跨海隧道风化槽围岩力学特性研究

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1、郭小红，等跨海隧道风化槽围岩力学特性研究(玢岩)等岩脉，岩脉以辉绿岩最为多见，多沿本场区最为发育的近南北向及北北东向高角度裂隙侵入，脉宽一般不足lm，个别部位宽达10～2Om；二长岩脉多分布于F1、F4深槽，ZTK17、EXK33、EXK48钻孔也有揭示，在五通侧潮滩后缘(初勘CZK4孔附近)有所出露，总体呈北东东向展布，延伸不远，最宽处约10m，其内原生节理及密闭裂隙很发育；五通岸XZK9孔揭示了微风化的闪长岩，同安岸钻孔多处揭示了已风化为土状的细粒闪长岩，连接线(初勘ZSK11及YSK12孔)还揭示了闪长玢岩脉体。基岩按风化程度可分为全

2、、强、弱、微4个风化带，强风化带和微风化带特征如下：图2MTS815．03型压力试验机强风化带(w3)：花岗闪长岩及黑云母花岗岩强小型化、功能多样化的试验设备。仪器主要由以下风化带呈棕黄～灰黄色，从上至下一般由砾质粘性4部分组成：轴向加载部分(主机)、围压加载部分土一泥质砂砾石土一酥脆岩体过渡，中下部常有(压力室和加载装置)、孑L隙水压加载部分、控制部分大小不等的弱～微风化球状残余体，辉绿岩、闪长(计算机和控制器)，上下两个三轴压力室间通过垫岩、闪长玢岩等脉岩强风化带为棕黄色，呈坚硬土～块均匀传力。仪器原理、技术参数和主要功能参见极软岩状，

3、风化差异不及前两者明显。强风化带顶文献E14]。界高程一般低于一10m，厚度一般小于15m，构造破碎带内可达30m以上；在个别风化深槽内，其底界可深至一100m以下。(注：以标准贯入击数是否达到50击／30cm作为划分全、强风化带的标准)。微风化带(w1)：花岗闪长岩及中粗粒黑云母花岗岩为灰白色，后者常见暗色包体；辉绿岩脉呈灰绿色，石英岩脉呈白色，二长岩脉呈淡黄色，闪长玢岩呈灰黑色，钻孔未揭示其他脉岩新鲜岩体。上述微风化岩石均属硬质岩类，岩脉多沿高角度构造裂隙侵入，两者界面多很规则，熔融现象不明显。微风化带顶界形态主要受构造控制，岩体完整地

4、带其顶界较平缓，构造破碎或裂隙发育带则顶界变化很大。场区基岩微风化顶面多处于O～一55m之间，少数图3双联动软岩渗流一应力耦合三轴流变仪风化深槽处低于一70m。4试样制备3试验设备试验所用试样取自厦门海底隧道风化槽地段，微风化花岗岩三轴试验在MTS815．03型压力微风化花岗岩由于强度较高，可将现场取得的岩芯试验机_】。](图2)上进行。该仪器是美国MTS公司直接加工成ep50×100mm试样。强风化花岗岩风生产的专门用于岩石、混凝土材料试验的多功能电化破碎严重，所取岩芯极易发生破坏，浸水即成散砂液伺服控制的刚性压力装置。仪器配有伺服控制的

5、状，因此三轴试验及流变实验均采用重塑强风化花全自动三轴加压和测量系统。该系统于2000年完岗岩试样进行试验。重塑试样(图4)采用原有破碎成全数字化控制系统改造。的强风化花岗岩碎料，不做任何其他配料添加，保持强风化花岗岩三轴试验及流变实验通过双联动原有含水量，将其按照原有密度和含水量加工制成软岩渗流一应力耦合三轴流变仪(图3)进行，该仪q)38X76mm的试样，密度约为2．08g／cm。，含水量器是由中国科学院武汉岩土所自行研制的一套体积约为13，重塑试样抗压强度与原状试样接近。·]3·公路隧道2011年第3期(总第75期)完全破坏。比较微风

6、化花岗岩不同围压下的三轴应力一应变曲线，我们可以发现：随着围压的增大，微风化花岗岩抗压强度增大，峰值强度从围压2．5MPa时的190MPa左右增加到10．0MPa时的280MPa左右。．图4强风化花岗石重塑试样—，505试验步骤0020015(}．0l0．00500．00500l微风化花岗岩三轴试验共进行三组不同围压下壬争阳戍变轴变的三轴试验，三组围压分别为2．5、5．0、10．0MPa。强风化花岗岩力学试验在试验过程中为使试验(a)围压2．5MPa结果更接近工程实际情况，首先必须对未饱和试样进行饱和。在环境温度(18~20。O下，饱和所采

7、用的方法是在三轴室内施加一定的围压后，对试样施加反压，在保持一定的有效应力下对试样进行饱和。通过检查SkemptonB系数[15]的变化情况来确定实验是一／¨Ⅲ{否饱和。试样饱和后，若进行三轴实验则以20>m／min的压缩速率对强风化花岗岩试样进行固结排水压缩直至试样破坏，同时监测试样变形；若进行三轴00150．0120．009O．006000300．00300060．009轻州应变轴嘲臆变流变实验则采用分级加载的方式进行：流变试样施加荷载顺序为：0．1a(偏差应力)、0．2、0．3、0．4、0．5(b)围压5．0MPaMPa⋯⋯。试验过程

8、中x,ti~样变形进行检测。6试验结果6．1微风化花岗岩图5给出了不同围压下微风化花岗岩应力一应变曲线。从图中可以看出，微风化花岗岩试样变形主要经历了以下4个阶段(如图5(a))