软岩的物理力学特性

合集下载

软弱炭质页岩隧道大变形特性及控制技术

软弱炭质页岩隧道大变形特性及控制技术

锚杆加固技术
适用于较为稳定的地质条件,能够提供较好的加固效果。 但不适用于大变形隧道,因为锚杆在变形过程中容易失效 。
喷射混凝土加固技术
适用于各种围岩条件,能够提供较好的加固效果。但施工 难度较大,需要专业人员操作。
监控量测技术
适用于各种隧道施工阶段,能够实时监测隧道变形情况, 为采取处理措施提供依据。但需要加强数据处理和分析能 力,以便及时采取有效措施。
隧道设计
该隧道采用单线铁路隧道设计,全长 800米,最大埋深50米。
施工过程
在施工期间,隧道发生了数次大变形 ,表现为拱顶下沉、水平收敛等。
处理措施
采用钢拱架、锚杆、喷射混凝土等手 段进行加固,并加强监控量测。
效果分析:各种控制技术的适用性和优劣比较
钢拱架加固技术
适用于各种地质条件和施工环境,能够提供较强的支护能 力。但施工难度较大,需要专业人员操作。
隧道开挖与围岩变形的基本规律
围岩变形压力与位移 随时间的变化规律
开挖面尺寸对围岩变 形的影响
围岩变形与隧道形状 、尺寸的关系
炭质页岩隧道大变形的特点
01
02
03
04
大变形发生的范围和程度
变形速率与持续时间
变形与环境因素的关系
大变形对隧道使用性能的影响
大变形对隧道稳定性的影响
大变形对支护结构的影响 大变形对周边环境的影响
控制技术
针对软弱炭质页岩隧道大变形的特点,可以采取多种控 制技术,如超前加固、背后加固、初期支护加强、二次 衬砌加强等。其中,超前加固可以采用注浆加固、锚杆 加固、钢拱架加固等措施;背后加固可以采用径向注浆 、水泥砂浆回填等措施;初期支护加强可以采用增加钢 拱架、增设锚杆等措施;二次衬砌加强可以采用增加钢 筋、增加混凝土厚度等措施。这些控制技术可以有效地 控制软弱炭质页岩隧道的大变形,提高隧道施工的安全 性和稳定性。

软岩的物理力学性质

软岩的物理力学性质
1
第2页/共32页
第一节 软岩的概念
• 工程软岩
• 在工程力作用下产生显著变形的工程岩体。
• 要点
• 工程力 • 作用在工程岩体上的力的总和。
重力 构造应力 水的作用力
• 显著变形
工程扰动力 膨胀应力
• 弹塑性、粘弹塑性,连续和非连续等变形。
• 相对性
• 工程力<=>岩体强度
• 内含
• 对象,仅仅围绕工程活动的局部,即围岩;
• 现象,围岩变形量大、破坏程度高;
• 要求,控制围岩的稳定性。
2
第3页/共32页
第一节 软岩的概念
• 地质软岩与工程软岩关系 • 是地质软岩而非工程软岩 • 工程荷载小于地质软岩,地质软岩不产生显著变形,不作为工程软岩。 • 既是地质软岩又是工程软岩 • 在工程力作用下发生了显著变形的地质软岩,才作为工程软岩。 • 是工程软岩而非地质软岩 • 在大深度、高应力作用下,地质硬岩呈现显著变形特征,则视其为工程 软岩。
18
第19页/共32页
第三节 软岩的力学性质
• 流动极限的衰减特性 • 流动极限,就是具有流变性材料的屈服极限。它往往随时间的延长而衰减。软岩流变的另一重要 特征是强度随时间延长而明显降低。 • 流动极限类型 • 瞬时流动极限:t=0时的流动极限,可近似称为瞬时强度。 • 长期流动极限:t→∞时的流动极限,或称为长期强度。 • 实际指导意义 • 为了防止围岩由于强度衰减而造成的破坏区扩大以致冒落,应该及早对巷道围岩进行支护和 加固。 • 根据巷道的不同服务年限t设计合理的支护强度,服务年限越长,支护强度应越大。
12
第13页/共32页
目录
第三节 软岩的力学性质
软岩的力学性质是指其受力后表现出的各种变形及强度特征。

