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广西地区炭质岩基本物质组成及其对崩解特性的影响

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工程地质学报 2023年第5期31卷 1588-1596页

作者：邵羽米德才叶琼瑶唐正辉刘先林广西交通设计集团有限公司中国南宁530029 广西新发展交通集团有限公司中国南宁530029

炭质岩层常作为主要岩层或者夹层频繁出现在广西各时代地层单元中,因其易风化裂碎、崩解软化及工程性质对环境敏感,给广西地区公路工程建设带来诸多复杂问题。通过既有地质资料搜集、野外地质调查、取样测试等研究手段,对广西地区炭质... 详细信息

炭质岩层常作为主要岩层或者夹层频繁出现在广西各时代地层单元中,因其易风化裂碎、崩解软化及工程性质对环境敏感,给广西地区公路工程建设带来诸多复杂问题。通过既有地质资料搜集、野外地质调查、取样测试等研究手段,对广西地区炭质岩的分布及组合特征、矿物组成、有机质特征开展研究,并对炭质岩崩解的影响因素及相应工程措施进行了探讨。研究表明:(1)广西地区炭质岩从新元古界至古近系均有分布,主要包括24个地层单元,其基本物质组成以黏土矿物、石英和碳酸盐岩矿物为主,且有机质含量较高,属于中-高级烃源岩的炭质岩类;(2)炭质岩所含黏土矿物中的伊利石和伊/蒙混层、高含量有机质以及硫化物是炭质岩在自然暴露状态下发生崩解的主要物质因素;(3)炭质岩边坡发生崩解的主要原因可分为4类:构造活动、黏土矿物的吸水膨胀性和受热脱水性、有机质和还原性矿物氧化分解反应、自然因素的影响。相关研究成果可为炭质岩地区边坡工程、隧道工程及路基工程的设计施工及处治工作提供重要参考。

关键词：炭质岩矿物组成有机质崩解影响因素

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炭质岩与砂浆粘结强度试验研究

西部交通科技 2023年第11期 62-64,132页

作者：黄彬华莫鹏骆俊晖广西交建工程建设集团有限公司广西南宁530029 广西北投交通养护科技集团有限公司广西南宁530201

为研究炭质岩与砂浆接触面力学特性,文章选用5种炭质岩(BS、LZ-1、LZ-2、ND、ZL)与3种强度砂浆(M25、M30、M35),开展浆体与炭质岩的界面力学性质试验,分析同一强度砂浆与不同炭质岩锚固段剪切曲线特性、不同养护时间的砂浆与炭质岩锚固... 详细信息

为研究炭质岩与砂浆接触面力学特性,文章选用5种炭质岩(BS、LZ-1、LZ-2、ND、ZL)与3种强度砂浆(M25、M30、M35),开展浆体与炭质岩的界面力学性质试验,分析同一强度砂浆与不同炭质岩锚固段剪切曲线特性、不同养护时间的砂浆与炭质岩锚固段抗剪特性。结果表明:随着炭质岩与砂浆界面粘聚力的减小,内摩擦角逐渐增大;砂浆强度的增加使得炭质岩与砂浆的剪切强度增加,但砂浆M30变为砂浆M35对其增幅影响较小;不同养护时间的砂浆与炭质岩锚固段抗剪特性具有一定的规律,可取样质岩胶结面的力学特性较好,在工程中推荐使用M30砂浆。

关键词：炭质岩砂浆剪切试验

基于改进Weertman模型的炭质岩隧道围岩蠕变特性研究

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现代隧道技术 2020年第3期57卷 128-134页

作者：邓胜强骆俊晖米德才张博宇周善雄广西交通设计集团有限公司南宁530029 广西河百高速公路有限公司南宁530029 广西北部湾投资集团有限公司南宁530029

炭质岩隧道围岩变形具有量值大、变形快且持续时间长、受开挖扰动大及蠕变变形等特点,是炭质岩隧道施工所面临的关键技术难题。基于此,文章以广西河百高速公路炭质岩隧道围岩位移、温度变化情况作为统计依据,将温度与时间建立函数关系,... 详细信息

