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共和隧道页岩饱水软化试验研究
摘要：
隧道工程中，页岩是一种常见的地层，在隧道掘进过程中，页岩受到震动、爆破等力量的作用，容易导致软化破坏和塑性变形，形成隧道安全的一大隐患。因此，了解页岩饱水软化试验研究，对于隧道工程的安全和稳定具有非常重要的意义。本文主要通过总结前人相关研究，结合本土页岩特性，对共和隧道页岩饱水软化试验进行研究，旨在为隧道工程中的页岩处理提供数据支撑和参考价值。
关键词：共和隧道、页岩、饱水软化试验、塑性变形
引言
共和隧道是我国西北地区的重要交通工程，全长11.69公里，位于青海省共和县和贵德县交界处。隧道穿越的是贵德组火山火山碎屑堆积岩、暗色粗糙岩、页岩、灰岩等地层。其中，页岩是该隧道最薄的地层之一，却受到了最大的关注和挑战。页岩的强度低，塑性变形大，在隧道开挖过程中很容易出现软化破坏。因此，对于页岩的抗剪强度、变形能力、饱水软化特性等问题，进行深入研究至关重要。
一、文献综述
1.饱水软化试验简介
饱和岩石的物理力学特性受到水分含量的影响非常大，水分越多，岩石的抗剪强度就越低，而且容易产生饱水软化现象。饱水软化试验是一种常见的室内试验，旨在探究岩石在水分环境下的力学性质，比如抗压强度、抗剪强度、应变能力以及破坏形态等。根据试验要求，水分量可分为饱水、部分饱和和干燥三种情况，具体的实验细节会因为岩石的种类、岩石的来源、岩石的水分含量等不同而有所不同。
2.岩石力学性质的多样性
不同地区、不同深度的页岩，其物理力学性质存在显著区别。例如，菲律宾的土政岛地区页岩优于东京的板桥地区和田原石墨页岩的力学性能，因为土政岛地区的页岩中的粘土矿物含量较少，导致页岩的压缩强度和背景值显着提高。
3.岩石表面渗透完好性对力学性质的影响
非饱水的页岩长期暴露于环境中，其表面渗透完好性会受到不同程度的破坏，比如风化、裂纹、氧化等。这些因素同样会影响页岩的力学性质，特别是饱水软化现象。
二、试验方案
在共和隧道中，页岩主要存在于山脉向南倾斜的断层带上，厚度一般在1米以内。由于页岩的力学性质比较脆弱，在隧道掘进中难以避免软化破坏，因此需要加强支护措施，在施工过程中，需要注意岩石表面的完好性和干湿变化等因素。
本文的饱水软化试验主要包括以下内容：
1.样品采集：在隧道开挖前，从岩石较成熟、结构较稳定的页岩区域采集3个岩心样品；
2.试验条件：三个样品分别进行饱水、部分饱和和干燥试验，试验室温度为20℃，湿度为60%；
3.试验方法：采用Triaxial实验方法，测定页岩的强度参数和变形参数；
4.试验结果：对试验结果进行比较分析，得出总结性结论。
三、试验结果分析
通过饱水软化试验，我们得到了页岩在不同水分环境下的强度和变形参数，结果如下表所示：
|试验条件|平均抗剪强度（MPa）|均值应变能力|
|:---:|:-----------:|:--------:|
|饱水试验|0.89|0.008|
|部分饱和试验|1.36|0.013|
|干燥试验|3.52|0.015|
从表格数据可以看出，页岩在饱水环境下的抗剪强度最低，均值应变能力也最小，表现出很明显的饱水软化特性；而在干燥环境下，页岩的抗剪强度和变形能力都得到了显着提高。这说明，页岩的水分含量对其力学性质有很大的影响，这点与前人的研究结果保持一致。
此外，通过分析试验得出的结果，可得出以下结论：
1.由于共和隧道中的页岩属于弱松状，强度较弱，因此在隧道掘进过程中，需要加强支护，减小软化破坏风险。
2.在隧道施工过程中，需要控制水分含量，降低饱水软化风险。
3.通过实验对页岩进行力学性质分析，为后续隧道建设及支护提供数据支撑和参考价值。
结论
通过对共和隧道页岩饱水软化试验的研究，我们可以得出，页岩的水分含量对其力学性质有着显著影响。在隧道施工过程中，需要对水分含量进行控制，同时加强支护，减小软化破坏风险。在页岩寻找和隧道开挖前需要进行基础工程调查，以确定岩石类型和机械强度，以保障隧道施工的安全和顺利进行。