泥岩的力学参数

泥岩的力学参数

泥岩的力学参数泥岩是一种常见的沉积岩,其主要成分是粘土和矿物质颗粒。

因其属于软岩,特点是密度低、强度弱、容易发生破坏。

而了解泥岩的力学参数则是研究和评估工程建设中涉及到的重要内容。

以下是泥岩的力学参数。

1. 弹性模量弹性模量是泥岩反应应力的能力大小的一个指标,通常代表泥岩的硬度。

根据历年的试验数据表明,泥岩的弹性模量在0.3~20GPa之间。

弹性模量越大,代表泥岩的硬度越高,能承受较大的应力,反之则弹性模量较小。

2. 剪切强度泥岩常常因为内部结构松散,而表现出不同于其它岩石的性质。

由于其强度较弱,在切削时出现松散现象。

所以剪切强度(承受剪力时的抗剪应力)成为泥岩力学参数中最基本的参数之一。

通常,剪切强度与泥岩的物理性质相关。

3. 压缩强度泥岩的压缩强度指的是承受不同程度压缩时的抗压应力,即泥岩应力容限值的大小。

它与岩石的收缩性、耐水性、抗淋性、耐侵蚀性等也有关联。

压缩强度的大小决定了泥岩能承受多大的荷载。

4. 拉伸强度拉伸强度是指泥岩在拉伸过程中所承受的最大应力值。

因泥岩的整体结构松散,容易被预制裂隙影响而表现出不稳定性,所以相对于其他岩石,泥岩的抗拉伸强度较弱。

然而,随着科技的发展,石工师已发展出钻孔防爆和支撑结构化等加固措施,让泥岩的抗拉伸强度得到提高。

5. 应力时效性泥岩具有非常强的时间效应,即泥岩受力时的强度由于时间的变化而发生变化。

时间效应是泥岩在大变形的条件下, 所表现出的颇具的弹塑性,容易被预制裂隙影响,使其实际极限强度可能小于理论值。

因此,当工程中涉及到泥岩时,应在合理的时间范围内进行评估,才能确保工程的稳定性。

综上所述,泥岩的力学参数包括弹性模量、剪切强度、压缩强度、拉伸强度和应力时效性。

这些参数对于工程建设的评估和设计是非常重要的,因此适当地了解和掌握泥岩的力学参数是非常必要的。

ú

ú
柬海强 , 许建 刚 , 李 超 ( 山西壶化集团爆破有 限公司 , 山西 长治 0 4 7 3 0 0)
摘 要 :在工业蓬勃快速发展之下 ,对 于能源的开采以及利用工作具有 了更加艰 巨的任 务。尤其是煤矿 的开采 。由于煤矿 开采所遇到 的地理环 境 多样 ,地质特征复 杂,在开采过程 中经常会遇到 比较棘手的地质状况 ,软岩就是其 中之一 。本文将针对煤矿软岩工程地质特征进行研究分析 , 了解这一地质特征 为煤矿开 采带来 的技术难题 ,希 望可 以提 出相应 的有 效的解决办法。 关键词 :煤矿软岩 ;工程 ;地质特征
这种支护方 式也是一种主动式 的支 护形式 。基于它 的这 样的特点 ,其 应用范 围一 般为 :用于顶板初始变形 比较剧烈、侧压小顶压 大的地质 条件支护 。它与锚、网 、喷相结合 的支护形式具有一脉 相承的特点 , 其支护工 艺是在的锚、 网、喷相结合 的支护工艺 的基础上 ,进 行发展 而来 。主要采取 了将锚梁布置于巷道 顶板 上的方法 ,每两根金 属杆为 组 ,每根锚梁使用 4 组金属锚杆进行 固定 。 ( 2 )对巷 道支护 中所涉及 的锚 、网、喷进行 联合支 护。这是 一 1 软岩的物理力学特性 种柔性主 动支护。在地质条件相对 简单 ,埋藏浅 ,没有显 示明显压力 软岩是一 种强度较低 、胶结程度 较差、孔隙度大、受风化影 响与 的区域 中进行巷 道支护通常会采取这 一形 式。主要工艺是通过 冷把 电 构造 面切 割 的作用较 大 的松、软 、散 的岩 石。这 些岩石 都是 在地质 焊钢筋 网、树脂药 卷锚固结合金属 圆钢麻 花锚杆进行 ,然后采取 喷浆 作用下天然形成 的。软岩的物理力学特征提 出具有一阶段性 ,最早软 加 固 。 岩的物理 力学特性仅仅 与其单轴抗 压强度有关 ,单轴抗压强度 为 0 . 5 — ( 3 )对 巷道 支护中所涉 及的 U型钢棚 、工字钢棚 以及喷浆进行 2 5 MP a 范 围内的岩石被成为 软岩 ,但是随着研究 的进一步深入 ,许 联合支护 。这是 一种柔性被动支护 ,在 围岩 稳定性不强 以及地质 条件 多学者认 为仅 凭这一指标对岩石进行定性 不具备科学性 。目前 , 研 究 简单的 回采巷道支 护中通常会用到这样一 种方式。这一支护形 式的优 认为 ,在上述条 件下 ,岩石的工程岩体强度不 大于工程荷载 ,并且岩 势是 :施工工艺简单 ,对巷道顶板的维护快 ;提高了施工速度 。 体的允许变形不 大于岩体变形 ,当这两个条 件同时成立时 ,才能判 断 ( 4 )对 巷道支 护中所涉及 的 u型 钢棚壁后充 填混凝 土进行永久 岩体是软岩 。 支护 。这是一种复合支 护且具有全断面封 闭式的特点 。在 围岩初 始变 形剧烈 ,持续变形 时间长 ,全断面塑性挤入 ,断层 弱化带及海域 动压 2 软岩 的特征 影响条件下 的巷道 支护中常采用这种形式 。这一 支护形式 的优点是 强 软岩 中具有大量 的泥质成分 ,这些是造成软岩 变形性较大 的主要 度 高 ,可塑性大 ,巷道有 一定 范围的允许变形量 ,支护体处于整体承 原 因。软岩的具体特征 表现为膨胀性 、流动性 、可 塑性、崩解性 以及 力 的状态 ,具有 较好的支护效果。 易扰动性 。下面将对 这些性质进行具体分析 。 ( 5 )采取注 浆加 固支 护的方 式。这一 支护形式 主要是通 过配合 ( 1 )可塑性 。在煤矿 开采过程 中 ,由于 开采需要 对软岩 施加 了 其 他支护形式来发挥作 用的。一般在复合支 护中注浆加固支护具 有主 相关的工程力 , 软岩在工程力 的作用下产生变形的特性被称为可塑性 。 动性。被广泛应用于 围岩 塑性变形后次生裂 隙发 育以及围岩原生裂 隙 不 同节理 的软岩 的可塑 性不同 ,可塑性主要会 引起 软岩 在工程施工 中 发 育的巷道支护 中。其注 浆方式为滞后迎头打设 注浆锚杆 。巷道 围岩 在 阳煤集团寺家庄 的变形 ,产生不稳定性 。同时软岩的可塑性会造 成岩石含水过多 ,导 的 自撑能力通过 围岩注 浆加固得到了提高 。例如 , 致强度的下降 ,具有流动性的安全隐患。 煤 矿巷道 加固工程中 , 针对软岩状况进行 了注浆加 固技术方 案的应 用 , ( 2 )膨胀性 是指软岩 在外 力作 用下会 出现体 积增大 的现象 。这 通过 采用 波雷因注浆材料 , 使该矿 + 5 1 0 水平辅助运输石 门 8 号交 岔点 现象的不 良影 响是产 生岩体的开裂 ,导致稳定性 以及强度下降 ,为 的破碎 围岩得 到了有效 控制 , 巷道 支护效 果 良 好 , 达到 了预期 目的。 煤矿 开采带来安全问题 。 4 结束语 ( 3 )易崩解 性 。软岩 在水作用 以及其 它外力 的作 用下容 易出现 崩解的现象 。在进行巷 道工程施工时 ,这一特性会 引发空面崩裂的现 综上所述 ,在煤矿软 岩工程中 ,由于软岩 的 自身性质 ,为煤矿 的 象 。这一现象产生 的主 要原 因是软岩易崩解性下 的不 均匀的裂隙发育 开 采施加了阻力 ,尤其是 在煤矿工程 的巷道 支护 方面。在长期 的实践 产 生局部集中 的应张 力。在 这种应张力的作用下 ,裂 隙尖端会发生扩 中的出相关经验 ,对巷道 支护有了一定的对策 ,这 对煤矿软岩工程 的 张与 崩裂 形成对 巷道台阶对称性的破 坏力。 发展具有 积极 的促进作 用。同时基于煤矿软岩工程 的一定 的技术难题 , ( 4 )流变性 与易扰 动性。软岩 的流变性 与易扰 动性 的主 要表现 在 对软岩的物理力 学特 征以及一般特征表现 进行分析之后 ,在未 来的 是 其岩体的不稳定性 。对 于煤矿开采 中的巷道工程 而言 ,软岩的流变 煤矿 开采中一定会将这 些问题各个击破 ,促进煤 矿软岩工程 的开发、 性 与易 扰动性 所带 来的不 稳定性 会对巷 道工 程的 支护带 来不 利的影 建设 ,实现煤矿 开采的安全性以及高效性 。 响 ,为巷道 支护带来施 工技术 上的困难 。 参 考文献 : 3 煤矿软岩 工程相关 问题 的解 决方案 [ 1 】 何 满潮 , 景海河 , 孙晓 明 . 软岩工程地质 力学研 究进展 [ J ] . 工程 在软岩地质 中进行煤矿 的开采 ,主要需要解 决的问题 就是巷道支 地质 学报 , 2 O 1 0 , 0 1 ( 3 0 ) : 4 6 - 6 2 . 护 。由于软岩的强度低 、水理 性较差、流变性较 强、软 弱面较多、各 [ 2 】 何 满 潮 .中 国 煤 矿 软 岩 工 程 地 质 力 学 研 究 进 展 [ J ] . 项异性特 征明显 ,在煤矿开采 中进行 软岩地质的巷道支护 具有一定的 煤 , 2 O 1 0 , 0 1 ( 3 4 ) : 6 - 1 1 . 难度 。经过长时 间的实践研究 ,在对软岩 地质进行巷道 支护时需要 [ 3 ]王 子 忠 .四川 盆 地 红 层 岩 体 主要 水 利 水 电 工 程 地 质 问 题 系统 研 究 注意一下五个方面 的问题 。 成都 理工大学学报 , 2 O 1 1 , O 1 ( 3 0 ) : 1 2 - 1 5 . ( 1 )对 巷道 支护中所 涉及 的锚 、 网、梁 、喷进行联 合支 护。这 【 4 】 赵术江 . 新疆 沙吉海煤 矿 复合 型软 岩破 坏机 理及 支护 对 策研 究 样的一种 支护形式将几种工序集 中在 一起进行 ,具有复合 性 ,同时 , [ 门.中国矿业 大学学报 ( 北京 ), 2 0 1 4 , 0 2 ( 3 0 ) : 2 3 - 2 6 .

