层厚比对砂泥岩互层岩体力学特性的影响研究

论文摘要

我国西南地区广泛分布着砂泥岩互层岩体,现有标准规定砂泥岩互层岩体的基本力学参数,当层厚在5米以下时按泥岩取值,对不同工程场景、不同的层厚比例关系未作进一步区分。本文引入泥岩层厚与砂层岩厚之比,即层厚比,从影响砂泥岩互层岩体力学参数的因素出发,运用FLAC3D进行三轴数值试验和单轴数值试验,分析不同层厚比、层厚、岩层倾角、模型尺寸等因素影响下砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数、抗压强度和弹性模量的变化规律,并为实际工程中砂泥岩互层岩体力学参数的取值提供参考。取得如下主要成果:(1)其他条件相同时,对层厚比单因素分析发现:层厚比不同,砂泥岩互层岩体的力学特性不同。随层厚比的增大,其力学参数有趋于劣化的趋势。砂泥岩互层岩体的层厚比在0.1~0.75区间内时,其抗剪强度参数、抗压强度、弹性模量随层厚比的增加而减小,且变化幅度较大,在实际工程中应考虑层厚比的影响,按现场试验结果取值;当层厚比在0.75~2区间内时,以上力学参数随层厚比的变化幅度较小,且基本与泥岩的力学参数相一致,故在实际工程中按泥岩的参数取值是客观可行的。(2)层厚对砂泥岩互层岩体力学特性的影响规律需要区分层厚比来确定。砂泥岩互层岩体的粘聚力、内摩擦角和抗压强度均随层厚的减小而增大。层厚比在0.1~0.75区间内时,层厚越小,粘聚力、内摩擦角和抗压强度越大,且远大于泥岩参数,也就是说实际工程中不应仅按泥岩的粘聚力、内摩擦角和抗压强度取值,具体取值建议根据实际情况或现场试验确定;层厚比在0.75~2区间时,粘聚力、内摩擦角和抗压强度随层厚的变化较小,且基本与泥岩参数一致,可按泥岩参数取值。层厚对岩体弹性模量的影响为层厚减小,砂泥岩互层岩体的弹性模量呈减小趋势,层厚比在0.1~0.5区间时,砂泥岩互层岩体的弹性模量随层厚的减小变化较大,且弹性模量较大,在0.5~2区间时,弹性模量变化较为平稳,但还是大于泥岩的弹性模量,在实际工程中,可按3~5倍的泥岩弹性模量取值,岩层较薄时取较大值,岩层较厚时,可取较小值。(3)岩层倾角对砂泥岩互层岩体粘聚力、内摩擦角、抗压强度、弹性模量的影响规律也应区分不同层厚比来确定。岩层倾角小于50°,且层厚比在0.1~0.75区间时,粘聚力和抗压强度与泥岩的参数基本一致,实际工程中可按泥岩的粘聚力和抗压强度取值;岩层倾角大于50°,层厚比在0.75~2时,粘聚力和抗压强度涨幅较大,实际工程中应按实际情况取值;岩层倾角对内摩擦角和弹性模量的影响规律总体呈“U”型变化。(4)模型尺寸对砂泥岩互层岩体的力学特性影响较小,模型尺寸增大,岩体力学参数呈减小趋势。抗剪强度参数、抗压强度和的弹性模量层厚比在0.1~0.75区间内砂泥岩互层岩体的力学参数变化较大,在实际工程中应根据实际情况按现场试验参数确定,在0.75~2区间内基本不变,且与泥岩的参数相近,实际工程中可按泥岩的参数取值。(5)以长寿二桥北锚基坑为例,通过模拟基坑变形数据与实际监测的变形数据的比较结果可知,在实际工程中,考虑层厚比、岩层厚度、岩层倾角等因素对砂泥岩互层岩体力学参数的影响,按照等效岩体参数取值更为符合实际。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 崔华龙

导师: 叶四桥

关键词: 砂泥岩互层岩体,层厚比,岩体力学参数

来源: 重庆交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 重庆交通大学

分类号: TU45

DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000118

总页数: 77

文件大小: 3264K

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