炭质岩隧道围岩变形具有量值大、变形快且持续时间长、受开挖扰动大及蠕变变形等特点,是炭质岩隧道施工所面临的关键技术难题。基于此,文章以广西河百高速公路炭质岩隧道围岩位移、温度变化情况作为统计依据,将温度与时间建立函数关系,引入Weertman蠕变模型,从机理上研究温度随时间变化下围岩的蠕变特性,揭示炭质岩隧道围岩蠕变机制及发展规律。结果表明:在不考虑渗压条件下,改进Weertman模型能有效计算分析及预测温度随时间变化下炭质岩隧道围岩的蠕变发展规律,对炭质岩隧道设计、施工和运维具有指导意义。

关键词：隧道炭质岩蠕变温度效应 Weertman改进模型

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强降雨下炭质岩滑坡群形成机制及治理研究

西部交通科技 2022年第5期 36-39页

作者：查俊龚文宗李耀华广西交通设计集团有限公司广西南宁530029

滑坡地质灾害是山区高速公路主要病害之一。文章以广西三柳高速公路柳城互通滑坡群处治工程为例,系统地介绍了炭质岩滑坡群的特殊工程地质特征、发展演化过程、成因机制、稳定性分析方法及工程处治措施,对国内炭质岩区滑坡工程防护与处... 详细信息

滑坡地质灾害是山区高速公路主要病害之一。文章以广西三柳高速公路柳城互通滑坡群处治工程为例,系统地介绍了炭质岩滑坡群的特殊工程地质特征、发展演化过程、成因机制、稳定性分析方法及工程处治措施,对国内炭质岩区滑坡工程防护与处治具有一定的借鉴意义。

关键词：滑坡群炭质岩滑坡机制剩余下滑力抗滑桩锚筋桩

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炭质岩锚固段抗剪强度特性研究

炭质岩锚固段抗剪强度特性研究

作者：黎彦三峡大学

学位级别：硕士

随着我国基础建设的高速发展,广西、云南、贵州等地的高速公路和工程建设中出露了大量含有炭化有机质的黑色或灰黑色粘土岩,这些岩石统称为炭质岩,它们具有露天易风化、吸水易软化、受扰动遇水易崩解等难治理的工程特性,特别是炭质岩边... 详细信息