软岩巷道的破坏机理与控制

软岩巷道的破坏机理与控制

软岩巷道的破坏机理与控制李乃頔(安徽理工大学土木建筑学院ꎬ安徽㊀淮南㊀232001)收稿日期:2018-04-27作者简介:李乃頔(1994-)ꎬ男ꎬ江苏徐州人ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向:岩土工程ꎮ摘㊀要:在工程实践中ꎬ巷道施工发生变形破坏的现象十分常见ꎬ尤其是在深井软岩巷道中更为频繁和突出ꎮ越来越深的采深ꎬ采动压力以及越来越复杂的围岩地质情况ꎬ不仅加大了挖掘难度ꎬ而且为巷道安全质量带来了十分大的隐患ꎬ为确保巷道环境安全稳定ꎬ专家学者们也做了大量研究ꎬ几十年来也取得了丰硕的成果ꎮ本文主要介绍了一些常见的软岩巷道破坏机理和工程常用支护和控制稳定的方法ꎬ在保证巷道环境安全稳定的前提下选择最合理的施工方法ꎬ满足井下设备基础正常使用ꎬ减少二次支护合理降低造价ꎮ关键词:软岩巷道ꎻ破坏机理ꎻ稳定ꎻ支护方式中图分类号:TD353文献标志码:A文章编号:1672-4011(2018)10-0090-02DOI:10 3969/j issn 1672-4011 2018 10 046DestructionMechanismandControlofSoftRockRoadwaysLINaidi(SchoolofCivilEngineeringandArchitectureꎬAnhuiUniversityofScienceandTechnologyꎬHuainan232001ꎬChina)Abstract:Intheengineeringpracticeꎬthephenomenonofdeformationanddestructionofroadwayconstructionisverycommonꎬespeciallyinthesoftrocktunnelsofdeepwells.Deeperanddeeperminingꎬminingpressureandcomplexgeologicalconditionsofthesurroundingrocknotonlyincreasethedifficultyofdiggingꎬbutalsobringgreathiddendangerstothesafetyandqualityoftheroadway.InordertoensurethesafetyandstabilityoftheroadwayenvironmentꎬexpertsandscholarsWehavealsodonealotofresearchandachievedfruitfulresultsfordecades.Thisarticlemainlyintroducessomecommonsoftrockroadwayfailuremechanismsandthemethodscommonlyusedforsupportingandcontrollingthestabilityoftheroad.Underthepremiseofensuringthesafetyandstabilityoftheroadwayenvironmentꎬthemostreasonableconstructionmethodisselectedtomeetthenormaluseofthedownholeequipmentfoundationandreducethesecondarybranch.Safeguardingreasonablecostreductions.Keywords:softrockroadwayꎻfailuremechanismꎻstabilityꎻsupportmethod1㊀软岩巷道常见的破坏现象巷道变形破坏的特性有顶板下沉㊁变形㊁扩容㊁冒顶ꎻ两帮变形㊁收敛㊁扩容㊁位移ꎻ底板变形破坏㊁底臌ꎮ复杂应力区会引起巷道位置发生时空变化㊁偏移走向㊁倾向㊁倾角等破坏形式ꎮ这些复杂的破坏形式给巷道的安全稳定㊁生产带来了一系列的影响ꎮ引起巷道发生变形的原因是多方面的ꎬ总体来说有三大决定因素ꎻ①地应力ꎻ②岩性ꎻ③支护强度ꎮ埋深巷道中地应力与深度呈线性关系ꎬ地应力随着开采深度的增大而增大ꎬ地应力也是造成工程事故发生最主要的因素ꎻ由于采动而形成的采动应力也会造成巷道破坏ꎻ当巷道布置过于集中ꎬ形成应力相互叠加的巷道群时ꎬ围岩也易发生破坏ꎮ一般来说ꎬ硬岩的强度较高ꎬ通常做一次支护便可以较好地控制变形ꎬ但软岩的物理力学性质十分复杂ꎬ膨胀性泥岩遇风㊁遇水㊁震动等都极易造成围岩破坏与变形ꎮ支护类型分为刚性支护㊁柔性支护㊁加固支护ꎮ支护方式有砌碹支护㊁棚户支护㊁喷锚㊁注浆等ꎬ支护强度与巷道变形相耦合才能有效地控制变形ꎮ2㊀软岩巷道破坏产生的原因在深井软岩巷道中ꎬ顶板下沉㊁两帮收敛㊁片帮内移㊁底臌导致巷道断面的形变ꎬ带来大量的维修工作ꎬ增加巷道维护费用ꎬ严重影响着矿井的安全与生产ꎮ由于软岩的独特性质以及深度增加而带来的采动影响ꎬ导致各类巷道破坏的原因都不相同ꎬ所以到目前为止仍有许多问题需要进一步探索与研究ꎮ2.1㊀软弱岩层的物理原因软岩一般由固相㊁液相㊁气相三相组成ꎮ其中ꎬ大小不一ꎬ形状不同的固体颗粒按照不规则的排列组合方式聚集构成了软岩的骨架部分ꎬ经过漫长的时间通过与其余两相物质相互作用ꎬ最终形成了软弱岩层ꎮ构成固相部分的颗粒实际上是矿物颗粒ꎬ主要分为:①原生矿物ꎻ②次生矿物ꎻ③有机质ꎬ其中原生矿物是由岩石风化㊁沉积成岩而形成的软岩ꎬ形成的软岩会保留风化前母岩中的矿物成分ꎬ其特性也各不相同ꎬ比如云母类矿物白云母㊁氧化类矿物石英㊁极易风化的硫化物类矿物等ꎮ次生矿物是由原生矿物在一定条件下进一步风化㊁分解而形成更细的矿物ꎮ其中黏土矿物是构成软弱岩层的重要组成部分ꎬ主要有蒙脱石㊁伊利石㊁高岭石等ꎮ有机质是通过动植物在微生物分解的情况下而形成的亲水性极强的矿物ꎬ对软岩的影响很大ꎮ总之ꎬ矿物成分的固有特性影响着软岩的地质情况ꎮ2.2㊀软弱岩层的力学特性2.2.1㊀可塑性可塑性指软岩经过外力作用之后无法恢复的塑性变形ꎮ不同应力的软岩有着不同的可塑性机理ꎮ低应力软岩一般是泥岩遇水软化甚至液化ꎮ高应力软岩是根据亲水性和结构面共同引起的ꎬ因其机理较为复杂ꎬ所以目前为止研究甚少ꎮ节理化软岩是根据其结构面变化而引起的ꎬ与吸水性没有关系ꎮ2.2.2㊀膨胀性膨胀性是指软岩在水或外力作用下发生膨胀的现象ꎮ内部膨胀是指水分子进入矿物元素层间而发生的膨胀ꎮ外部膨胀是指水分子在颗粒之间发生的膨胀变形ꎬ扩容膨胀是09指受力后体积因裂隙扩大而发生的变形ꎮ2.2.3㊀崩解性不同应力的软岩对应的崩解机理也各不相同ꎮ低应力软岩因遇水软化造成裂隙变形而导致应力不均ꎬ从而发生崩解现象ꎬ高应力软岩和节理化软岩因在受力作用下发生局部应力不均而发生崩解现象ꎮ2.2.4㊀流变性在荷载作用下ꎬ随着时间的变化而发生的应变称之为蠕变ꎮ在应变不变的前提下ꎬ应力随时间的变化而减小称之为松弛ꎮ蠕变和松弛现象都是软岩具有流变性的具体体现ꎮ2.3㊀软弱岩层的水理作用巷道底板积水是煤矿生产最常见的现象之一ꎬ岩层浸水后强度降低ꎬ当软岩以高岭石㊁伊利石为主的黏土矿物岩层时ꎬ浸水后还会泥化崩解甚至液化ꎬ直至丧失强度ꎮ巷道底板裂隙浸水从而使水进入底板内部致使裂隙扩大ꎬ加速丧失底板围岩强度ꎮ3㊀软岩巷道破坏的有效控制3.1㊀软岩巷道锚喷支护(新奥法)在巷道开挖过程中ꎬ由地应力引起的围岩应力总是使开挖空间径向变形ꎮ喷锚支护就是在开挖后及时地向围岩喷射5~20cm厚的混凝土ꎬ必要时再设立锚杆以达到控制变形的目的ꎮ由于开挖洞室后及时喷锚ꎬ混凝土可以与围岩紧密贴合ꎬ并且其本身具有柔性特性ꎬ所以充分利用了其材料性能ꎬ使围岩既能变形又能很好地控制ꎬ使锚杆㊁混凝土㊁围岩三者稳定地受力工作ꎮ这也是与刚性支撑只能被动承受力的最大区别ꎮ但是由于围岩的强度各不相同ꎬ因此锚杆设计也会有所差别ꎮ现根据围岩可分为以下四类ꎮ3.1.1㊀整体围岩整体围岩强度高㊁整体性好㊁围岩裂隙少ꎮ这类围岩开挖过后可以保持其自身稳定ꎬ无需锚杆支撑ꎬ将围岩表面打磨平整后喷射3~5cm混凝土即可ꎮ3.1.2㊀块状围岩块状围岩强度高ꎬ但整体性差ꎮ这类围岩开挖过后强度可保持自身稳定ꎬ但因整体性差ꎬ巷道内部时常会有岩石掉落ꎬ所以开挖过后需及时喷射混凝土保证其稳定性ꎬ防止裂隙发育致使更多岩石掉落ꎬ必要时可配合锚杆支撑ꎮ3.1.3㊀层状围岩层状围岩的岩体内有一组结构面特别发育ꎮ开挖过程中不易成拱形ꎬ若不加固则会大大减少其抗弯性能逐渐破坏ꎮ对于层状围岩ꎬ应以锚杆为主要支护手段ꎮ用锚杆把各岩层连接在一起可大幅度增加顶板的抗弯性能ꎮ3.1.4㊀软弱岩层软弱岩层强度低㊁整体性差㊁裂隙结构面发育ꎮ难以保持稳定ꎮ开挖后需及时喷射混凝土ꎬ防止围岩表面掉落ꎬ通过成组有规律地布置径向锚杆来提高岩体强度和稳定性ꎮ如遇到上方荷载较大ꎬ以上方法不足以抵抗变形时ꎬ则使用锚杆喷进行一次支护ꎬ待能量释放后进行第二次支护ꎬ选择合适的支护时间和强度是这个方法的关键ꎮ3.2㊀软岩巷道钢结构支护3.2.1㊀工字钢支护工字钢翼缘宽㊁腹板厚㊁稳定性好㊁抗弯能力强㊁使用灵活ꎬ可以应对井下围岩复杂的应力ꎮ工程中常使用9号㊁11号㊁12号三种规格ꎮ与一般型钢比其成本低㊁精度高㊁残余应力小ꎮ与混凝土相比工字钢可增大使用面积ꎬ减少自重带来的二次破坏ꎬ充分发挥其力学特点使巷道稳定ꎮ3.2.2㊀U型钢可缩性支护U型钢刚度大㊁支撑效果好㊁安装灵活方便ꎬU型钢比工字钢承载能力更强ꎬU型钢可提供较大的变形量和承载力ꎬ但它无法使围岩充分发挥其自承能力的特点ꎬ并且其造价较高ꎬ需经常维护ꎮ3.2.3㊀其他支护钢材除了工字钢和U型钢ꎬ矿井常用支护钢材还有扁钢角钢以及带钢等ꎮ卡揽是支架接头处的连接件ꎬ它会直接影响支架的稳定ꎮ底梁连接板可以使两根底梁搭接成一根ꎬ有效地支撑巷道底板ꎮ钢背板可以均匀地分散围岩压力以及防止块石掉落ꎮ钢支撑在巷道施工过程中可以充分发挥刚度大㊁稳定性强㊁灵活多变等特点ꎬ使安全系数显著提高ꎬ巷道布置支护形式更加合理化ꎮ3.3㊀锚注支护对于普通支护无法维护围岩稳定的巷道中ꎬ为确保安全施工ꎬ杜绝安全隐患ꎬ可使用锚注技术施工ꎮ在开掘开采空区之前ꎬ通过锚杆向开采区打设空心锚杆ꎬ将浆液扩散至岩体内使松散的围岩提高强度ꎬ提高整体化ꎬ增加内摩擦角和内聚力ꎬ为后期掘进创造良好的施工条件ꎮ4㊀结㊀论深井巷道普遍处于高地压㊁高地温的环境ꎬ地质环境复杂ꎬ支护困难ꎮ本文主要阐述了巷道工程中破坏的主要原因ꎬ还有一些常见的支护方式ꎮ长期以来巷道支护一直是矿井工程的技术难题ꎬ经过国内外专家学者的不懈努力ꎬ取得了众多学术成果ꎬ为整个巷道工程也指明了研究方向ꎬ但因井下地质条件复杂多变ꎬ工程支护也不能墨守常规ꎬ灵活多变是巷道支护工程的特点ꎬ在探索未知复杂的工程仍需不断努力ꎬ不断丰富巷道支护工程的研究史ꎮ[ID:006707]参考文献:[1]㊀何满潮.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京:科学出版社ꎬ2004.[2]㊀李绍春ꎬ李仲辉.跨采软岩巷道支护技术[J].煤炭科学技术ꎬ2000ꎬ28(10):1-3.[3]㊀王焕文ꎬ王继良.锚喷支护[M].北京:煤炭工业出版社ꎬ1989.[4]㊀刘建庄ꎬ张农ꎬ郑西贵ꎬ等.U型钢支架偏纵向受力及屈曲破坏分析[J].煤炭学报ꎬ2011ꎬ36(10):48-52.[5]㊀郭健卿.软岩控制理论与应用[M].北京:冶金工业出版社ꎬ2011.[6]㊀康红普.软岩巷道底臌的防治[M].北京:煤炭工业出版社ꎬ1993.19。

