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软岩——硬土,作为一类特殊的过渡性岩土体,国内外工程中都遇到了这种介于土和岩石之间的材料及其引起的工程问题。工程技术人员描述“似岩非岩,似土非土”,按照国际通称,叫做“”,目前其物理力学特性还不是很清楚。
文章基于大量的室内和现场试验成果,利用现有的岩石或土的研究方法,对软岩的物理性质、变形特性和抗剪特性进行了分析,并对软岩地基的承载力问题进行了讨论。
利用室内试验得到的基本物理化学指标,阐释了软岩的物质组成和膨胀性,推断了其微结构类型并解释了成岩阶段和成岩作用的概念。软岩的变形性能是由矿物颗粒和微集聚体之间的相互作用决定的,其变形曲线存在有塑性阶段并具有明显的粘性特征。经归一化处理后发现软岩的压缩曲线的拐点就是先期固结压力Pc,并给依据Pc确定了软岩的压缩指标范围。应用线性回归方法得到了软岩的抗剪指标,通过现场试验数据的曲线拟合分析了抗剪曲线的阶段特征:弹性阶段、屈服阶段、应变软化和残余变形阶段。试验测定抗剪强度的主要影响因素是岩土条件,其次是环境条件和试验条件。在解决软岩地基承载力问题时,利用了土力学的理论公式和岩体力学中的经验公式,参照工程规范给出了软岩地基承载力数值,而与现场试验成果对比,二者都不适用。采用FLAC3D进行模拟计算,模拟结果表明,软岩地基的破坏趋势与太沙基承载力课题基本相符,但建立在室内试验成果的基础上的数值计算不能提供软岩地基承载力精确值。
室内和现场试验研究取得第一手资料,利用数学方法尽量消除其偏差,同时应用数值模拟方法综合确定软岩的力学指标,是研究软岩力学特性的有效途径。本文的研究对类似软岩的工程有一定的指导意义。