【摘 要】
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岩石,作为地球岩石圈的主要构成成分,是一种或者多种矿物组成的具有稳定外形的固态集合体,一直被广泛应用在人类生活和生产中。红砂岩作为一种常见的易崩解岩石,广泛分布于全国各地,因此在实际的工程建设中常遇到红砂岩层。同样,兰州地区的红砂岩属于强风化砂岩,其遇水极易崩解,使得工程性质减弱,承载力部分降低甚至完全丧失,导致施工缓慢,工期相应延长。为了研究红砂岩遇水之后抗剪强度的变化规律,以兰州地区的红砂岩为
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岩石,作为地球岩石圈的主要构成成分,是一种或者多种矿物组成的具有稳定外形的固态集合体,一直被广泛应用在人类生活和生产中。红砂岩作为一种常见的易崩解岩石,广泛分布于全国各地,因此在实际的工程建设中常遇到红砂岩层。同样,兰州地区的红砂岩属于强风化砂岩,其遇水极易崩解,使得工程性质减弱,承载力部分降低甚至完全丧失,导致施工缓慢,工期相应延长。为了研究红砂岩遇水之后抗剪强度的变化规律,以兰州地区的红砂岩为研究对象。首先,制备不同含水率的红砂岩试样,进行直接剪切试验,分析红砂岩粘聚力、内摩擦角与含水率之间的关系,进而分析红砂岩的抗剪强度与含水率之间的关系。在研究中提出了粘聚力变化率和内摩擦角变化率这两个概念,更深入地分析含水率对红砂岩的抗剪强度的影响规律。对已经完成直剪试验的试样进行崩解重新制样,并按照土力学试样方法进行直剪试验,获得了粘聚力、内摩擦角与含水率之间的关系,进而得出抗剪强度与含水率之间的关系。同样地,采用粘聚力变化率和内摩擦角变化率进一步剖析含水率与抗剪强度之间的关系。最后,推导了广义粗糙度系数JRC的表达式,由表达式分别计算出了红砂岩试样崩解前后的粗糙度系数,然后从粗糙度系数的角度分析了抗剪强度与含水率之间的关系。通过研究发现:崩解前,红砂岩试样在含水率为5.918%时,粘聚力为零;含水率为2.880%时,其对红砂岩试样的抗剪强度影响速率达到最大。崩解后,红砂岩试样在含水率为2.539%时,粘聚力变化率和内摩擦角变化率为零;当含水率为6.242%时,试样的粘聚力变化率和内摩擦角变化率达到最大值;当含水率为14.020%时,可认为试样的粘聚力变化率达到极小值;当含水率为18.745%内摩擦角变化率达到极小值。红砂岩试样在含水率为1.078%和19.016%时,粘聚力皆为零,广义粗糙度系数也同样为零,证明关于含水率与抗剪强度关系的合理性,说明广义粗糙度系数与抗剪强度之间的关系和c,φ与抗剪强度之间的关系相一致。
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