软岩的物理力学特性

软岩的物理力学特性

3软岩的物理力学特性3.1软岩的成分软岩一般是由固体相、液体相、气体相三相组成的多相体系,有时由两相组成。

固体相是由许许多多大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起,构成软岩的主要部分,称为“骨架”。

在颗粒间的孔隙中,通常有液相的水溶液和气体形成三相体,有时只被水或气体充填形成二相体。

颗粒、水溶液和气体这3个基本组成部分不是彼此孤立地、机械地混在一起,而是经过了漫长的地质过程的建造和改造作用使其相互联系、相互作用,共同形成软岩的物质基础,并决定软岩的力学特性。

固相颗粒是软岩的最主要的物质组成,构成软岩的主体,是最稳定、变化最小的成分,在三相之间相互作用过程中,一般居主导地位。

对于固相颗粒部分,在进行软岩的工程地质研究时,从颗粒大小的组合、矿物成分、化学成分3个方面来考虑。

组成软岩的液体相部分实际上是化学溶液而不是纯水。

将溶液作为纯水研究时,基于颗粒的亲水性而形成的强结合水、弱结合水、毛细水、重力水对软岩工程地质也有很大的影响。

3.1.1软岩粒组及粒度成分软岩的粒度成分是指软岩中各种大小颗粒的相对含量。

粒组是将粒径的大小分为若干组。

粒组划分的原则是,首先考虑在一定的粒径变化范围内,其工程地质性质是相似的,若超过了这个变化幅度就要引起质的变化。

而粒组界限的确定,则视其主导作用的特性而定。

其次要考虑与目前粒度成分的测定技术相适应。

目前我国广泛应用的粒组划分是:(1)卵石组(d>2mm)。

多为岩石碎块。

这种粒组形成的软岩,孔隙粗大,透水性极强,毛细水上升高度极小,无论在潮湿或干燥状态下,均没有连结,可塑性、膨胀性、压缩性均极小,强度较高。

(2)砂粒组(d=2~0.05mm)。

主要为原生矿物,大多是石英、长石、云母等。

这种粒组软岩孔隙较大,透水性强,毛细水上升高度很小,可塑性和膨胀性较小,压缩性极弱,强度较高。

(3)粉粒组(d=0.05—0。

005mm)。

是原生矿物与次生矿物的混合体,它的性质介于砂粒与黏粒之间。

隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施

隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施

隧道软岩大变形的力学机制及其防治措施摘要:介绍软岩含义,简要分析隧道围岩变形机制,介绍国内外部分关于隧道变形的支护理论,列举了常见的支护措施及变形控制技术。

关键词:隧道软岩;力学机制;防治措施1软岩含义及力学特性关于软岩的含义至今仍然有多种解释。

1981年在东京召开的“国际软岩学术讨论会”规定“软弱、破碎和风化岩石”为软岩[1],属于定性的规定。

国际岩石力学学会(ISRM)对软岩给出了定量的规定~定义软质岩为单轴抗压强度在0.5~25MPa的岩石。

近年来,在我国的水工、道路及矿山建设中,越来越多地涉及到软岩工程问题,大量工程实践提供了众多成功经验和失败教训,成为软岩技术发展的推动力。

孙钧教授总结软岩的基本特征是强度低,孔隙率高,容重小,渗水、吸水性好,易风化,易崩解,具有显著的膨胀性和明显的时效特性,认为高地应力地区的岩石蠕变将呈非线性性态发展。

2隧道围岩变形机理隧道围岩变形机理的研究进展和岩体力学的发展存在着紧密的关系。

在长期的工程实践和理论研究中,尤其是近代岩土力学、工程地质力学的发展,使我们对坑道开挖后在围岩中产生的物理力学现象有了一个较为明确的认识。

关于大变形的形成机制,一般分为以下两类[2]:(1)坑道开挖后将引起围岩一定范围内的应力重新分布和局部地壳残余应力的释放:从力学角度看:坑道开挖前的围岩处于初始应力状态,即前面所述的初始地应力场,我们称为一次应力状态。

坑道开挖后由于应力重新分布,坑道周边围岩处于由开挖引起的应力场中,这种应力状态我们称为二次应力状态,又称为毛洞的应力状态。

如果二次应力状态满足坑道稳定的要求,则可不加任何支护,坑道即可自稳。

如果坑道不能自稳就须施加支护措施加以控制,促使其稳定。

因此,采取支护措施后的应力场称为三次应力场或支护后的应力场。

应力控制实质上就是控制围岩的变形和松弛。

这是软弱围岩隧道设计施工的主要原则。

就是说要想控制住围岩的松弛,就要控制住围岩的变形。

(2)岩石中的某些矿物和水反应而发生膨胀。

常用的岩石物理力学参数

常用的岩石物理力学参数
(裂隙、风 化、夹层)
容重
吸水率
干抗 压
湿抗压
E
抗剪强度 抗剪强度
g/cm3 % Mpa Mpa Gpa tgψ C(Kpa)
工程名称
备注
第9页
容重
g/cm3
2.01 2.15 2.59 2.46
2.19
吸水率 %
6.65 1.91 3.3 5.1
软岩物理力学参数汇总表
干抗 压
湿抗压
E
抗剪强度 抗剪强度
工程名称
Mpa Mpa Gpa tgψ C(Kpa)
55
41 32.8 54.6
26.5 26.4 26 25.7 25.6
28.4 10.2 4.6
弱风化
2.57
14.6 5.3
冯家山 水库
页 岩 强风化 2.40 4.15
5.2
0.55
82
陆浑
砂 岩 微风化 2.21 6.14 14.5 5.1
0.67
18
新疆咯拉 咯尔电站
砂岩
变质, 强风化
2.26 5.68
18
粘土岩
2.51 1.94
5 15.9 5
江西高湖 小井沟
备注 *岩石粗面摩擦
第7页
页岩
云母片岩 白云岩 粉细砂岩
砂质
弱风化 灰质 新鲜
2.63 1.35 37.2 22.7
2.69 1.2 45.3 22.0 2.69 0.25 64.6 21.9
2.17
39.2 21.7 6.7
0.40
安山岩
粉砂岩 水云母 页岩 粉砂岩
灰岩
砂岩 粘土岩
凝灰质 灰黑色
泥质
泥钙质 砂质

沙坡头水利枢纽坝基软岩工程地质特性研究

沙坡头水利枢纽坝基软岩工程地质特性研究
过竣:验收 . 】 .
坝基岩石经 x射线衍射 、差热分 析 、薄片鉴定 ,灰 质 泥岩 、杂色泥岩黏粒含量较高 ,多在 4 %~ 0 0 7 %。岩石 主要 由伊 利石 、高岭 石 、蒙脱石 、绿 泥石 组 成 ,含少 量石 膏 、 针铁矿 、黄铁矿和有机质 ,以黏土矿物为主 。
泥 、页岩 颗 粒 组 成 以 黏 粒 和 粉 粒 为 主 , 天然 容 重 2 .~ 05 2.k / 1 Nm .干 容 重 1.~8 Nm ,孔 隙 比 02 ~ .1 比 5 79 l. k / 7 . 05 , 6
1 地 质 条 件
黄 河 沙 坡 头 水 利 枢 纽 位 于 香 山 山脉 北 麓 . 东 北 侧 为 卫
表面积 17 13mz ,塑性 指数 1 _~ 1 ,反 映出泥 、页 0 ~ 2 / g 03 2 . 8
岩 以 黏 土 矿物 为 主 的特 点 。 21 可 溶 岩 及 有 机 质 含 量 ._ 2
宁盆地 ,北侧 紧邻腾 格里沙漠 。地 势西南高 而东北低 ,属 侵蚀 、剥蚀 中山一 低中山地 貌 坝址 区分布地 层有石炭 系 、第 三系和第 四系 。河 床 电
岩及杂色 泥岩为 主 ,岩体 透水性弱 、强度低 。5 泄 洪闸至 南十电站地基 以石炭 系砂 岩夹粉砂质泥岩 、炭质 页岩为主 ,
砂岩透水性和强度稍高 。
11 . %。除杂色泥岩外 ,泥页岩中 s l 3 o - 含量稍高 ,一般 离子
为 1 7 一21% , 占阴离 子 总 量 的 6 %~ 6 . % .6 。 0 0 7 %。 灰 质 泥 岩 和 炭 质 页 岩 中 有 机 质 含 量 一 般 为 31% ~ . 7 58 % 。个 别 含 量 较 高 。 杂 色 泥 岩 中有 机 质 含 量 偏 低 , 为 . 7

