岩溶区薄层泥化夹层剪切强度弱化微观机理及现场测试新方法

基本信息
批准号:41902296
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:穆成林
学科分类:
依托单位:四川师范大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
成因机理微观结构泥化夹层强度弱化弯曲元
结项摘要

Guizhou Province is located in the central area of karst regions in China. The special geological environment and large numbers of engineering construction have resulted in frequent occurrence of landslide, causings serious losses and threats. Weakening strength of muddy interlayer is one of the main factors causing these disasters.The existing analysis of the research results of thin argillaceous intercalation in Karst area, mostly based on empirical judgment and conventional test methods, and the evolution law of engineering characteristics has not been fully grasped. This project uses scanning electron microscopy (SEM), nuclear magnetic resonance (NMR) and other testing methods to analyze the essence of weakening strength of thin argillaceous intercalation in karst area from a microscopic point of view and reveal the formation mechanism. At the same time, it is difficult to sample thin interlayer in conventional mechanical test, and achieve real mechanical parameters for remolding samples. Based on the theory of bending element, a testing device for shear strength of muddy interlayer is developed. According to the results of indoor and outdoor tests, the correlation equation between strength and shear wave velocity, water content and confining pressure is established. The results scientifically reveal the nature and formation mechanism of strength weakening of muddy interlayer, and provide a theoretical basis for studying the evolution process of landslide deformation and instability, stability assessment, etc. The new bending element device can quickly test the strength of original muddy interlayer in situ, and solve the problems of difficult sampling, difficult parameter acquisition and poor reliability in conventional tests.

贵州省处于我国岩溶地区的中心地带,特殊的地质环境以及大量的工程建设,致使边坡(滑坡)屡有发生,造成严重损失和重大威胁。泥化夹层强度弱化是致灾的主要因素之一。目前泥化夹层强度弱化研究主要是以经验性判断和常规试验手段居多,尚未深入掌握其工程特性的演化规律。本项目以黔西地区为主要调查、试验场地,采用扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等多种测试手段,从微观角度分析岩溶区薄层泥化夹层强度弱化的本质,揭示形成机理;同时针对薄层夹层试验难取样,重塑试样难以获取真实的力学参数,原位试验周期长且费用高等问题,探索性地研制泥化夹层剪切强度的弯曲元测试装置,并根据室内外试验的成果,建立强度计算的相关性方程。该成果揭示了泥化夹层强度弱化本质和形成机理,为研究边坡变形失稳演化过程,稳定性评价等提供了理论基础;弯曲元新装置可快速进行现场测试原状泥化夹层强度,解决了以往常规试验中存在的取样难,获取参数难,可靠性差问题。

项目摘要

泥化夹层是溶蚀地区岩体工程中常见的具有特殊力学性质的弱化结构体,通常由于对其力学性质的研究够不够深入而导致大量工程失稳破坏,造成巨大损失。针对2个亟待解决的问题:薄层泥化夹层强度弱化的本质是什么?如何快速准确现场测试泥化夹层强度参数?本基金项目以岩溶区的层间薄层泥化夹层为研究对象,通过剪切试验、扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等,黏土含量约为60%,主要是伊利石、高岭石以及伊蒙混层,其次是石英、钾长石、钠长石,其它成分则较少;重塑试样力学参数随含水率的增加而呈现非线性降低,整体呈现较大凹形曲线,含水率为28.4%为拐点,原状试样力学参数同样随着含水率增加呈非线性降低,含水率为32.5%为拐点,重塑试样与原状试样相比,其强度参数存在一定的差异,其中内摩擦角φd取值范围为(0.2~0.78)φr,且随着含水率的增加呈现先增大后减小,整体呈现两段小中间大的特征。扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)试验获取泥化夹层微观演变的特征,并进行量化处理,分析强度弱化的本质和揭示形式机理。结果显示,泥化夹层剪切强度弱化本质是颗粒的组合形态及孔隙结构演化结果。建立微观结构的方程式,量化展现宏观强度的演化规律。依据弯曲元振动剪切波在不同的物质特征反映出的差异性规律,研制适合现场测试泥化夹层剪切强度的新装置,建立获取泥化夹层力学参数的计算方法。研究成果揭示了泥化夹层剪切强度弱化机理,并建立的相关的计算模型,对相关工程的安全评价及治理提供了科学依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

穆成林的其他基金

相似国自然基金

1

煤层气井内隔层界面抗剪切强度弱化效应与预测模型研究

批准号:40972103
批准年份:2009
负责人:顾军
学科分类:D0208
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
2

高速硬切削主剪切区材料失稳及损伤断裂微观机理研究

批准号:50875033
批准年份:2008
负责人:段春争
学科分类:E0509
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
3

软弱泥化夹层高压渗透失稳孕育演化细观机理研究

批准号:51409265
批准年份:2014
负责人:倪绍虎
学科分类:E0905
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

循环剪切荷载作用下节理强度劣化机理及变形模型分析

批准号:40872188
批准年份:2008
负责人:李海波
学科分类:D0705
资助金额:44.00
项目类别:面上项目