兰州地铁深基坑红砂岩崩解特性试验研究与分析
发布时间：2023-02-09 13:18
红砂岩在兰州地区分布比较广泛,是兰州地铁工程中遇到具有特殊工程性质的岩层,其因成分复杂且结构特殊而普遍具有遇水软化崩解特性,给兰州地区地铁和高层建筑深大基坑带来较多支护和排水问题。兰州地铁1号线至4号线均下穿经过红砂岩地层,且地下水位较高,研究红砂岩的崩解特性及崩解机理对基坑支护工程具有十分重要的意义。本文以兰州地铁2号线和3号线地铁基坑弱透水性红砂岩为研究对象,通过室内试验、现场试验、理论推导及数值模拟的方法对兰州地铁深基坑红砂岩的崩解特性和崩解机理等方面进行研究,主要研究内容和结果有以下几点:(1)由浸水崩解试验将兰州地铁深基坑红砂岩初步分为三类进行研究,A类崩解速度较快,工程特性较差,引发的工程问题比较严重,B类红砂岩崩解速度次之,工程特性一般,引发的工程问题较小,C类红砂岩几乎不崩解,工程特性良好。通过常规土工试验和现场试验获得三类红砂岩的干密度、孔隙率、渗透系数、剪切强度等物理指标,对红砂岩进行进一步分类特性研究。(2)通过自制红砂岩崩解速率测定装置和自行设计红砂岩崩解速率测定试验,对六个车站基坑20个不同物理指标红砂岩试样进行崩解速率测定试验,对相同车站不同物理指标和不同车...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 红砂岩物理力学研究现状
1.2.2 红砂岩崩解特性研究现状
1.2.3 基于颗粒流理论的岩土数值模拟研究现状
1.2.4 当前研究存在的不足
1.3 本文研究内容与技术路线
1.3.1 研究的主要内容
1.3.2 研究的主要技术路线
第2章 兰州地铁深基坑红砂岩分车站物理力学特性试验
2.1 地质背景研究
2.1.1 水文地质条件
2.1.2 地层岩性
2.1.3 地质构造
2.1.4 红砂岩地质分布
2.2 红砂岩初步分类
2.2.1 分类原则
2.2.2 浸水崩解试验
2.2.3 基于崩解速度红砂岩初步分类
2.3 常规土工试验
2.3.1 直剪试验
2.3.2 渗透试验
2.3.3 含水率和干密度试验
2.3.4 粒径筛分试验
2.4 现场抽水试验
2.4.1 试验目的
2.4.2 试验方案
2.4.3 试验结果分析
2.5 本章小结
第3章 红砂岩崩解速率测定试验
3.1 试验概况
3.1.1 土样特征和矿物组成
3.1.2 红砂岩常规物理指标
3.2 试验方案及过程
3.2.1 试验过程
3.2.2 试验指标计算
3.3 试验结果及崩解速率影响因素分析
3.3.1 干密度、渗透系数、粘土矿物与崩解速率关系
3.3.2 分维数与崩解速率关系
3.3.3 含水率与崩解速率关系
3.3.4 耐崩解性指数
3.3.5 c、φ值影响
3.4 本章小结
第4章 红砂岩崩解机理分析
4.1 电镜扫描试验
4.1.1 试验原理、设备及岩样制备
4.1.2 试验过程
4.1.3 试验结果分析
4.2 矿物成分及微观结构特征分析
4.2.1 岩矿分析
4.2.2 核磁共振分析
4.3 红砂岩崩解机理
4.3.1 宏观崩解机理
4.3.2 细观崩解机理
4.3.3 崩解模型
4.4 本章小结
第5章 红砂岩崩解过程模拟分析
5.1 模型选择
5.1.1 PFC基本计算原理
5.1.2 线性抗转动接触模型
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 伺服控制过程与结果
5.3 崩解过程模拟
5.3.1 A类红砂岩崩解过程模拟
5.3.2 B类红砂岩崩解过程模拟
5.3.3 C类红砂岩崩解过程模拟
5.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 攻读学位期间所参与的项目基金及项目
本文编号：3738809
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 红砂岩物理力学研究现状
1.2.2 红砂岩崩解特性研究现状
1.2.3 基于颗粒流理论的岩土数值模拟研究现状
1.2.4 当前研究存在的不足
1.3 本文研究内容与技术路线
1.3.1 研究的主要内容
1.3.2 研究的主要技术路线
第2章 兰州地铁深基坑红砂岩分车站物理力学特性试验
2.1 地质背景研究
2.1.1 水文地质条件
2.1.2 地层岩性
2.1.3 地质构造
2.1.4 红砂岩地质分布
2.2 红砂岩初步分类
2.2.1 分类原则
2.2.2 浸水崩解试验
2.2.3 基于崩解速度红砂岩初步分类
2.3 常规土工试验
2.3.1 直剪试验
2.3.2 渗透试验
2.3.3 含水率和干密度试验
2.3.4 粒径筛分试验
2.4 现场抽水试验
2.4.1 试验目的
2.4.2 试验方案
2.4.3 试验结果分析
2.5 本章小结
第3章 红砂岩崩解速率测定试验
3.1 试验概况
3.1.1 土样特征和矿物组成
3.1.2 红砂岩常规物理指标
3.2 试验方案及过程
3.2.1 试验过程
3.2.2 试验指标计算
3.3 试验结果及崩解速率影响因素分析
3.3.1 干密度、渗透系数、粘土矿物与崩解速率关系
3.3.2 分维数与崩解速率关系
3.3.3 含水率与崩解速率关系
3.3.4 耐崩解性指数
3.3.5 c、φ值影响
3.4 本章小结
第4章 红砂岩崩解机理分析
4.1 电镜扫描试验
4.1.1 试验原理、设备及岩样制备
4.1.2 试验过程
4.1.3 试验结果分析
4.2 矿物成分及微观结构特征分析
4.2.1 岩矿分析
4.2.2 核磁共振分析
4.3 红砂岩崩解机理
4.3.1 宏观崩解机理
4.3.2 细观崩解机理
4.3.3 崩解模型
4.4 本章小结
第5章 红砂岩崩解过程模拟分析
5.1 模型选择
5.1.1 PFC基本计算原理
5.1.2 线性抗转动接触模型
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 伺服控制过程与结果
5.3 崩解过程模拟
5.3.1 A类红砂岩崩解过程模拟
5.3.2 B类红砂岩崩解过程模拟
5.3.3 C类红砂岩崩解过程模拟
5.4 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 攻读学位期间所参与的项目基金及项目
本文编号：3738809
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