常用的岩石物理力学参数

常用的岩石物理力学参数

灰 岩鲕状 2.770.0948.630.4石英砾岩 2.660.2830.2绢英千枚岩微风化 2.600.206530灰 岩含燧石结核 2.640.5639.830泥 岩 2.65 1.5433.430石英砂岩 2.28 4.6544.229.9 1.22灰 岩 2.6072.929.232.5粉砂岩泥 质 2.52 3.103329云母片麻岩弱风化49.428.2云母片麻岩 2.50 3.4245.328.1粘土岩砂 质 2.574227.9灰 岩泥 质 2.53 3.936527.8页 岩 2.61 2.753527.5砂 岩39.127.3 2.54角砾岩 2.43 3.7256.627.3闪长玢岩岩脉,弱风化 2.950.2454.926.80.78灰 岩薄层,条带5526.528.4芒硝岩 2.0126.410.2砂 岩弱风化 2.15 6.654126 4.6粉砂岩弱风化 2.59 1.9132.825.7角砾岩 2.46 3.354.625.6砂 岩弱风化 2.19 5.147.125.5细砂岩全风化 2.188.0148.125.1石英片岩含白云母,弱风化 2.1725.0 1.3灰 岩 2.6479.224.847.5砂 岩 2.28 2.6436.524.8花岗岩强风化 2.33 5.65402318.4角砾岩 2.580.834224灰页岩 2.61 2.342924油页岩 2.0915.526.1砂 岩强风化 2.22 5.658.223.9砂 岩钙质,弱风化 2.33 5.344423.5灰 岩 2.33 4.436.223.5灰 岩白云质,微风化 2.770.4143.723.3细砂岩泥 质 2.22 5.6542.723.1灰 岩泥 质 2.610.1473.823花岗岩强风化 2.33 5.65402318.4绿泥石片岩 2.740.693423粘土岩 2.58 2.913123页 岩砂 质 2.63 1.3537.222.7云母片岩弱风化 2.69 1.245.322.0白云岩灰 质 2.690.2564.621.9粉细砂岩新 鲜 2.1739.221.7 6.7安山岩凝灰质63.821.4粉砂岩灰黑色 2.81 1.3254.521.2水云母页岩 2.44 3.7629.921.317.8粉砂岩泥 质 2.52 3.1645.321灰 岩33.721砂 岩泥钙质 2.4175.220.9粘土岩砂 质 2.41 3.0620.5 1.82粘土岩砂 质 2.51 2.53819.6粘土岩砂 质 2.54 2.8431.619.6砂 岩泥 质 2.58 2.8181.319.3粘土岩砂 质 2.62 1.9834.519粘土岩砂 质 2.59 2.6443.118.6页 岩砂质微风化 2.51 3.9671.718.2粘土岩砂 质 2.56 2.1252.718白云岩泥 质 2.530.553518页 岩 2.5625.718页 岩3317.8板 岩风 化 2.55 2.7233.917.537.3页 岩砂 质 2.52 2.0863.517.3细砂岩钙 质 2.51 1.583617.3砂 岩弱风化 2.35 6.5045.517.28.2糜棱岩片 状 2.740.903117泥灰岩 2.48 2.3628.316.5 1.9粘土岩砂 质 2.5531.716.3片麻岩 2.48 2.8216.10.017粉砂岩泥 质 2.41 3.6546.115.9辉长辉绿岩强风化 2.705415.7砂 岩泥 质 2.57 1.4937.515.6页 岩 2.63 2.0321.415.5 1.1粉砂岩 2.41 3.3252.414.7粘土岩砂 质 2.54 2.725.214.6玄武岩软 弱 2.65 3.719.214.4细砂岩、泥岩互 层 2.670.7322.814.2砾 岩强风化 2.49 2.933614砂 岩变质,强风化 2.52 2.774713.919.8粘土岩 2.56 3.2545.913.9云母片岩全风化 2.65 1.8430.813.8细砂岩 2.72 1.9256.013.5细砂岩弱风化 2.26 4.1718.213.3泥 岩砂 质 2.42 4.3514.813.6粗砂岩砾 质 2.207.7838.412.9玢 岩 2.610.3815.912.5灰 岩 2.620.8123.212.3玄武岩节理发育,全风化 2.47 3.1741.112.1砾 岩砂 质 2.593412.1细砂岩 1.988.1915.311.6灰 岩薄层,风化 2.55 1.613011.2粘土岩 2.36 6.540.611.4砂页岩 2.6614.311.1绢英千枚岩薄片,微,风化 2.600.202510石英砾岩 2.58 1.0110.7泥灰岩 2.25 6.1617.310.621.5泥 岩 2.487.282810.6 6.5粉砂岩 2.6316.610.59.7绢英千枚岩薄片状,弱风化 2.900.27301010.0粘土岩 2.5331.69.9粉砂岩泥 质 2.31 4.5530.69.9页 岩 2.6026.39.8 2.66芒硝岩 2.309.2粘土岩 2.50 6.3634.98.7粘土岩 2.33 6.1616.28.6粘土岩砂 质 6.535.28.4砂 岩钙 质 2.6137.58.322.3粉砂岩 2.55 4.8142.88.3 1.21角砾岩 2.21 5.339.58.2云母片岩松软,全风化 2.53 2.58198.2砂 岩强风化 2.34 5.27178 6.45砂 岩条带状 2.3925.37.8大理岩16.97.6大理岩集块状 2.62 3.36437.6花岗闪长岩强风化 2.55 2.48397 5.39页 岩紫红色 2.257.620.6 6.7 1.85粉砂岩粘土质 2.35 3.1814.3 6.2 3.23玄武玢岩强风化 2.62 1.9213.1 5.9粘土岩 2.2714 5.7粘土岩砂 质 2.62 5.5 4.6绿泥石片岩弱风化 2.5714.6 5.3页 岩强风化 2.40 4.15 5.2砂 岩微风化 2.21 6.1414.5 5.1砂 岩变质,强风化 2.26 5.6818515.9粘土岩 2.51 1.945砂 岩集块状 2.44 5.0913.5 4.2粉砂岩 2.37 3.3214.14千枚岩强风化 2.25 4.9874石英砂岩 2.59 1.01 3.7粉砂岩泥 质 2.1410.2420.6 1.5 1.17芒硝岩 2.3524.929.6泥 岩紫红色 2.257.620.6页 岩 2.6520粘土岩 2.6920.710.3粘土岩 2.60 1.713.3芒硝岩 2.0812.6粘土岩 2.25 4.4页 岩全风化 2.41 4.3丰 满碧 口江 垭天升桥一级电站山西北引黄徐州铜山柳泉矿0.2970葫芦口岗南水库广元香水渡狮子滩龙 门紫坪铺升钟漫湾潘家口(杨叉子坝址隔河岩华东盐矿葫芦口水库万 安漫 湾0.4150小井沟水库云南、丰收河大寨电站1.093000黄 龙徐州铜山小井沟水库江西七星水库万 安陆 浑0.253900龙口矿区沱江水库升 钟偏窗子恒 山陕西王圪堵水库江 垭江西七星水库丹江口罗江口电站0.4044龙门(甘泽坡坝址)绿水河鲁布革陕西王圪堵水库0.886辽闹得海水库大藤峡鄂利川长顺电站1.0*120小什字*现场抗剪断马鞍山桃中铁矿三岔水库升钟四九滩电站东西关寨水库月江口上洞水库偏窗子六郎洞月江口普 定徐州铜山葫芦口安微冬至小什字水库陕西王圪堵水库黑龙潭丹江口龙口电站下洞水库河南长竹河水库太平湾丹江口万县威池水库0.682680*彭水*室内三轴值太平湾葫芦口水库以礼河二级天升桥一级柘 林江西大坳小什字水库绿水河石景山龙口灰坝小井沟长滩水库太平湾下马岭江 垭以礼河一级小什字陕西王圪堵水库恒 山三 岔徐州铜山0.5310碧 口丰 满河口村0.67520淮 阳鄂巩河水库0.510碧 口狮子滩太平湾乌江渡抗切380华东盐矿蒲江小河子水库黑龙潭红旗水库鄂、巩河水库石景山灰坝0.48*0六郎洞*岩石粗面摩擦绿水河上饶大坳五强溪岗南水库石景山龙口灰坝江西奉新淮 阳葛洲坝陆 浑升钟巩河水库冯家山水库0.5582陆 浑0.6718新疆咯拉咯尔电站江西高湖小井沟石景山灰坝葛洲坝江 口河南白沙水库1.03190安微淮阳抗切380华东盐矿1.23760淮 阳0.45430天生桥二级来风塘口1.0770偏窗子抗切250华东盐矿0.247升钟六郎洞。

第二章 软岩和软土

第二章 软岩和软土

第二节工程建没中经常遇到的重大工程地质问题之一. 软弱夹层是水工,铁路,矿山等工程建没中经常遇到的重大工程地质问题之一. 如软弱夹层中有泥化错动面,则对坝基岩体抗滑稳定起控制作用,给大坝的安全造成 如软弱夹层中有泥化错动面,则对坝基岩体抗滑稳定起控制作用, 很大的威胁,影响到设计方案,施工工期和工程投资.我国对软弱夹层的研究始于20 很大的威胁,影响到设计方案,施工工期和工程投资.我国对软弱夹层的研究始于20 世纪50年代狮子滩水电站建设.该电站坝址岩性为上侏罗统重庆组红色地层,由砂岩, 世纪50年代狮子滩水电站建设.该电站坝址岩性为上侏罗统重庆组红色地层,由砂岩, 50年代狮子滩水电站建设 砂质页岩,砂质粘土岩及粘土岩组成.由于钻探中采用了冲洗钻进,未发现软弱层, 砂质页岩,砂质粘土岩及粘土岩组成.由于钻探中采用了冲洗钻进,未发现软弱层, 直至基础开挖时才发现砂岩裂隙及层面间有厚为0. ~ 的夹泥层; 直至基础开挖时才发现砂岩裂隙及层面间有厚为 .5~4cm的夹泥层;风化破碎带中 的夹泥层 夹层厚达10~30cm,抗剪强度甚低(塑性夹泥f=0.20,液性夹泥f=0.15),造成了 夹层厚达10~30cm,抗剪强度甚低(塑性夹泥f 20,液性夹泥f 15), 10 30cm 勘测,设计,施工上的被动,紧张局面.经查明软弱夹层的分布和力学特性后, 勘测,设计,施工上的被动,紧张局面.经查明软弱夹层的分布和力学特性后,采取 了挖除夹层回填混凝土,钢筋锚固及夹层分布地段做防渗帷幕等工程措施. 了挖除夹层回填混凝土,钢筋锚固及夹层分布地段做防渗帷幕等工程措施.据国内已 建和设计中的大坝资料统计,由于软弱夹层问题而改变设计,降低坝高, 建和设计中的大坝资料统计,由于软弱夹层问题而改变设计,降低坝高,增加工程量 或后期加固的约占总数的1 或后期加固的约占总数的1/3.国内外发生事故或失事的许多工程,大多数都和软弱 国内外发生事故或失事的许多工程, 夹层问题有关.这就需要系统地研究软弱夹层的成因类型,分布规律,基本特性和长 夹层问题有关.这就需要系统地研究软弱夹层的成因类型,分布规律, 期渗水条件下的演变趋势,并结合电算,模型试验等,以便采取有效的工程措施. 期渗水条件下的演变趋势,并结合电算,模型试验等,以便采取有效的工程措施.

