高地应力隧洞弃渣特性分析及环保利用研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ahutxhb
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在天然建筑材料日益紧缺,环保标准日益提高的背景下,世界各国对隧洞弃渣的开发利用也进入了高速发展的阶段,理论基础研究也不断完善。众多学者逐渐意识到在隧洞挖掘过程中,将隧洞弃渣视为固体废弃物堆积在弃渣场,不仅需要消耗大量的人力和物力,而且大量弃渣堆积易诱发次生地质灾害,尤其在生态环境极其脆弱的西藏地区。因此,西藏地区的固体废弃物排放标准较为严格,导致当地隧洞弃渣处置成本远高于国内其他省份。现有的隧洞弃渣环保研究表明隧洞弃渣具有极高的回收利用价值,可以在很大程度上减少隧洞建设成本。但是,目前对于高地应力地区隧洞弃渣的研究却寥寥无几,目前众多学者仅是针对非高地应力地区隧洞弃渣的环保利用途径进行了研究。但因实际开采环境不同导致隧洞弃渣的岩性有较大的差异,因此,目前的研究成果难以直接应用于高地应力地区隧洞弃渣环保利用。有鉴于此,开展高地应力隧洞弃渣环保利用研究具有十分重要的工程意义和科学价值。针对上述问题,从不同地质环境下隧洞弃渣岩性差异入手,采用理论分析与试验研究相结合的方法,系统的开展了高地应力地区隧洞弃渣岩性分析、高地应力隧洞弃渣环保利用方法分析及评价,具体如下:(1)从西藏林芝地区某高地应力隧洞采取原岩样本,并对其进行成分分析,质量、密度、孔隙比、含水率及吸水率等基本物理特性检测,岩石力学性分析。从弃渣成分分析及基本物理特性检测中得出,隧洞弃渣主要矿物为方解石,成分均一,密度较高,但因弃渣内部有大量微裂隙导致弃渣吸水率较高;从原岩力学性质分析中得出,隧洞弃渣原岩单轴压缩强度为60~80Mpa,强度较高;相同初始围压时,卸荷试验岩样的残余强度与常规三轴压缩岩样残余强度相比下降了约35%~55%,初始围压越高,降幅越大,碎片越小,承载力越弱。说明高地应力地区隧洞挖掘过程中强烈的应力释放作用导致弃渣内部微裂隙极度发育,从而导致隧洞弃渣承载力大幅度降低。(2)依据“科学配方,能用尽用”的原则,将隧洞弃渣处理为合格的粗骨料和标准机制砂分别作为混凝土粗、细骨料去替换天然建材,替换量依次为不替换、50%替换、75%替换,100%替换,其中普通管片混凝土为对照组,并对混凝土配比进行分析优化,得到21组合适配比;结合隧洞施工对管片材料的基本性能参数要求,分别从隧洞弃渣混凝土工作性能以及隧洞弃渣混凝土立方体抗压强度、抗折强度四方面进行性能评价。结果表明,高地应力隧洞弃渣由于其内部裂隙发育,吸水量大,制得管片混凝土流动性差,强度低无法满足管片材料的基本性能参数;而弃渣制机制砂可以改善管片混凝土的流动性,制得管片混凝土强度符合要求。为了保障施工安全,高地应力隧洞弃渣未经处理不得直接用于生产管片混凝土,将其加工成标准砂后再按一定比例使用,会有效提高管片混凝土性能。研究成果为解决高地应地区隧洞弃渣回收利用,从岩性分析及材料研制的角度提供了新的解决方案,并对类似工程具有借鉴意义与参考价值。
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