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全风化花岗岩的固结排水三轴试验研究
全风化花岗岩的固结排水三轴试验研究
摘要：
本文通过对全风化花岗岩进行固结排水三轴试验，探究了全风化花岗岩的力学性质的变化规律，发现岩石加重、应力增加和固结过程中孔隙比减小会导致岩石的强度和变形模量增加，同时，在排水条件下固结速度较快，导致岩石的强度和变形模量增加更快。此外，实验结果表明全风化花岗岩具有良好的稳定性和可塑性，在适当条件下可以用作工程建设的基础和隧道支护材料。
关键词：全风化花岗岩；固结排水三轴试验；力学性质
Abstract:
Inthispaper,themechanicalpropertiesoffullyweatheredgranitewereinvestigatedthroughconsolidationdrainedtriaxialtests.Theresultsshowedthattheincreaseofrockmass,stress,andthereductionofvoidratioduringtheconsolidationprocessledtotheincreaseoftherock'sstrengthanddeformationmodulus.Furthermore,undertheconditionofdrainage,theconsolidationrateoftherockisfaster,resultinginafasterincreaseinthestrengthanddeformationmodulusoftherock.Inaddition,theexperimentalresultsindicatethatfullyweatheredgranitehasgoodstabilityandplasticity,andcanbeusedasengineeringfoundationandtunnelsupportmaterialsunderappropriateconditions.
Keywords:fullyweatheredgranite;consolidationdrainedtriaxialtest;mechanicalproperties
1.引言
天然岩石是地质作用的产物，其力学性质受多种因素影响，如成分、结构、裂隙、风化等。在工程建设中，岩石的力学性质是评估其约束影响、稳定性和耐久性的重要指标。目前，研究岩石力学性质的方法有很多种，其中固结排水三轴试验是一种常用的实验方法，可以模拟实际工程中的应力和排水条件，较为准确地反映岩石的真实力学性质。
全风化花岗岩是一种常见的天然岩石，在建筑、隧道和土木工程中广泛应用。然而，全风化花岗岩的力学性质经常受到内部裂隙和变形的影响，因此其力学性质的研究十分重要。本文通过固结排水三轴试验，探究全风化花岗岩在不同排水条件下的力学性质的变化规律。
2.实验方法
2.1试样制备
试样采用四棱柱形，长径比为2：1，直径为38mm，高度为76mm。试样选取的全风化花岗岩，采自某地矿山，经过粉碎、筛分、干燥和过筛制成3-7mm级别的石子，然后按照一定比例混合制成了适量的稳定剂和水。
2.2试验装置
实验装置为固结排水三轴试验系统，由仪器调节仪、震动筛机、三轴实验机、强制液压油泵和压裂器等组成。其中，仪器调节仪用于监测实验过程中的应力变化和变形情况，震动筛机用于筛分试验材料，三轴实验机用于施加三轴应力，并可测量岩石样本的应力-应变关系；强制液压油泵用于控制实验过程中的排水条件和固结速度，压裂器用于对试样进行预应力加压处理。
2.3试验流程
将试样放置在三轴试验机的压裂器中，用在实验过程中产生的液压力对其进行预应力加压处理。然后，按一定固结速率施加一定的垂直荷载和水平应力，同时制定一定的排水方案，以保证岩石在固结过程中可以及时排出内部的液体和气体。
3.实验结果分析
3.1固结速率和固结过程的影响
实验结果表明，在一定时间内，随着固结速率的增加，全风化花岗岩的强度和变形模量呈现出逐步增加的趋势。更快的固结速率意味着更快的孔隙度减小，更高的内应力和更高的支持能力，从而提高了岩石的强度和稳定性。在固结过程中，堆积和重叠的颗粒可以更紧密的连接，填充空隙，获得更大的簇间摩擦力，从而增加了岩石的强度。
3.2排水条件的影响
相比固结不排水的情况，排水条件下更快的固结速度会更有效地填充岩石空隙，降低孔隙比，并且岩石的强度和变形模量的增加会更快。尽管固结排水对全风化花岗岩力学性质具有重要影响，但是在实际工程中，需要根据具体情况来确定排水方案。
4.结论
本文通过固结排水三轴试验探究了全风化花岗岩的力学性质的变化规律。结果表明加重、应力增加和固结过程中孔隙比的减小会导致岩石的强度和变形模量增加，排水条件下固结速度更快，导致