强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述

强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述

强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述随着人类对地下资源的深入开采和利用,地下巷道工程在各种领域中得到了广泛的应用,如煤矿、石油、地铁等。

而在巷道工程中,软岩地层的存在给巷道的支护和稳定性带来了巨大的挑战。

强风化软岩是指在长期风化作用和水的侵蚀下形成的一种特殊的软岩,其物理力学性质和稳定性明显降低。

对强风化软岩巷道的支护及稳定性的研究成为了地下巷道工程领域的热点之一。

一、强风化软岩的特点1. 抗压强度低:强风化软岩因长期风化,岩体中胶结物质流失,颗粒间的卸荷作用增大,导致了岩石内部的抗压强度大幅下降,使得软岩的抗压强度普遍较低。

2. 蠕变性大:强风化软岩由于长期受到地下水的侵蚀和渗透,在高温高湿环境下容易发生蠕变,即在较小的应力作用下,岩石会发生较大的变形。

3. 破碎性强:强风化软岩岩体容易出现开裂和破碎,使得岩体的整体稳定性明显下降。

4. 渗透性高:长期的水分侵蚀会导致强风化软岩的渗透性明显增加,易发生水文地质灾害。

二、强风化软岩巷道支护方法针对强风化软岩巷道的特点,我们需要采取相应的支护方法来保障巷道的安全稳定,主要包括以下几种:1. 喷射混凝土支护:在软岩巷道的开挖过程中,可以采用喷射混凝土来进行支护,通过喷射混凝土来形成一层坚固的支护壁,从而增强巷道的整体稳定性。

2. 钢拱支护:在软岩地层中,可以采用钢拱支护来增强巷道的整体稳定性,通过设置钢拱来分担地压,减轻软岩的应力,提高巷道的承载能力。

3. 锚杆网支护:在软岩巷道中,可以采用锚杆网支护来进行加固,通过在软岩中设置锚杆和钢网来加固岩体,从而增强巷道的抗压强度。

4. 土钉喷锚支护:土钉喷锚支护是一种有效的软岩支护方法,通过在软岩中设置土钉和喷锚来固化岩体,提高软岩的抗压和抗拉性能。

三、强风化软岩巷道稳定性分析对于强风化软岩巷道的稳定性分析,我们需要考虑以下几个方面:1. 岩体力学特性:首先需要对软岩的岩体力学特性进行详细的测试和分析,包括软岩的抗压强度、抗拉强度、弹性模量等参数,以便进行合理的巷道支护设计。

常用的岩石物理力学参数

常用的岩石物理力学参数

0.25 23.9 23.5
3900
强风化 钙质,弱 风化
Sheet2
软岩物理力学参数汇总表
岩石名称 岩石性状
(裂隙、风 化、夹层)
容重 g/cm3 2.33
吸水率 干抗压 湿抗压 % 4.4 0.41 5.65 0.14 5.65 0.69 2.91 1.35 1.2 0.25 Mpa 36.2 43.7 42.7 73.8 40 34 31 37.2 45.3 64.6 39.2 63.8 Mpa 23.5 23.3 23.1 23 23 23 23 22.7 22.0 21.9 21.7 21.4 21.2 21.3 21
75.2 38 31.6 81.3 34.5 43.1 71.7 52.7 35 25.7 33 33.9 63.5 36 45.5 31 28.3 31.7
1.82
马鞍山桃 中铁矿 三岔水库 升钟 四九滩 电站 东西关寨 水库 月江口 上洞水库 偏窗子 六郎洞 月江口 普 定 徐州铜山 葫芦口 安微冬至 小什字 水库 陕西王圪 堵水库 黑龙潭 丹江口 龙口电站 下洞水库 第4页
Sheet2
软岩物理力学参数汇总表
岩石名称 岩石性状
(裂隙、风 化、夹层)
容重 g/cm3
吸水率 干抗压 湿抗压 % Mpa 33.7 Mpa 21 20.9 20.5 19.6 19.6 19.3 19 18.6 18.2 18 18 18 17.8 17.5 17.3 17.3 17.2 17 16.5 16.3
云南、丰 收河大寨 电站
细砂岩 石英片岩 灰 砂 岩 岩
1.3 47.5
1.09
3000


徐州铜山 小井沟 水库 江西七星 水库 万 安 陆 浑 龙口矿区 沱江水库 升 第2页 钟

软岩的物理力学性质

软岩的物理力学性质


内含

对象,仅仅围绕工程活动的局部,即围岩;

现象,围岩变形量大、破坏程度高;
2020/ 6/25
要求,控制围岩的稳定性。
4
第一节 软岩的概念
地质软岩与工程软岩关系

二 是地质软岩而非工程软岩


工程荷载小于地质软岩,地质软岩不产生显著变形,

不作为工程软岩。

物 既是地质软岩又是工程软岩
10%~15%,自由膨胀率大于40%时,通常认为属于膨胀性 软岩。在这种围岩中掘进巷道就有发生膨胀的危险。


岩层吸水膨胀是影响软岩工程稳定性的重要因素,也
的 物
是软岩巷道底鼓的主要原因之一。

力 学 性
在软岩矿井的巷道岩帮内有时赋存有厚度较薄的粘泥夹层,当巷道掘进岩 面刚揭露时,此夹层比较干燥和坚固;但隔1~2天后,就会发现它表层的

叫孔隙率)n和孔隙比e来表示,可根据岩石的相对密
软 岩
度d和干密度ρc计算求得

孔隙度或孔隙率是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总
物 理
和与试件总体积V之比。

学 性 质
n V Vc V
1 Vc V
1 Vc gG GV
1 c d w
1
c d w
100%
孔隙比指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件内

“弱”:强度低
2020/
6/25
3
第一节 软岩的概念
工程软岩

二 在工程力作用下产生显著变形的工程岩体。


要点
重力

工程力
构造应力

软岩的物理力学特性

软岩的物理力学特性

3软岩的物理力学特性3.1软岩的成分软岩一般是由固体相、液体相、气体相三相组成的多相体系,有时由两相组成。

固体相是由许许多多大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起,构成软岩的主要部分,称为“骨架”。

在颗粒间的孔隙中,通常有液相的水溶液和气体形成三相体,有时只被水或气体充填形成二相体。

颗粒、水溶液和气体这3个基本组成部分不是彼此孤立地、机械地混在一起,而是经过了漫长的地质过程的建造和改造作用使其相互联系、相互作用,共同形成软岩的物质基础,并决定软岩的力学特性。

固相颗粒是软岩的最主要的物质组成,构成软岩的主体,是最稳定、变化最小的成分,在三相之间相互作用过程中,一般居主导地位。

对于固相颗粒部分,在进行软岩的工程地质研究时,从颗粒大小的组合、矿物成分、化学成分3个方面来考虑。

组成软岩的液体相部分实际上是化学溶液而不是纯水。

将溶液作为纯水研究时,基于颗粒的亲水性而形成的强结合水、弱结合水、毛细水、重力水对软岩工程地质也有很大的影响。

3.1.1软岩粒组及粒度成分软岩的粒度成分是指软岩中各种大小颗粒的相对含量。

粒组是将粒径的大小分为若干组。

粒组划分的原则是,首先考虑在一定的粒径变化范围内,其工程地质性质是相似的,若超过了这个变化幅度就要引起质的变化。

而粒组界限的确定,则视其主导作用的特性而定。

其次要考虑与目前粒度成分的测定技术相适应。

目前我国广泛应用的粒组划分是:(1)卵石组(d>2mm)。

多为岩石碎块。

这种粒组形成的软岩,孔隙粗大,透水性极强,毛细水上升高度极小,无论在潮湿或干燥状态下,均没有连结,可塑性、膨胀性、压缩性均极小,强度较高。

(2)砂粒组(d=2~0.05mm)。

主要为原生矿物,大多是石英、长石、云母等。

这种粒组软岩孔隙较大,透水性强,毛细水上升高度很小,可塑性和膨胀性较小,压缩性极弱,强度较高。

(3)粉粒组(d=0.05—0。

005mm)。

是原生矿物与次生矿物的混合体,它的性质介于砂粒与黏粒之间。

岩石物理力学指标参数表

岩石物理力学指标参数表

1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 4/89 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/20 1/21 1/20 2/41 1/20 1/20
1/20
几点说明:
1)岩石的种类繁多,工程性质极为复杂,差别很多,表中所列岩石只是河南段所遇岩石的一部分。

