兰州地区红层遇水崩解机理及微观特征研究
发布时间：2022-07-27 12:55
红砂岩是一种具有特殊性质的砂岩,遇水后迅速崩解软化。本文结合兰州地铁区域地质构造,系统开展对红砂岩不同含水率和不同时间崩解下的岩样进行微观结构特征测试,并对不同试验条件下的红砂岩观测其孔隙面积、孔隙周长及孔隙率的变化规律,此外,通过实验观测其岩样微结构特性变化,分析其地基强度迅速减弱的原因。本文主要研究红砂岩的水理特性,通过实地调研和室内试验,获得红砂岩在发生水-岩化学反应后其抗压强度急剧下降的结论。将不同含水率和不同崩解时间下的红砂岩进行扫描电镜试验和X衍射试验,采用Image J软件和X‘Pert HighScore Plus分别计算不同试验条件下的孔隙率、孔隙面积和孔隙周长,并测得矿物成分及其含量。对平行试样进行定量分析,获得不同含水率下的红砂岩和不同崩解时间下红砂岩的孔隙变化及其矿物成分含量的变化。最后,通过分形理论对两种不同试验条件下的红砂岩进行分析,讨论红砂岩遇水迅速崩解的机理。试验研究表明,红砂岩单轴抗压强度的降低与微观结构的变化是有密切联系的,水溶液对矿物的溶解和反应,改变了岩石的矿物组成形式,使强度急剧下降。水-岩化学反应是一个动态的具有时间效应的反应,吸附作用和氧化...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 红砂岩分布情况
1.2.2 含水率对微观结构的影响
1.2.3 红砂岩强度力学性质研究
1.3 主要研究内容
1.4 技术路线
第二章 兰州地铁区域红砂岩地质情况
2.1 工程概况
2.2 力学性质与工程地质性质
2.3 水文地质特征
2.3.1 第四系孔隙潜水
2.3.2 地下水位与含水层、隔水层的分布
2.3.3 地下水的补给、径流、排泄条件
2.4 本章小结
第三章 不同含水率下红砂岩的微观结构及矿物成分研究
3.1 引言
3.2 电镜试验样品制备及分析
3.3 红砂岩不同含水率下的SEM图像分析
3.4 红砂岩矿物成分研究
3.4.1 X衍射实验试样制备
3.4.2 矿物成分分析
3.4.3 红砂岩结晶度计算
3.5 红砂岩矿物成分组成分析
3.5.1 X射线衍射试验分析
3.5.2 结晶度计算
3.6 不同含水率下红砂岩孔隙分形维数分析
3.7 孔隙分形维数计算及分析
3.8 本章小结
第四章 红砂岩崩解后的微观结构及矿物成分研究
4.1 红砂岩崩解实验
4.2 红砂岩不同时间崩解下SEM图像分析
4.3 红砂岩矿物成分组成分析
4.3.1 X射线衍射试验分析
4.3.2 红砂岩结晶度的计算
4.4 不同时间崩解下的红砂岩孔隙分形维数分析
4.5 本章小结
第五章 红砂岩劣化机理研究
5.1 引言
5.2 岩石矿物流失导致的红砂岩地基崩解机理
5.2.1 胶结物致崩解机理研究
5.2.2 红砂岩接触形式研究
5.3 红砂岩水化学反应分析
5.3.1 水-岩化学反应模式
5.3.2 吸附作用和氧化还原反应
5.4 岩石中水-力耦合损伤的分区性
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
1 在学期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]含水率对全风化红砂岩地层隧道围岩变形影响研究[J]. 王志杰,徐君祥,李瑞尧,唐力,徐海岩. 铁道标准设计. 2020(05)
[2]白垩系红砂岩冻结融化后的力学性质试验研究[J]. 刘波,马永君,盛海龙,常雅儒,于俊杰,贾帅龙. 岩土力学. 2019(S1)
[3]干湿循环对红砂岩力学特性及损伤影响试验研究[J]. 刘帅,杨更社,董西好. 煤炭科学技术. 2019(04)
[4]基于损伤阈值点砂岩本构关系建立与工程应用[J]. 杨晓琴,徐素国,于永军,李腾宇. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]干湿循环作用下红砂岩动态拉伸力学性能试验研究[J]. 杜彬,白海波,马占国,李明,武光明. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[6]溶液浸泡对华南地区红砂岩孔隙度和分形维数的影响[J]. 颜益鹏,杨伟斌,朱庆勇. 河南理工大学学报(自然科学版). 2018(02)
[7]恩施盆地红层边坡变形破坏模式研究[J]. 肖尚德,唐辉明,唐睿旋,秦华刚. 工程地质学报. 2016(06)
[8]红黏土工程性状的干湿循环效应试验研究[J]. 穆坤,孔令伟,张先伟,尹松. 岩土力学. 2016(08)
[9]干湿循环对泥质砂岩力学特性及其微细观结构影响研究[J]. 刘新荣,李栋梁,张梁,王震. 岩土工程学报. 2016(07)
[10]基于SEM图像的软土三维孔隙率计算及影响因素分析[J]. 徐日庆,邓祎文,徐波,来剑平,詹学贵,徐丽阳,陆建阳. 岩石力学与工程学报. 2015(07)