随着我国基础建设的高速发展,广西、云南、贵州等地的高速公路和工程建设中出露了大量含有炭化有机质的黑色或灰黑色粘土岩,这些岩石统称为炭质岩,它们具有露天易风化、吸水易软化、受扰动遇水易崩解等难治理的工程特性,特别是炭质岩边坡工程问题,炭质岩边坡在刚开挖时,炭质岩强度较高,边坡稳定性较好,随着日照和雨水的侵蚀,炭质岩崩解软化,强度降低,边坡稳定性逐渐降低,易引发安全事故。对于炭质岩边坡锚固措施的研究尚不成熟,因此本文以广西柳州片区(LZ1、LZ2)、河池片区(ND、ZL)和白色片区(BS)采集的5种岩样为研究对象,通过室内试验研究了不同类型炭质岩的崩解性差异,设计并试验研究了不同类型炭质岩与不同强度砂浆锚固段的抗剪特性,取得了一定研究成果,对相关的工程项目具有重要的理论支撑和指导意义。首先通过查阅大量文献,分析总结了国内外针对炭质岩物理力学性质和炭质泥岩边坡工程处理措施的相关成果,为本文提供了研究思路。然后分析了广西地区炭质岩的分布特征以及柳州片区、河池片区和白色片区的炭质岩工程地质特征,并进行现场完整性取样,开展了物理力学特性试验和室内崩解性试验。最后结合炭质岩的特殊性质,设计并进行了炭质岩与砂浆锚固段的抗剪强度试验,分析了炭质岩与不同强度砂浆,不同炭质岩与相同强度砂浆以及不同养护时间下炭质岩与砂浆锚固段的剪切位移曲线,并对不同的剪切破坏现象探究破坏机理。主要结论如下:1)炭质岩试样的密度不高,平均值为2.5 g/cm,含水率在0.29%-4.54%之间,分析了5种炭质岩的化学元素组成,主要化学元素含有Si、Al、Fe、Ca和K等,其中元素Si的含量最高,在50%以上,其次是元素Al,在13%-31%之间。岩样含有大量的石英矿物,含其次为粘土矿物伊利石,含量在15%-30%之间,但LZ1岩样不含有伊利石,却含有28%的高岭石。2)不同的炭质岩展现出不同的崩解特性,经过6次室内干湿循环后,炭质岩岩样大致崩解趋于完成,耐崩解等级最高的为编号ZL和ND的炭质,其次为编号LZ1和LZ2的炭质岩试样,耐崩解性最弱的为BS的炭质岩试样。通过对比分析编号BS与编号ND岩样的崩解性,发现炭质岩的崩解性强弱不仅由岩石内粘土成分及其含量决定,还与岩石的结构特点息息相关。3)炭质岩的总有机碳含量与炭质岩的密度表现出负相关关系,与其含水率呈正相关关系,从趋势上可以判断,炭质岩的耐崩解性指数与总有机碳含量呈现一定的负相关关系。4)炭质岩样与不同强度砂浆锚固段的黏聚力c值均小于1 Mpa,内摩擦角的数值离散度虽然较高但数值都低。锚固段的粗糙度一定时,大部分破坏面在炭质岩与砂浆的胶结面处,也有部分在强度较弱的炭质岩中,锚固段的抗剪强度接近炭质岩的抗剪强度。5)当不同炭质岩与砂浆锚固时,在不同法向应力作用下,M25砂浆和M35砂浆与编号ZL的炭质岩锚固段抗剪强度高,M30砂浆与编号LZ2的炭质岩锚固段抗剪强度高。结合其基本物理特性,发现锚固段抗剪强度高的岩石结构比较紧密、孔隙和裂隙较少,其中粘土矿物含量不高,岩样本身的强度相比其他岩样较高,不容易发生剪切破坏。6)不同养护时间下的砂浆与炭质岩锚固段的抗剪特性有所差别,试验结果中锚固段养护28天的强度大于养护7天的,同时也出现养护7天的强度大于养护28天的现象。这种现象并不因试验误差偶然出现。导致这种现象的原因是:一水泥的水化硬化是一个长期的过程,不同养护时间下,砂浆与炭质岩胶结面处水化物胶结的程度不同,网状结构的致密程度不同,导致胶结面的强度不同,二是在剪切试验试样的制作过程中,炭质岩截面需要长时间的接触到水,炭质岩表面的黏土矿物伊利石与水发生作用产生不均匀膨胀使其内部逐渐发生膨胀破碎,最终大部分沿层理结构部位破碎。这两方面原因影响了锚固段抗剪强度。

关键词：炭质岩崩解机理直剪试验锚固段

Singh-Mitchell蠕变模型在炭质岩隧道围岩变形分析中的应用

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中外公路 2020年第3期40卷 210-213页

作者：刘卓华黄小桂骆俊晖广西交通投资集团有限公司广西南宁530029 广西交通设计集团有限公司

炭质岩是一种易崩解、软化、膨胀以及环境敏感的特殊性岩土,属于软弱岩,同时炭质岩隧道围岩的开挖变形、长期稳定性问题是炭质岩隧道建设所面临的共性问题。据此,对广西西北部山区某高速公路炭质岩隧道围岩位移、温度、渗压等指标进行... 详细信息

炭质岩是一种易崩解、软化、膨胀以及环境敏感的特殊性岩土,属于软弱岩,同时炭质岩隧道围岩的开挖变形、长期稳定性问题是炭质岩隧道建设所面临的共性问题。据此,对广西西北部山区某高速公路炭质岩隧道围岩位移、温度、渗压等指标进行监控量测,基于获得数据采用Singh-Mitchell模型研究围岩的蠕变机制,随后预测隧道通车前的围岩变形。结果表明:不考虑温度和渗压的条件下,Singh-Mitchell蠕变模型能有效计算分析及预测隧道围岩变形发展规律,可为炭质岩隧道建设以及采取防治加固措施提供参考与借鉴。

