下部存在相对硬层;生物活动发育的潮滩较生物活动不发育的潮滩滩面粗糙度大,沉积物粒度细化,表层强度大,下部强度小。黄河口潮滩在不同的水动力作用下表现出不同的沉积特性,在直立堤前形成垂直的硬层,在自由滩面上则形成高强度团块。通过数值模拟和现场振动试验的分析,沉积物这种非均匀化形式,是由于生物洞穴的存在,在水动力作用下细颗粒物流化固结的结果。黄河口潮滩沉积物具有显著的非均匀化沉积特性,通过对黄河口周边200m测线海床强度特性分析认为这种非均匀化是生物和水动力耦合作用的结果。新近沉积的黄河口潮滩沉积物相对均匀,随着沉积时间的推移逐渐的非均匀化;非均匀化的模式因水动力和生物活动的不同而不同。

关键词：黄河口沉积物生物活动水动力粉质土非均匀化

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地热系统作用下红层软岩力学性能试验研究

岩土力学 2020年第10期41卷 3333-3342页

作者：周其健马德翠邓荣贵康景文祝全兵西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司四川成都610051 中冶成都勘察研究总院有限公司四川成都610023 中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610213

地热能源是目前绿色建筑的发展趋势,但红层软岩分布地区出现的系列建筑地基病害问题与地源热系统关系尚不清楚。依托成都某建筑群事故调查项目,研究了有无地热系统作用下泥岩、石膏岩的工程特性,并基于室内试验模拟,研究了不同加热方式... 详细信息

地热能源是目前绿色建筑的发展趋势,但红层软岩分布地区出现的系列建筑地基病害问题与地源热系统关系尚不清楚。依托成都某建筑群事故调查项目,研究了有无地热系统作用下泥岩、石膏岩的工程特性,并基于室内试验模拟,研究了不同加热方式、不同温度及不同浸水时间等因素下岩石宏观力学特性和微观结构特征。结果表明:(1)同一场地有无地热系统对岩石力学性质影响甚微,但有地热系统时岩体中裂隙发育数量明显增多,累积张开度明显增大;(2)随着浸泡时间增加,泥岩最大含水率可达30%以上,石膏岩含水率超不过15%,泥岩浸水软化效应较石膏岩显著,二者力学指标随含水率增加呈负指数型下降,石膏岩因晶粒大小不同,离散性大;(3)天然状态下石膏岩呈脆性破坏,泥岩呈延性破坏,石膏岩水岩界面溶蚀作用效应显著,随着石膏岩由表及里溶蚀加剧,温度变化效应对岩体内生裂隙萌发起一定促进作用;(4)在20~50℃温度变化范围内,石膏岩抗压强度随温度呈抛物线变化,而泥岩单调升高;(5)地热管与岩体间填筑不密实容易形成渗水通道,改变水动力条件,动水作用下使石膏岩裂隙及软弱夹层溶蚀加剧,形成更大空洞,从而诱发沉降。

关键词：泥岩石膏岩地热系统试验研究建筑下沉

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兰州红砂岩极限承载力深度修正方法试验研究

地下空间与工程学报 2020年第1期16卷 141-148页

作者：李凯甜邓荣贵周其健西南交通大学土木工程学院成都610031 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司成都610052

兰州地区红砂岩处于泥质胶结和极弱的钙质胶结状态,由于该层砂岩具有半成岩的特性,其极限承载力的深度修正与一般土体和岩体不同。本文结合实际工程对半胶结红砂岩的极限承载力深度修正方法进行探究,通过对不同的压板面积、不同的试验... 详细信息

兰州地区红砂岩处于泥质胶结和极弱的钙质胶结状态,由于该层砂岩具有半成岩的特性,其极限承载力的深度修正与一般土体和岩体不同。本文结合实际工程对半胶结红砂岩的极限承载力深度修正方法进行探究,通过对不同的压板面积、不同的试验深度、不同超载条件下平板载荷试验和剪切试验的试验结果进行统计分析发现:载荷试验因差异性局部破坏,容易低估其岩基极限承载力,不能完全反映其承载特性;红砂岩峰值抗剪强度和残余抗剪强度随正应力有增大趋势,但残余抗剪强度在增大到一定程度后趋于稳定;根据岩基的初始围压以及初始应力可对其极限承载力进行深度修正,但不能等效于砂土;本文中提出的修正后的Vesic公式能对胶结状红砂岩的极限承载力进行较好的预测。

关键词：红砂岩极限承载力强度半成岩深度修正

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黄河口潮滩粉土体固结非均匀性研究

岩土力学 2006年第7期27卷 1147-1152页

作者：周其健贾永刚马德翠单红仙刘红军中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266003

通过分析直立堤前海床地貌和深度剖面方向贯入强度特性及相邻自由海床剖面方向贯入强度特性,研究了黄河口潮滩粉土体动力响应的非均匀性。研究发现:沿海床剖面不仅存在水平硬层,同时也存在竖直硬层,且竖直硬层与水动力条件有关。结合现... 详细信息

通过分析直立堤前海床地貌和深度剖面方向贯入强度特性及相邻自由海床剖面方向贯入强度特性,研究了黄河口潮滩粉土体动力响应的非均匀性。研究发现:沿海床剖面不仅存在水平硬层,同时也存在竖直硬层,且竖直硬层与水动力条件有关。结合现场循环冲击荷载试验和直立堤前多孔介质海床数值模型,解释粉土海床非均匀性形成的机制:由于粉土体中细小无黏性颗粒在波浪作用下逐渐脱离土骨架,在土体中缓慢流动汇聚,在后期波浪改造累积作用下固结排水强度增大,形成强度不同的地带,导致土体动力响应的非均匀性。

