紅砂巖在蘭州地區(qū)分布比較廣泛,是蘭州地鐵工程中遇到具有特殊工程性質(zhì)的巖層,其因成分復(fù)雜且結(jié)構(gòu)特殊而普遍具有遇水軟化崩解特性,給蘭州地區(qū)地鐵和高層建筑深大基坑帶來較多支護和排水問題。蘭州地鐵1號線至4號線均下穿經(jīng)過紅砂巖地層,且地下水位較高,研究紅砂巖的崩解特性及崩解機理對基坑支護工程具有十分重要的意義。本文以蘭州地鐵2號線和3號線地鐵基坑弱透水性紅砂巖為研究對象,通過室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗、理論推導(dǎo)及數(shù)值模擬的方法對蘭州地鐵深基坑紅砂巖的崩解特性和崩解機理等方面進行研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)果有以下幾點:(1)由浸水崩解試驗將蘭州地鐵深基坑紅砂巖初步分為三類進行研究,A類崩解速度較快,工程特性較差,引發(fā)的工程問題比較嚴重,B類紅砂巖崩解速度次之,工程特性一般,引發(fā)的工程問題較小,C類紅砂巖幾乎不崩解,工程特性良好。通過常規(guī)土工試驗和現(xiàn)場試驗獲得三類紅砂巖的干密度、孔隙率、滲透系數(shù)、剪切強度等物理指標,對紅砂巖進行進一步分類特性研究。(2)通過自制紅砂巖崩解速率測定裝置和自行設(shè)計紅砂巖崩解速率測定試驗,對六個車站基坑20個不同物理指標紅砂巖試樣進行崩解速率測定試驗,對相同車站不同物理指標和不同車...

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景、目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 紅砂巖物理力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 紅砂巖崩解特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 基于顆粒流理論的巖土數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.4 當前研究存在的不足
    1.3 本文研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究的主要內(nèi)容
        1.3.2 研究的主要技術(shù)路線
第2章 蘭州地鐵深基坑紅砂巖分車站物理力學(xué)特性試驗
    2.1 地質(zhì)背景研究
        2.1.1 水文地質(zhì)條件
        2.1.2 地層巖性
        2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造
        2.1.4 紅砂巖地質(zhì)分布
    2.2 紅砂巖初步分類
        2.2.1 分類原則
        2.2.2 浸水崩解試驗
        2.2.3 基于崩解速度紅砂巖初步分類
    2.3 常規(guī)土工試驗
        2.3.1 直剪試驗
        2.3.2 滲透試驗
        2.3.3 含水率和干密度試驗
        2.3.4 粒徑篩分試驗
    2.4 現(xiàn)場抽水試驗
        2.4.1 試驗?zāi)康?br>        2.4.2 試驗方案
        2.4.3 試驗結(jié)果分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 紅砂巖崩解速率測定試驗
    3.1 試驗概況
        3.1.1 土樣特征和礦物組成
        3.1.2 紅砂巖常規(guī)物理指標
    3.2 試驗方案及過程
        3.2.1 試驗過程
        3.2.2 試驗指標計算
    3.3 試驗結(jié)果及崩解速率影響因素分析
        3.3.1 干密度、滲透系數(shù)、粘土礦物與崩解速率關(guān)系
        3.3.2 分維數(shù)與崩解速率關(guān)系
        3.3.3 含水率與崩解速率關(guān)系
        3.3.4 耐崩解性指數(shù)
        3.3.5 c、φ值影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 紅砂巖崩解機理分析
    4.1 電鏡掃描試驗
        4.1.1 試驗原理、設(shè)備及巖樣制備
        4.1.2 試驗過程
        4.1.3 試驗結(jié)果分析
    4.2 礦物成分及微觀結(jié)構(gòu)特征分析
        4.2.1 巖礦分析
        4.2.2 核磁共振分析
    4.3 紅砂巖崩解機理
        4.3.1 宏觀崩解機理
        4.3.2 細觀崩解機理
        4.3.3 崩解模型
    4.4 本章小結(jié)
第5章 紅砂巖崩解過程模擬分析
    5.1 模型選擇
        5.1.1 PFC基本計算原理
        5.1.2 線性抗轉(zhuǎn)動接觸模型
    5.2 模型建立及伺服控制
        5.2.1 模型建立
        5.2.2 伺服控制
        5.2.3 伺服控制過程與結(jié)果
    5.3 崩解過程模擬
        5.3.1 A類紅砂巖崩解過程模擬
        5.3.2 B類紅砂巖崩解過程模擬
        5.3.3 C類紅砂巖崩解過程模擬
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄B 攻讀學(xué)位期間所參與的項目基金及項目



本文編號：3738809