关键词：炭质岩隧道围岩蠕变 Singh-Mitchell模型

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炭质岩路基填筑新技术及沉降计算分析

西部交通科技 2019年第10期 7-9,76页

作者：马慧君骆俊晖广西交通设计集团有限公司

基于广西区内存在大量被弃用的炭质岩的现状,文章提出了一种对针对炭质岩填筑路基的填筑新技术方法,结合便捷、经济与保证质量的原则进行炭质岩填筑路基试验段研究,同时提出采用四参数ExpGro2经验法对现场监测到的沉降数据进行预测分析... 详细信息

基于广西区内存在大量被弃用的炭质岩的现状,文章提出了一种对针对炭质岩填筑路基的填筑新技术方法,结合便捷、经济与保证质量的原则进行炭质岩填筑路基试验段研究,同时提出采用四参数ExpGro2经验法对现场监测到的沉降数据进行预测分析,并系统研究了曲线拟合法在炭质岩路基沉降预测中的适用性。分析研究表明:(1)由现场监测情况揭示了所提出的炭质岩路基填筑新技术效果良好,可推广使用;(2)四参数ExpGro2经验法可较好地预测炭质岩路基沉降变形规律及变形速率发展情况,在实际工程中可适用;(3)研究结果可为炭质岩路基填筑工程提供参考依据,具有一定的社会、理论和实践意义。

关键词：炭质岩路基填筑沉降计算经验计算法

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炭质岩边坡植被混凝土护坡技术初探

西部交通科技 2019年第10期 10-12,155页

作者：徐龙旺管东银骆俊晖广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西交通设计集团有限公司广西南宁530029

关于炭质岩边坡绿化目前国内外研究不多,还局限在传统的移植客土播撒草种的边坡绿化方式上,而且实践证明传统的绿化方法不适用于炭质岩边坡,植被生长期长,绿植稀疏,护坡效果不佳,后期维护工程量大。文章认为通过添加植被混凝土改良基质... 详细信息

关于炭质岩边坡绿化目前国内外研究不多,还局限在传统的移植客土播撒草种的边坡绿化方式上,而且实践证明传统的绿化方法不适用于炭质岩边坡,植被生长期长,绿植稀疏,护坡效果不佳,后期维护工程量大。文章认为通过添加植被混凝土改良基质,播种黄花槐等耐酸性植物的植被混凝土护坡绿化技术可以实现工程建设中炭质岩坡面防护和绿化两大功能的有机结合。植被混凝土层具有一定护坡强度和抗冲刷能力,在不龟裂、不流失的同时,又能营造良好的植物生长环境,使植被四季常青,自然生长。

关键词：炭质岩破坏模式稳定性植被混凝土边坡绿化

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炭质岩的特殊工程性质

西部交通科技 2017年第4期 1-3页

作者：叶琼瑶广西交通规划勘察设计研究院有限公司广西南宁530029

炭质岩是一类易风化、碎裂、崩解、软化,工程性质随环境变化较大的特殊性岩石,其具有较高的初始强度、较强烈的风化崩解性、较低的CBR值和呈酸性等固有的岩石特性,以及由此所导致的边坡稳定性差、路基开挖处治困难等工程特性,已成为公... 详细信息

炭质岩是一类易风化、碎裂、崩解、软化,工程性质随环境变化较大的特殊性岩石,其具有较高的初始强度、较强烈的风化崩解性、较低的CBR值和呈酸性等固有的岩石特性,以及由此所导致的边坡稳定性差、路基开挖处治困难等工程特性,已成为公路工程界新的问题,因此文章将其视为一类新的特殊性岩土加以研究,对其特殊工程性质进行了分析。

关键词：炭质岩边坡崩解 CBR 工程性质