博士论文
[1]甘肃红层工程地质特性与边坡稳定性研究[D]. 王骑虎.北京工业大学 2016
[2]引洮工程红层软岩隧洞工程地质研究[D]. 刘小伟.兰州大学 2008
硕士论文
[1]红砂岩工程特性的试验研究及应用[D]. 甘文宁.合肥工业大学 2014
[2]干湿循环下长沙绕城高速公路典型路基土软化特性试验研究[D]. 胡甜.长沙理工大学 2013
[3]红砂岩边坡稳定性分析及治理研究[D]. 张年胜.长沙理工大学 2012
本文编号：3665497
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 红砂岩分布情况
1.2.2 含水率对微观结构的影响
1.2.3 红砂岩强度力学性质研究
1.3 主要研究内容
1.4 技术路线
第二章 兰州地铁区域红砂岩地质情况
2.1 工程概况
2.2 力学性质与工程地质性质
2.3 水文地质特征
2.3.1 第四系孔隙潜水
2.3.2 地下水位与含水层、隔水层的分布
2.3.3 地下水的补给、径流、排泄条件
2.4 本章小结
第三章 不同含水率下红砂岩的微观结构及矿物成分研究
3.1 引言
3.2 电镜试验样品制备及分析
3.3 红砂岩不同含水率下的SEM图像分析
3.4 红砂岩矿物成分研究
3.4.1 X衍射实验试样制备
3.4.2 矿物成分分析
3.4.3 红砂岩结晶度计算
3.5 红砂岩矿物成分组成分析
3.5.1 X射线衍射试验分析
3.5.2 结晶度计算
3.6 不同含水率下红砂岩孔隙分形维数分析
3.7 孔隙分形维数计算及分析
3.8 本章小结
第四章 红砂岩崩解后的微观结构及矿物成分研究
4.1 红砂岩崩解实验
4.2 红砂岩不同时间崩解下SEM图像分析
4.3 红砂岩矿物成分组成分析
4.3.1 X射线衍射试验分析
4.3.2 红砂岩结晶度的计算
4.4 不同时间崩解下的红砂岩孔隙分形维数分析
4.5 本章小结
第五章 红砂岩劣化机理研究
5.1 引言
5.2 岩石矿物流失导致的红砂岩地基崩解机理
5.2.1 胶结物致崩解机理研究
5.2.2 红砂岩接触形式研究
5.3 红砂岩水化学反应分析
5.3.1 水-岩化学反应模式
5.3.2 吸附作用和氧化还原反应
5.4 岩石中水-力耦合损伤的分区性
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
1 在学期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]含水率对全风化红砂岩地层隧道围岩变形影响研究[J]. 王志杰,徐君祥,李瑞尧,唐力,徐海岩. 铁道标准设计. 2020(05)
[2]白垩系红砂岩冻结融化后的力学性质试验研究[J]. 刘波,马永君,盛海龙,常雅儒,于俊杰,贾帅龙. 岩土力学. 2019(S1)
[3]干湿循环对红砂岩力学特性及损伤影响试验研究[J]. 刘帅,杨更社,董西好. 煤炭科学技术. 2019(04)
[4]基于损伤阈值点砂岩本构关系建立与工程应用[J]. 杨晓琴,徐素国,于永军,李腾宇. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]干湿循环作用下红砂岩动态拉伸力学性能试验研究[J]. 杜彬,白海波,马占国,李明,武光明. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[6]溶液浸泡对华南地区红砂岩孔隙度和分形维数的影响[J]. 颜益鹏,杨伟斌,朱庆勇. 河南理工大学学报(自然科学版). 2018(02)
[7]恩施盆地红层边坡变形破坏模式研究[J]. 肖尚德,唐辉明,唐睿旋,秦华刚. 工程地质学报. 2016(06)
[8]红黏土工程性状的干湿循环效应试验研究[J]. 穆坤,孔令伟,张先伟,尹松. 岩土力学. 2016(08)
[9]干湿循环对泥质砂岩力学特性及其微细观结构影响研究[J]. 刘新荣,李栋梁,张梁,王震. 岩土工程学报. 2016(07)
[10]基于SEM图像的软土三维孔隙率计算及影响因素分析[J]. 徐日庆,邓祎文,徐波,来剑平,詹学贵,徐丽阳,陆建阳. 岩石力学与工程学报. 2015(07)
博士论文
[1]甘肃红层工程地质特性与边坡稳定性研究[D]. 王骑虎.北京工业大学 2016
[2]引洮工程红层软岩隧洞工程地质研究[D]. 刘小伟.兰州大学 2008
硕士论文
[1]红砂岩工程特性的试验研究及应用[D]. 甘文宁.合肥工业大学 2014
[2]干湿循环下长沙绕城高速公路典型路基土软化特性试验研究[D]. 胡甜.长沙理工大学 2013
[3]红砂岩边坡稳定性分析及治理研究[D]. 张年胜.长沙理工大学 2012
本文编号：3665497
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