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水及化学溶液对岩石力学性质影响的试验研究

作　者: 杨鑫
导　师: 胡其志；周辉
学　校: 湖北工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 岩石强度试验饱和NaCl溶液矿物分析双电层
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在岩土工程中,经常会遇到这样的情况：岩石在干燥情况下强度和硬度都符合工程要求,一旦遇水其强度会发生明显的降低,常常导致岩体湿化崩解,给基坑开挖、隧道施工、坡面处理等岩土工程带来一系列的安全问题。长期以来,水对岩石力学性质的影响研究,主要集中于岩体渗流场与应力场耦合作用和岩石遇水的工程处理等方面：岩体渗流场与应力场耦合的作用,由于其耦合机理复杂,研究手段和研究方法过于繁琐,其研究成果不能很好的应用于工程实际；而在岩石遇水的工程处理方面,其处理方法主要是对岩石填充物质,对岩体进行支护、防水等措施,这些措施对于岩石遇水强度降低只是暂时性的防护作用,而对于岩石的根本性能改变不大。想要从根本上改变岩石遇水强度降低的问题,我们首先必须找出岩石遇水强度降低的原因及机理,才能从根本上解决岩石遇水强度降低的问题。本文选取四川锦屏二级水电站地下围岩绿泥石片岩和浙江龙游石窟红砂岩,从两种岩石的力学性能出发,对饱和状态、干燥状态以及饱和NaCl溶液饱和等三种状态下的岩石力学性能进行试验研究,通过对比分析,以期找到水及饱和NaCl溶液对岩石强度的影响机理。论文主要内容如下：1.对绿泥石片岩和红砂岩两种岩石在干燥和蒸馏水饱和状态下进行单轴压缩和常规三轴试验,对两种岩石在干燥和饱和状态下的强度、弹性模量、泊松比等力学参数进行对比,得出水对绿泥石片岩和红砂岩力学性能的影响程度。2.使用气-液双相平衡理论对不同含水率的岩样进行制备,然后对制备好的不同含水率的岩样进行强度试验,找出含水率对岩样强度、弹性模量、泊松比的影响。3.使用饱和NaCl溶液对绿泥石片岩和红砂岩进行饱和,对两种用饱和NaCl溶液饱和的岩石进行单轴和三轴压缩试验,得出饱和NaCl溶液对绿泥石片岩和红砂岩岩石力学性质的影响。4.对比干燥、蒸馏水饱和、饱和NaCl溶液饱和三种状态的绿泥石片岩和红砂岩的强度、弹性模量、泊松比等力学参数,并结合两种岩石的矿物成分检测,对两种岩石遇水强度降低的机理联系双电层理论进行分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
  1.3 本文的主要内容  13-14
  1.4 本文的研究思路和研究方法  14-16
第二章岩石的基本力学性质试验  16-34
  2.1 引言  16
  2.2 绿泥石片岩基本力学试验  16-25
    2.2.1. 绿泥石片岩岩样的制备和试验方案  16-18
    2.2.2 绿泥石片岩单轴压缩试验及结果  18-19
    2.2.3 绿泥石片岩常规三轴试验及结果  19-24
    2.2.4 粘聚力C和内摩擦角φ值的求取  24-25
    2.2.5 单轴压缩与常规三轴试验结果分析  25
  2.3 红砂岩的基本力学试验  25-33
    2.3.1. 红砂岩岩样的制备和试验方案  26
    2.3.2 红砂岩单轴压缩试验结果  26-28
    2.3.3 红砂岩常规三轴试验结果  28-32
    2.3.4 红砂岩粘聚力C和内摩擦角φ值的求取  32-33
    2.3.5 红砂岩绿泥石片岩单轴压缩及常规三轴试验结果分析  33
  2.4 本章小结  33-34
第三章不同含水率对岩石强度的影响  34-46
  3.1 气-液双相平衡原理  34-37
    3.1.1 组分、相和相平衡  35
    3.1.2 气体组分的分压和分压定律  35-36
    3.1.3 液体的气-液双相平衡  36-37
    3.1.4 二元溶液的气-液双相平衡  37
  3.2 不同含水率岩样制备  37-41
    3.2.1 化学试剂的选取以及制备方法  37-39
    3.2.2 制样的物理化学原理  39-40
    3.2.3 气—液双相平衡原理制备岩样质量记录  40-41
  3.3 不同含水率岩石的试验及结果分析  41-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章饱和NACL溶液饱和的岩石力学试验  46-56
  4.1 试验目的  46-47
  4.2 饱和NACL溶液饱和岩石方法  47
  4.3 饱和NACL溶液饱和的绿泥石片岩力学试验  47-51
    4.3.1 单轴压缩试验  47-48
    4.3.2 常规三轴试验  48-51
  4.4 饱和NACL溶液饱和的红砂岩力学试验  51-55
    4.4.1 单轴压缩试验  51-52
    4.4.2 常规三轴试验  52-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章水和化学溶液对岩石力学性质的影响  56-67
  5.1 绿泥石片岩在三种状态下的试验结果对比  56-60
    5.1.1 三种状态下的试验曲线对比  56-58
    5.1.2 三种状态下力学参数的对比  58-59
    5.1.3 三种状态下绿泥石片岩的粘聚力C、内摩擦角φ对比  59-60
  5.2 红砂岩在三种状态下的试验结果对比  60-63
    5.2.1 三种状态下的试验曲线对比  60-62
    5.2.2 三种状态下力学参数的对比  62
    5.2.3 三种状态红砂岩的粘聚力C、内摩擦角φ对比  62-63
  5.3 综合分析  63-66
    5.3.1 岩石矿物成分的鉴定  64-65
    5.3.2 水对岩石力学性质影响的机理分析  65-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 主要结论  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-72
硕士期间成果  72-73
致谢  73

水及化学溶液对岩石力学性质影响的试验研究

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