【摘要】：疏松砂巖是近年來重大地下工程中揭露一套結(jié)構(gòu)疏松,自穩(wěn)能力差,涌水、塌方等工程事故頻發(fā)的巖層。針對目前對其工程地質(zhì)性質(zhì)研究的不足,本文以疏松砂巖為研究對象,依托多個已建和在建工程,通過野外調(diào)查,采用系統(tǒng)室內(nèi)實驗,分析歸納了疏松砂巖基本的工程地質(zhì)特性,并對其凍結(jié)效應(yīng)及成因問題進行了深入研究和探討。從而補充并豐富了對疏松砂巖基礎(chǔ)性狀的研究,尤其是補充了其物理力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征等基礎(chǔ)性規(guī)律及其機理,為巖土工程領(lǐng)域內(nèi)疏松砂巖的進一步研究和工程建設(shè)提供理論及實驗數(shù)據(jù)支持。本文獲得以下幾點結(jié)論：(1)疏松砂巖分布特征及物質(zhì)成分的研究表明,疏松砂巖分布廣泛,主要位于隴東區(qū)及隴中的蘭州盆地內(nèi)；屬于紅層中的一層或多層,為新近系及古近系沉積物；其物質(zhì)成分單一,主要為石英,膠結(jié)物含量很少,雜質(zhì)含量極少。(2)疏松砂巖結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)實驗表明,其宏觀上屬于散體狀結(jié)構(gòu)似連續(xù)介質(zhì)；微觀上屬于骨架狀結(jié)構(gòu),膠結(jié)差,并構(gòu)成均勻松散的孔隙結(jié)構(gòu)類型：力學(xué)強度很低,巖性軟弱,屬于極軟巖。疏松砂巖屬于泥質(zhì)粉(細(xì))砂巖,結(jié)構(gòu)松散,孔隙大；骨架顆粒分選好,且具一定磨圓度,以點觸式接觸為主；泥質(zhì)膠結(jié)或微弱的鈣質(zhì)膠結(jié)；物理力學(xué)性質(zhì)差,接近于松散砂,滲透性弱、易崩解,抗剪強度很低,壓縮性低。(3)疏松砂巖凍結(jié)效應(yīng)研究表明其物理力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征等均受到凍融作用的影響。物理性質(zhì)中,含水特性、密度及滲透特性等均隨著凍結(jié)狀態(tài)改變而發(fā)生變化；凍融過程中的結(jié)構(gòu)效應(yīng)包括其整體結(jié)構(gòu)的變化,微裂隙的新生,孔隙的變化及粘土礦物的變化等；凍結(jié)大大改善了其力學(xué)強度,而解凍后強度劣化,且低于天然狀態(tài)。工程中應(yīng)考慮并合理利用其凍融過程中物理力學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律。(4)疏松砂巖成因研究中各種特征綜合表明,它屬于一套風(fēng)沙活動的產(chǎn)物,受后期賦存水環(huán)境作用的影響。疏松砂巖具有成巖作用較弱、成巖環(huán)境復(fù)雜等特征,是與干熱氣候相適應(yīng)、形成于干旱氣候環(huán)境下的風(fēng)成沙產(chǎn)物,且受后期賦存環(huán)境及成巖作用的影響。并以此對新近系、古近系時期的干旱氣候及環(huán)境問題進行了探討。
[Abstract]:Loose sandstone is a kind of rock stratum which has been exposed in the important underground engineering in recent years, such as loose structure, poor self-stability, water gushing, collapse and other engineering accidents. In view of the deficiency of the present research on its engineering geological properties, this paper takes loose sandstone as the research object, relies on many existing building and construction projects, through field investigation, adopts systematic indoor experiments. The basic engineering geological characteristics of loose sandstone are analyzed and summarized, and the freezing effect and genetic problems are deeply studied and discussed. It complements and enriches the study of the basic characteristics of loose sandstone, especially the basic laws and mechanisms of physical and mechanical properties, structural characteristics, etc. To provide theoretical and experimental data for further research and engineering construction of loose sandstone in geotechnical engineering field. In this paper, the following conclusions are obtained: (1) the study of the distribution characteristics and material composition of loose sandstone shows that the loose sandstone is widely distributed, mainly located in the east of Gansu and Lanzhou basin in the middle of Gansu; Belonging to one or more layers of the red beds, which are Neogene and Paleogene sediments; Its material composition is single, mainly quartz, the content of cement is very little, impurity content is very few. (2) the structure and physical and mechanical properties of loose sandstone show that it belongs to the granular structure like continuum medium macroscopically; Microscopically, it belongs to skeleton structure, poor cementation, and forms uniform and loose pore structure type: low mechanical strength, weak lithology and very soft rock. Loose sandstone belongs to shaly silt (fine) sandstone with loose structure and large porosity. Physical and mechanical properties are poor, close to loose sand, weak permeability, easy to disintegrate, low shear strength and low compressibility. (3) the freezing effect of loose sandstone shows that its physical and mechanical properties and structural characteristics are affected by freeze-thaw process. In physical properties, the characteristics of water content, density and permeability change with the change of freezing state, and the structural effects in freezing and thawing process include the change of its whole structure, the creation of microcracks, the change of pores and the change of clay minerals, etc. Freezing greatly improved its mechanical strength, but its strength deteriorated after thawing and was lower than that of natural state. During the process of freeze-thaw, the variation of physical and mechanical properties should be taken into account and reasonably utilized. (4) the study on the genesis of loose sandstone shows that it belongs to the product of wind-sand activity and is affected by the effect of water environment in the later stage. Loose sandstone has the characteristics of weak diagenesis and complex diagenetic environment. It is the product of aeolian sand formed in arid climate and adapted to dry and hot climate. It is also affected by late occurrence environment and diagenesis. The arid climate and environment of Neogene and Paleogene were discussed.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P642

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本文編號：2367386