湖南白垩系、第三系红层工程特性研究

论文摘要

湖南省区域内存在着大量的晚白垩系及早第三系陆相沉积的红色、褐红色、紫红色泥质粉砂岩、泥岩等地层，工程领域将此种地基称为红层地基。红层由于其形成条件的独特性，具有特殊的工程性质：是典型的易滑地层，雨季经常发生数量众多的滑坡灾害；作为填料修筑的公路路基易发生不均匀沉降而开裂；在铁路、公路工程建设中，红层地区的坡体开挖和路堤填筑经常诱发规模较大的坡体塌滑灾害，影响工程建设的进行；局部地段甚至有岩溶现象等等。在红层地区，深入了解红层的工程特性是有效利用红层的先决条件，因此对湖南白垩系、第三系红层的工程特性进行深入系统研究有着重要的现实意义。 本文在分析和参考已有大量国内外文献的基础上，对湖南白垩系、第三系红层的地质形成条件及其工程特性的研究现状进行了归纳总结，现场采取大量试样对湖南白垩系、第三系红层进行了一系列的物理及力学性能试验、流变试验、渗透试验等试验，并结合试验结果对红层的地基承载力、滑坡运移机制、流变特性、路用性能等工程特性进行了系统理论分析研究，取得了以下一些研究成果： (1) 试验研究表明红层的粘土矿物主要为高岭石、蒙脱石或伊利石，并包含一些长石、云母类矿物等；红层具有浸水崩解特性，首次根据其崩解特性将其划分为C类红层、B类红层及A类红层；各类红层的物质有些不同并有规律性的变化，由此造成红层特性不同并有规律性变化。 (2) 研究表明红层风化岩石分带采用六分法较为适当，其中划分指标以结合波速比和风化系数两者较为妥当。首次提出采用荷载试验及动力触探或标准贯入试验相结合，并结合在勘察工作中的实际经验，来准确评价风化红层的物理力学性质，进而准确的评价其地基承载力。纠正了过去机械地套用“规范”或片面依靠经验的作法。 (3) 首次系统的对湖南省晚白垩系及早第三系陆相沉积红层进行滑坡运移机制研究。研究表明：岩体的抗剪强度具有各向异性，沿垂直岩层层面方向抗剪强度值最大，沿岩层层面方向抗剪强度值最小；滑动面(带)是滑坡体运动的物质介质，滑动面(带)抗剪强度的大小，决定滑坡的稳定性，滑动面(带)抗剪强度的降低是滑坡滑动的直接原因。 (4) 研究表明：湖南省晚白垩系及早第三系红层存在着显著的流变性，可以用Burgers模型来描述，其瞬时弹模(E_M)、粘弹性模量(E_K)、粘弹性系数(η_K)和粘塑性系数(η_M)等四个流变特征参数均有随应力水平的升高而增大的趋势，但绝大多数处于同一数量级。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 中国红层形成的地质历史背景及分布
• 1.3 湖南白垩系、第三系红层地质形成条件
• 1.3.1 古地理轮廓
• 1.3.2 古沉积环境
• 1.3.3 古生物环境
• 1.4 湖南白垩系、第三系红层分布及其特点
• 1.5 湖南白垩系、第三系红层工程特性的研究现状
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 湖南白垩系、第三系红层基本性质测试研究
• 2.1 红层的岩石学性质
• 2.1.1 宏观特征
• 2.1.2 岩石学分类
• 2.1.3 红层的结构和构造
• 2.1.4 红层试样的化学成分和矿物成分
• 2.2 红层的浸水崩解特性
• 2.2.1 试验方案的设计
• 2.2.3 室内浸水崩解试验
• 2.2.4 室内环境下红层崩解试验
• 2.2.5 红层崩解机理分析
• 2.2.6 红层崩解性的工程危害
• 2.3 红层的其他基本性质
• 2.4 本章小结
• 第三章 湖南白垩系、第三系红层地基承载力特性研究
• 3.1 地基承载力的基本概念
• 3.2 红层的风化分带
• 3.2.1 风化红层带的一般特征
• 3.2.2 风化红层分带及其地基承载力的确定
• 3.2.3 红层风化带地基承载力的确定
• 3.3 红层岩基承载力的确定方法探讨
• 3.3.1 根据岩石的软硬和风化程度确定岩基承载力
• 3.3.2 根据红层原位荷载试验确定地基承载力
• 3.3.3 根据红层的单轴抗压强度确定地基承载力
• 3.3.4 红层岩基承载力的计算方法
• 3.4 红层软岩嵌岩桩承载力计算探讨
• 3.5 本章小结
• 第四章 湖南白垩系、第三系红层滑坡运移机制研究
• 4.1 红层滑动赋存的环境地质条件
• 4.1.1 地层岩性
• 4.1.2 地形地貌
• 4.1.3 地质结构、构造与外动力地质作用
• 4.1.4 地表水体入渗
• 4.2 红层强度特征与滑坡力学机制
• 4.3 红层滑坡变形机制
• 4.4 红层滑坡运移特征
• 4.4.1 整体滑动
• 4.4.2 错裂滑动
• 4.4.3 塑流性滑动
• 4.5 红层滑坡运移破坏机理
• 4.6 红层挖方边坡防护与加固技术措施
• 4.7 本章小结
• 第五章 湖南白垩系、第三系红层流变特性研究
• 5.1 红层砂、泥岩物理力学特性
• 5.2 红层流变试验及流变特性
• 5.2.1 红层砂岩的流变试验及流变特性
• 5.2.2 红层泥质粉砂岩的流变试验及流变特性
• 5.2.3 红层粉砂质泥岩的流变试验及流变特性
• 5.3 红层流变模型
• 5.4 红层长期强度
• 5.5 本章小结
• 第六章 湖南白垩系、第三系红层路用性能研究
• 6.1 红层的路用性能试验
• 6.1.1 红层的压实性试验
• 6.1.2 红层的抗剪强度试验
• 6.1.3 红层击实试件的室内回弹模量试验
• 6.1.4 红层试件的室内CBR试验结果
• 6.1.5 红层击实试件的渗水试验
• 6.1.6 红层试件的压缩变形试验
• 6.1.7 红层的路用性能分析
• 6.2 红层路基施工工艺
• 6.2.1 施工工艺
• 6.2.2 红层路基施工中应注意的问题
• 6.3 红层筑路工程实例
• 6.3.1 确定合理的分层填筑和压实工艺
• 6.3.2 红砂岩路基压实质量的控制和检测
• 6.3.3 红砂岩路基的渗水试验及干缩特性，回弹模量
• 6.3.4 沉降观测及其分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 湖南白垩系、第三系红层岩溶研究
• 7.1 红层岩溶岩石类型
• 7.2 红层岩溶的特征
• 7.3 红层岩溶发育特征
• 7.4 红层岩溶机制
• 7.5 可溶性红层地基的地质勘察要点
• 7.5.1 可溶性红层地基勘察的基本要求
• 7.5.2 可溶性红层地基勘察的工作方法
• 7.6 红层岩溶防治措施
• 7.7 本章小结
• 第八章 湖南白垩系、第三系红层水文地质研究
• 8.1 红层岩溶水的类型
• 8.2 红层岩溶的水文地质特征
• 8.3 红层裂隙水特征
• 8.3.1 红层裂隙水的基本类型和特征
• 8.3.2 红层单斜构造的富水特征
• 8.4 红层渗透特性的研究
• 8.4.1 渗透试验方法
• 8.4.2 试验数据分析与处理
• 8.5 地下水对红层性质的影响
• 8.6 红层中水的利用
• 8.7 本章小结
• 第九章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要研究成果