橋梁樁基基巖膨脹巖力學(xué)性能試驗研究

楊 秀 武

(寧夏華僑園集團公路工程有限公司，寧夏 固原 756000)

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橋梁樁基基巖膨脹巖力學(xué)性能試驗研究

楊 秀 武

(寧夏華僑園集團公路工程有限公司，寧夏 固原 756000)

為了探究某橋梁灌注樁基巖膨脹巖不同含水量條件與其抗壓強度和抗拉強度的變化規(guī)律，對6孔54個巖樣分別進行了天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)和干燥狀態(tài)下的單軸抗壓強度、抗拉強度試驗，并依據(jù)試驗，建立了含水量與抗壓強度和抗拉強度之間的函數(shù)方程及軟化系數(shù)，為同類工程提供了理論依據(jù)。

灌注樁，膨脹巖，抗壓強度，抗拉強度

0 引言

膨脹巖遇水會發(fā)生膨脹，其強度會隨之發(fā)生降低變化，現(xiàn)有文獻[1]～[6]分別開展了溫度與膨脹巖強度規(guī)律、凍融循環(huán)與膨脹巖強度規(guī)律、膨脹巖的判別方法和工程加固方案的研究。該研究依托某橋梁工程灌注樁基礎(chǔ)底部膨脹巖基巖，研究了含水量與抗壓強度和抗拉強度之間變化規(guī)律。

1 試驗方案

為明確掌握某橋梁灌注樁基巖的工程特性，分別對6點膨脹巖基巖3 m深度鉆孔取樣，每孔每米制樣3個試樣，每孔制樣9個，分別進行了天然狀態(tài)、干燥狀態(tài)和飽和狀態(tài)下的單軸抗壓強度、抗拉強度試驗及蒙脫石和伊利石含量測定。試驗方案見表1。

表1 試驗方案

2 試驗方法

泥巖強度試驗為巖石抗壓、抗拉試驗，試驗儀器為WES-1000B型數(shù)字式萬能試驗機，分別進行抗壓和抗折強度試驗。

巖石單軸抗壓強度試驗：試驗時以游標卡尺測量試樣直徑，精確小數(shù)點后2位，以0.5 MPa/s～1.0 MPa/s的加載速度加荷，直至試樣破壞，并記錄破壞荷載P，按照R=P/A計算，其中，R為巖石單軸抗壓強度；A為垂直于加荷方向的試樣橫截面積。

巖石抗拉強度試驗：沿高線墊鋼絲墊條，把試樣置于試驗機承壓板中心，以0.3 MPa/s～0.5 MPa/s的加載速度加荷，直至試樣破壞，并記錄破壞荷載P，單位N，計算公式如下：

σt=2P/πDh。

式中：σt——巖石抗拉強度，MPa；P——破壞荷載，N；D——試樣直徑，mm；h——試樣高，mm。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 抗壓強度分析

天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)和干燥狀態(tài)下抗壓強度試驗結(jié)果見表2～表4。

表2 孔1天然狀態(tài)抗壓強度及含水量

表3 飽和狀態(tài)抗壓強度及含水量

表4 干燥狀態(tài)抗壓強度及軟化系數(shù)

由表4及試驗試樣觀察可得：基巖的軟化系數(shù)在0.4～0.6之間，軟化系數(shù)較小，屬于軟巖，其易遇水軟化，強度損失較大，對巖石的穩(wěn)定危害較為突出。依據(jù)含水量與各強度數(shù)據(jù)可簡單給出它們之間的關(guān)系見圖1，由圖1可以得出不同深度處的基巖抗壓強度隨著含水量的增加呈現(xiàn)二次曲線關(guān)系降低。

3.2 抗折強度分析

天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)和干燥狀態(tài)下的試驗結(jié)果如表5～表7所示。

表5 天然狀態(tài)抗折強度及含水量

表6 飽和狀態(tài)抗折強度及含水量

表7 干燥狀態(tài)抗折強度

由圖2可以得出不同深度處的基巖抗折強度隨著含水量的增加而降低的趨勢變化。

3.3 礦物成分分析

試驗對每孔第一個取樣進行成分測定，試驗過程中，先用XRF測定了礦物中的金屬元素，然后再用XRD測試(X射線熒光光譜分析)了其中各種礦物的含量。

試驗結(jié)果表明：伊利石含量為6.48%～19.21%，蒙脫石含量為2.38%～12.84%；蒙脫石和伊利石的親水性很強，遇水體積可增加幾倍，易造成巖石膨脹軟化，基巖強度降低，故必須考慮含水量變化對工程的不利影響。

4 結(jié)語

通過抗壓試驗、抗折試驗和成分測定試驗，建立含水量與抗折強度和抗壓強度方程，在工程施工方案制定時可以根據(jù)不同含水量工況計算基巖的強度，同時由成分分析和軟化系數(shù)可知，該基巖具有較高的膨脹軟化，易對工程造成不良影響。

[1] 蔡耀軍,王小波,李 亮,等.膨脹巖濕化崩解特性及膨脹性快速鑒別研究[J].人民長江,2015(7):44-47.

[2] 范秋雁,張 波,李 先.不同膨脹狀態(tài)下膨脹巖剪切蠕變試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2016(A2):3734-3746.

[3] 楊軍平,樊永華.溫濕效應(yīng)對膨脹巖吸水軟化作用的影響[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2016,16(20):259-263.

[4] 徐新鵬.某新建高速鐵路膨脹(巖)土地段施工方法探討[J].鐵道勘察,2016,42(6):29-32.

[5] 劉鑫源,施立平.特殊地質(zhì)區(qū)鐵路橋涵特殊地基設(shè)計方案研究[J].鐵路工程造價管理,2013,28(2):5-7.

[6] 曾志雄.延吉風(fēng)化膨脹巖的工程力學(xué)特性及其干濕—凍融循環(huán)效應(yīng)[D].北京：中國科學(xué)院大學(xué),2016.

The test research on the mechanical properties of bridge pile foundation bedrock expansive rock

Yang Xiuwu

(NingxiaOverseasChineseGardenGroupHighwayEngineeringLimitedCompany,Guyuan756000,China)

In order to explore the different moisture conditions of a bridge cast-in-place pile bedrock expansive rock and the change laws of compressive strength and tensile strength, this paper made uniaxial compressive strength, tensile strength test to 6 holes 54 samples in natural state, saturated and dry conditions, and according to the test, established the function equation and softening coefficient between moisture and compressive strength and tensile strength, provided theoretical basis for similar engineering.

cast-in-place pile, expansion rock, compressive strength, tensile strength

1009-6825(2017)15-0155-03

2017-03-15

楊秀武(1968- )，男，高級工程師

U443.1

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