关键词：黄河口非均匀性波浪硬层

成都地区中等风化泥岩地基承载力取值试验研究

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岩土工程学报 2021年第5期43卷 926-932页

作者：郑立宁陈继彬周其健冯世清罗益斌沈攀中国建筑西南勘察设计研究院有限公司四川成都610052 中建地下空间有限公司四川成都610073 中国人民解放军陆军工程大学江苏南京210007 西南交通大学四川成都611756

成都地区分布着俗称"川中红层"的中等风化泥岩,规范DB51T5026建议此类泥岩地基承载力特征值fa按岩石单轴抗压强度frk折减法确定,建议取值500~1000 kPa,而实践证明计算方法合宜性差且建议值偏低,但是更为合理的取值研究至今鲜有突破。通... 详细信息

成都地区分布着俗称"川中红层"的中等风化泥岩,规范DB51T5026建议此类泥岩地基承载力特征值fa按岩石单轴抗压强度frk折减法确定,建议取值500~1000 kPa,而实践证明计算方法合宜性差且建议值偏低,但是更为合理的取值研究至今鲜有突破。通过对24个场地约100个原位平板载荷试验与同条件岩石单轴抗压强度试验工程案例进行对比分析,讨论了成都地区中等风化泥岩fa计算公式中ψ值取值及其与fa的相关关系。然后,依托成都高新区在建的某超高层建筑项目,进一步联合原位平板载荷试验(9组)和旁压试验(17孔),探讨了中等风化泥岩地基承载力取值影响因素及旁压实施的可行性。研究结果表明:成都地区中等风化泥岩地基承载力特征值fa普遍在1500~2500k Pa区间,折减系数呈现出随单轴抗压强度增加而递减的趋势,一般为0.37~0.7;对于相似性状的泥岩,平板载荷试验、钻孔旁压试验确定的泥岩fa可互为印证,试验值受承压板直径影响不显著。研究成果建议了成都地区中等风化泥岩地基承载力取值,同时提出了以单轴抗压强度或旁压试验结果作为设计依据的建议,实践证明其具有较强的适用性,对充分发挥红层软岩承载力具有一定的工程意义。

关键词：中等风化泥岩承载力单轴抗压强度载荷试验旁压试验

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红层软岩变形特性及基床系数取值试验研究

土木与环境工程学报（中英文） 2020年第4期42卷 60-66页

作者：周其健郑立宁邓荣贵陈继彬罗益斌西南交通大学土木工程学院成都610031 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司成都610052

岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关,合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托,针对建筑物持力层中风化泥质软岩,在井下平洞内进行不同压板尺寸和形状的... 详细信息

岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关,合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托,针对建筑物持力层中风化泥质软岩,在井下平洞内进行不同压板尺寸和形状的平板载荷试验,并取得原位试样进行室内岩块单轴抗压强度、常规三轴压缩试验和直接剪切试验,根据室内及原位试验资料分析了岩体单轴抗压强度、弹性模量、承压板尺寸与基床系数的关系。结果表明:地基基床系数具有随地基岩石单轴抗压强度增加而增加的趋势;较小承压板试验数据离散性较大,较大压板试验数据离散性较小;如果红层软岩基床系数按照规范建议的黏土或砂土经验公式进行修正,会引起较大误差;红层软岩(中等风化泥岩)地基的基床系数与载荷板尺寸间呈双曲线型经验关系,据此建议对建筑物红层软岩地基基床系数进行修正;对红层软岩采用500 mm方形承压板试验获取的基床系数离散性较小。

关键词：红层软岩变形基床系数平板载荷试验地基

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生物活动对海床沉积物工程地质特征改造研究

工程地质学报 2005年第1期13卷 49-56页

作者：贾永刚周其健马德翠中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266003

底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它对沉积物的二次改造作用非常重要。本文以黄河三角洲钓口区潮滩为研究对象,研究了不同生物密度对沉积物工程地质特征的改造,包括滩面形态、沉积物强度、以及沉积物颗粒大小的改变。... 详细信息

底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它对沉积物的二次改造作用非常重要。本文以黄河三角洲钓口区潮滩为研究对象,研究了不同生物密度对沉积物工程地质特征的改造,包括滩面形态、沉积物强度、以及沉积物颗粒大小的改变。在此基础上探讨了生物活动与滩面凹坑,沉积物强度非均匀性以及研究区浮泥之间的关系。

关键词：沉积物工程地质特征海床改造作用潮滩生物活动浮泥生态系统河口非均匀性

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黄河三角洲粉质土的动模量和阻尼比试验研究

工程地质学报 2005年第3期13卷 353-360页

作者：马德翠单红仙周其健中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266003

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究.研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一... 详细信息

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究.研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一化剪模比和阻尼比的影响均较显著,相比粘粒含量的影响不大.通过与Seed建议的砂土及饱和粘土的G/Gmax～γ曲线和λ～γ曲线进行对比,结果显示研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性.采用修正了的Hardin-Drnevich模型和对数模型分别对G/Gmax～γ曲线和λ～γ曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/Gmax～γ/γr关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨.

关键词：黄河三角洲粉土动模量阻尼共振柱动三轴