2)岩石的分类可分为地质分类和工程分类。

地质分类用地质名称加风化程度表达,包括定塔位时描述地质成因矿物成分,结构、构造,风化程序等。

工程分类主要是对岩体性状进行研究评价,包括岩块的“坚硬程度”岩体的“完整程度”和“岩体质量等级”。

地质分类是基础,工程分类的目的是较好的概括评价某工程性质。

考虑到山区丘陵区岩石裸露区或第四系较薄地段多采用嵌固式基础,基础埋深一般在3~6m,施工方法多采用掏挖法,塔基受力荷载不大,岩石地基的强度和变形均能满足设计要求,在制表中只列出了岩石的坚硬程度和岩体完整程度,未考虑岩体基本质量等级。

3)岩石坚硬程度,岩体完整程度,风化程度,岩石抗剪强度,承载特征值宜综合考虑防止自相矛盾,参数表中的数值仅供参考。

4)山区丘陵一般地下水埋藏较深,可不考虑地下水对施工和岩体的影响。

5)在深度8~15m范围很难见到未风化新鲜的岩石,微风化的岩石也不多见,故表中未列岩石示风化微风化岩石物理力学参数,如有请参考参数表适当提高。

6)对全风化,强风化,当与残积土难以区分时按土考虑。

7)岩石坚硬程度的定性分类可参阅“国标”附录A.0.1 P135
岩体完整程度的定性分类可参阅“国标”附录A.0.2 P135
,风镐加爆破锤
,风镐加放炮
,爆破锤加放炮。

面板堆石坝软岩料的应用分析

面板堆石坝软岩料的应用分析
收 稿 日期 : 0 80.1 20 .33
作者简介 :彭 成(93)男 , 18 ., 硕士生 , 业方向为水工结构 ;- a :eghn-m n @16 CB 专 em i pncegE ok 2 .O 。 l 通讯作者 :郭德 发(95)男 , 15一 , 教授级高级工程师 , 从事水工结构 、 资源利用规划研究 。 水
62 l
河 于大学学报 ( 1 f然科 舨 )
第 2 卷 6
碾压过 程 中颗粒 破 碎 强 烈 , 压 实 后 可达 较 高 的 密 经
理调整坝体变形 的分布 , 在保证坝体体稳定 和面板 受力均 匀 的前提 下 , 尽可 能 地 扩 大 软 岩 利 用分 区范 围, 以达到 降低 工程 造价 。

的密度和较小的变形 , 面板堆石坝 的安全性和经 使 济性 更有保 障 , 而该 坝 型 的优 越 性 得 到 坝 工 界 的 从
晒) 和填 筑 碾压 后 , 出现颗 粒破 碎 , 级配 细化 。
目前 , 国内外利用软岩修筑的面板堆石坝 已有十余 座 l 。从 国 内外 已建 成 的 面板 堆 石坝 的筑 坝 材 料 ,
上看, 各个 工程 所采 用 的筑 坝材料 各不 相 同 , 坝 材 筑 料 的多样 性充 分体 现 了面板 堆石 坝作 为一 种 当地 材 料 坝 的特点 , 。 3 4 J
共识 。为 了减少 堆 石 体 的变 形 , 以往 筑 坝 材 料 通 常
选用较 为坚 硬 的岩 石 , 而坝 址 附 近 的 开 挖 料 因 风 化
1 软岩料的物理力学特性
单 轴 饱 和 抗 压 强 度 小 于 3 MP 0 a的岩 石 统 称 软
质 岩石 , 包括 岩 性软 化 和风化 的岩 石 , 表性 岩石 有 代

岩土中的软硬岩分类及性质

岩土中的软硬岩分类及性质

岩土中的软硬岩分类及性质岩土工程是土木工程的重要分支,主要研究土体和岩石在工程上的性质和行为。

在岩土中,常常遇到软岩和硬岩两种不同的岩石类型。

本文将探讨软岩和硬岩的定义、分类以及它们在岩土工程中的性质和特点。

一、软岩的定义与分类软岩是指由于地质历史发育和构造变形的影响,岩石在地层演化过程中所形成的一种相对较软、较易破碎的岩石。

一般来说,软岩的抗压强度较低,长期承受外界力作用容易出现失稳、滑动和变形等问题。

根据软岩的成因、特征以及力学性质,可以将软岩分为以下几类:1. 克隆岩:受褶皱变形影响,呈山羊背状的块状岩体,密度较高,稳定性较好;2. 褶皱岩:呈波浪状的沉积层,由于受到褶皱构造的影响而变形;3. 杂岩:不同的岩层在运动过程中混合在一起形成的岩石,由于成分的不均匀性,其物理性质和力学特性也会有所差异;4. 孔洞岩:岩石中存在较多的孔洞或裂缝,其抗压强度较低,容易发生破坏。

二、硬岩的定义与分类与软岩相对,硬岩是指由于地质历史演化和构造变形的影响,形成了结晶体结构较完整、抗压强度较高的岩石。

硬岩通常具有较高的力学强度,承受外界力作用的能力较强。

根据硬岩的成因、特征以及力学性质,可以将硬岩分为以下几类:1. 结晶质岩石:由于长时间的高温和高压作用,岩石中的矿物晶体结构较完整,整体强度较高;2. 自然块状岩石:自然剥落或裂缝形成的岩石块体,具有较高的抗压强度和稳定性;3. 粘土质硬岩:在地质历史演化过程中,由于水的侵蚀和侵蚀物质的输运,粘土质硬岩形成;4. 高含铁质硬岩:含有大量铁元素的硬岩,机械性质较硬,强度较高。

三、软岩与硬岩的性质及特点1. 软岩的性质与特点软岩的抗压强度一般较低,容易发生变形和破坏,强度参数较难准确确定;软岩具有较高的水分敏感性,受水分变化的影响较大;软岩的强度与压力、温度等外界因素有关,易受到环境因素的影响;软岩的孔隙度较高,导致其渗透性较强,承载力及稳定性较差。

2. 硬岩的性质与特点硬岩的抗压强度较高,具有较好的稳定性和承载力;硬岩的机械性质相对稳定,容易确定岩石的强度参数;硬岩具有较低的水分敏感性,对水分变化的影响较小;硬岩具有较低的渗透性,岩层稳定性较好,适合作为工程基础。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

3软岩的物理力学特性3.1软岩的成分软岩一般是由固体相、液体相、气体相三相组成的多相体系,有时由两相组成。

固体相是由许许多多大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起,构成软岩的主要部分,称为“骨架”。

在颗粒间的孔隙中,通常有液相的水溶液和气体形成三相体,有时只被水或气体充填形成二相体。

颗粒、水溶液和气体这3个基本组成部分不是彼此孤立地、机械地混在一起,而是经过了漫长的地质过程的建造和改造作用使其相互联系、相互作用,共同形成软岩的物质基础,并决定软岩的力学特性。

固相颗粒是软岩的最主要的物质组成,构成软岩的主体,是最稳定、变化最小的成分,在三相之间相互作用过程中,一般居主导地位。

对于固相颗粒部分,在进行软岩的工程地质研究时,从颗粒大小的组合、矿物成分、化学成分3个方面来考虑。

组成软岩的液体相部分实际上是化学溶液而不是纯水。

将溶液作为纯水研究时,基于颗粒的亲水性而形成的强结合水、弱结合水、毛细水、重力水对软岩工程地质也有很大的影响。

3.1.1软岩粒组及粒度成分软岩的粒度成分是指软岩中各种大小颗粒的相对含量。

粒组是将粒径的大小分为若干组。

粒组划分的原则是,首先考虑在一定的粒径变化范围内,其工程地质性质是相似的,若超过了这个变化幅度就要引起质的变化。

而粒组界限的确定,则视其主导作用的特性而定。

其次要考虑与目前粒度成分的测定技术相适应。

目前我国广泛应用的粒组划分是:(1)卵石组(d>2mm)。

多为岩石碎块。

这种粒组形成的软岩,孔隙粗大,透水性极强,毛细水上升高度极小,无论在潮湿或干燥状态下,均没有连结,可塑性、膨胀性、压缩性均极小,强度较高。

(2)砂粒组(d=2~0.05mm)。

主要为原生矿物,大多是石英、长石、云母等。

这种粒组软岩孔隙较大,透水性强,毛细水上升高度很小,可塑性和膨胀性较小,压缩性极弱,强度较高。

(3)粉粒组(d=0.05—0。

005mm)。

是原生矿物与次生矿物的混合体,它的性质介于砂粒与黏粒之间。

由该粒组形成的软岩,因孔隙小而透水性弱,毛细水可上升到一定高度,有一定的压缩性,强度较低。

(4)黏粒组(d<0.005mm)。

主要由次生矿物组成。

由该粒组形成的软岩,其孔隙很小,透水性极弱,毛细水上升高度较高,有可塑性、膨胀性,强度较低。

3.1.2软岩中矿物成分的类型软岩的固体相部分,实质上都是矿物颗粒,并且是一种多矿物体系。

不同的矿物其性质各不相同,它们在软岩中的相对含量和粒度成分一样,也是影响软岩力学性质的重要因素。

(1)原生矿物组成软岩固体相部分的物质,主要来自岩石风化产物。

岩石经过物理风化、迁移作用、沉积作用、成岩作用而形成软岩。

原生矿物仍保留着风化作用前存在于母岩中的矿物成分。

软岩中原生矿物主要有硅酸盐类矿物、氧化物类矿物,此外尚有硫化物类矿物及磷酸盐类矿物。

硅酸盐类矿物中常见的有长石类、云母类、辉石类及角闪石类等矿物。

常见的长石类矿物有钾长石(KAlSi308)和钙长石(CaM208),它们不太稳定,受风化作用易形成次生矿物。

常见的云母类矿物有白云母[KAl2(AlSi3 010)(OH,F)2]和黑云母[K(Mg,Fe,Mn)3 AlSi3 O10(OH)2],两者都不易风化,云母类矿物含较多的Fe、Mg、K等元素。

常见的辉石类和角闪石类矿物有普通辉石[Ca(Mg,Fe,A1)(si,A1)206]和普通角闪石[ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe3+)(Si,X1)4011(OH)2]。

氧化物类矿物中常见的有石英、赤铁矿、磁铁矿,它们相当稳定,不易风化,其中石英是软岩中分布较广的一种矿物。

软岩中硫化物类矿物通常只有铁的硫化物,它们极易风化。

磷酸盐类矿物主要是磷灰石。

(2)次生矿物。

原生矿物在一定的气候条件下,经化学风化作用,进一步分解,形成一种新的矿物,颗粒变得更细,甚至变成胶体颗粒,这种矿物称次生矿物。

次生矿物有两种类型:一种是原生矿物中的一部分可溶的物质被溶滤到别的地方沉淀下来,形成“可溶的次生矿物”;另一种是原生矿物中可溶的部分被溶滤走后,残存的部分性质已改变,形成了新的“不可溶的次生矿物”。

可溶性次生矿物的形成主要是由于各种矿物中含有化学性质活泼的K、Na、ca、Mg及cl、s等元素。

这些元素呈阳离子及酸根离子,溶于水后,在迁移过程中,因蒸发浓缩作用形成可溶的卤化物、硫酸盐及碳酸盐。

这些盐类一般都结晶沉淀并充填于软岩的孔隙内,形成不稳定的胶结物;未沉淀析出的部分,则呈离子状态存在于软岩的孔隙溶液中,这种溶液与黏粒相互作用,影响着软岩的工程地质性质。

不可溶性的次生矿物有次生二氧化硅、氧化物、黏土矿物。

次生二氧化硅是由原生矿物硅酸盐经化学风化后,原有的矿物结构被破坏,游离出结晶格架的细小碎片,由Si02组成,氧化物多由Fe3+、A13+和02。

、OH一、H20等组成的矿物,如磁铁矿等。

黏土矿物是原生矿物长石及云母等硅酸盐类矿物经化学风化而成,主要有高岭石、水云母(伊利石)、蒙脱石等。

黏土矿物是软岩的重要组成部分。

3.1.3矿物成分与粒相的关系软岩是岩石经受复杂的地质作用(风化作用、搬运作用、沉积作用)和自然因素影响而形成的。

一定的地质因素必然形成一定类型的软岩,使它具有某种粒度成分和矿物成分。

卵石组一般由物理风化形成的岩石碎块组成。

卵石组由于颗粒粗大,所以一般都保留着母岩的原有矿物成分、结构和构造。

一般来说,母岩的强度影响卵石组软岩的工程地质性质。

比如未风化的花岗岩强度较高,由它形成的颗粒组成的软岩,其强度也较高;反之,泥岩、页岩易风化、强度低,由它形成的软岩强度也就较低。

砂粒组的矿物成分主要是原生矿物,在较细粒中也有次生矿物。

砂粒中常见的矿物有石英、长石、云母及其他黑色矿物等主要造岩矿物。

砂粒的矿物成分对其形成的软岩工程地质性质有一定的影响。

上述几种矿物力学强度的次序是石英>长石、云母>方解石、白云石。

石英硬度大,抗风化能力强。

长石、云母都经受了不同程度的化学风化作用,且硬度小于石英;而云母本身有韧性,较柔软,所以强度低。

方解石、白云石硬度更低,还有溶蚀性,所以强度更低。

由上述矿物各自组成的软岩,应该反映矿物本身的强度特征。

粉粒组往往由抗风化能力较强的矿物组成,如石英等。

长石、云母及其他黑色矿物抵抗风化能力弱,尤其是当它们粒径很小时更易变成次生矿物,所以在粉粒中较少见,而次生矿物如高岭石反而易见。

黏粒组的矿物成分几乎都是由次生矿物与腐殖质组成的。

而次生矿物中以不可溶性的次生二氧化硅、黏土矿物和氧化物为主,但也有可溶性的次生矿物。

黏土矿物是组成黏粒的主要矿物成分,由于其结晶格架构造不同,对形成软岩工程地质性质的影响也不相同。

黏粒组中的可溶性次生矿物以碳酸盐类为主。

由于遇水后易溶解,从而使软岩的孔隙增大,结构疏松,强度降低。

由于孔隙溶液的离子成分、浓度、pH值均将影响黏粒表面扩散层厚度的变化,所以软岩的工程地质性质也随之而改变。

腐殖质是在风化壳中由于生物活动而堆积下来的有机质完全分解后形成的。

当软岩中有机质含量较高时,亲水性、可塑性较高,压缩性大,透水性及抗剪强度较低。

总之,矿物成分与粒组有一定的关系,矿物的固有特性影响着软岩的工程地质。

3.2软岩中的膨胀性矿物及其特征3.2.1软岩中的膨胀性矿物膨胀性软岩的成分与泥质有关,而泥质的主要成分是黏土矿物。

黏土矿物是指具有片状或链状结晶格架的铝硅酸盐,它是由原生矿物长石及云母等铝硅酸盐矿物经化学风化而成。

铝硅酸盐由两个主要部分组成,即硅氧四面体和铝氧八面体,由于这两种基本单元组成的比例不同,形成不同的黏土矿物。

黏土矿物主要分为三大类,即高岭石(Kaolinte)、蒙脱石(Montmo—rilonite)和伊利石(Illite)。

黏土矿物的存在很大程度上决定了软岩的性质。

图3—1是我国部分煤矿软岩膨胀性矿物成分实验分析结果。

由图中可以看出,不同地质时期形成的软岩其经受的构造运动次数不同,成岩和压密作用不同,因而膨胀性黏土矿物及其含量也各不相同。

按生成时代和黏土矿物特征可将软岩分为三种类型:(1)古生代软岩。

主要包括上石炭二叠系软岩。

其主要的黏土矿物为高岭石、伊利石和伊/蒙混层矿物,基本不含蒙脱石,或蒙脱石不能独立存在(只能以混层矿物存在)且混层矿物混层比比较低(20%一25%)。

(2)中生代软岩。

主要包括侏罗系、白垩系及部分二叠系软岩。

其主要黏土矿物为伊/蒙混层,其次为高岭石、伊利石,蒙脱石含量较少(一般低于10%),混层比多在50%~70%。

(3)新生代软岩。

主要包括第三系软岩。

主要黏土矿物为蒙脱石、伊/蒙混层和高岭石。

3.2.2软岩膨胀性矿物的物理化学特征不同生成时代的软岩其天然含水量、比表面积、阳离子交换量等物理化学性质不同,如图3—2所示。

煤矿软岩为沉积岩,地质年代越老,成岩和压密作用越强;经受的构造运动和岩浆活动的次数越多,其岩石中的含水量越少。

一般地说,从蒙脱石型软岩、伊利石型软岩到高岭石型软岩,其含水量呈递减的趋势。

古生代软岩的含水量小于8%,中生代软岩为5%一15%,新生代软岩为10%一20%。

古生代软岩不含蒙脱石,且高岭石含量较高。

中生代软岩由于含少量的蒙脱石和大量的伊/蒙混层矿物及高岭石、伊利石等,因而比表面积在100~350m2/g之间,阳离子交换量多为20~50mmol/l00g。

新生代软岩由于蒙脱石含量较高,因此比表面积在150—450m2/g之间,阳离子交换量多为25~60mmol/l00g。

3.2.3软岩膨胀性矿物的水理特征水理性质是指岩石在溶液作用下所表现出来的性质,包括岩石的吸水性、水力传导性、软化性、抗冻性、可溶性和膨胀性。

对煤矿软岩工程来说,重要的是软岩的膨胀性和吸水性。

我国部分矿区不同时代软岩的水理性质见表3—1。

古生代软岩由于基本不含有蒙脱石,因而吸水性低,岩块吸水率小于10%,膨胀性弱,软化不明显。

中生代软岩由于含有少量的蒙脱石和大量的伊/蒙混层矿物,因而吸水性较明显,岩块吸水率为10%~70%,有较强的膨胀性和软化性,也有部分弱膨胀和低吸水能力型,这与其膨胀性矿物含量有关。

新生代软岩由于含有量的蒙脱石和伊/蒙混层矿物,因而吸水能力强,岩石吸水率在20%~80%之间,膨胀性和软化性显著。

3.2.4软岩膨胀性矿物的力学特征不同时代的软岩由于黏土矿物成分和含量不同,因而具有不同的结构构造、物化性质、水理性质,并且最终使其力学特性明显不同。

我国部分矿区软岩的力学指标如图3—3所示。

古生代软岩由于结构致密,因而单轴抗压强度多为20~40Mpa,抗拉强度为1~2MPa ,长期强度多为瞬时强度的50%~80%,弹性模量较大,泊松比较小。

中生代软岩的单轴抗压强度多为15~30MPa,抗拉强度多为0.4~1MPa,长期强度多为瞬时强度的40%~70%,弹性模量较低,泊松比较大。

相关文档
最新文档