新闻中心

重要事件

岩石自由膨胀率试验分析

2021-02-27 12:24 作者:菠菜评级 点击:

  74 铁道勘察 2014 年第 3 期 文章编号 : 1672 — 7479( 2014) 03 — 0074 — 02 岩石 自由膨胀 率试验分析 邱 良军 李慧芝 ( 铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300251) the test a naly sis of fr ee sw elling r ate of r ock QIU Liang-jun LI Hui— zhi 摘要岩石的 自由膨胀率试验是岩石膨胀性判定的一项重要指标。试验 虽然好做 , 但在取样 和 制件过程 中存在很 大难题。通过 大量试验和比对 , 提 出对泥质砂岩及 中等 强度、 不 易破碎 、 含水量也较 小的岩石用快速湿锯来加工试件 的对策, 提 高了岩样制件的加工速度和成功率。另外 , 还对 自...

  74 铁道勘察 2014 年第 3 期 文章编号 : 1672 7479( 2014) 03 0074 02 岩石 自由膨胀 率试验分析 邱 良军 李慧芝 ( 铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300251) the test a naly sis of fr ee sw elling r ate of r ock QIU Liang-jun LI Hui zhi 摘要岩石的 自由膨胀率试验是岩石膨胀性判定的一项重要指标。试验 虽然好做 , 但在取样 和 制件过程 中存在很 大难题。通过 大量试验和比对 , 提 出对泥质砂岩及 中等 强度、 不 易破碎 、 含水量也较 小的岩石用快速湿锯来加工试件 的对策, 提 高了岩样制件的加工速度和成功率。另外 , 还对 自由膨胀率 试验和千分表读数过程中的一些细节问题进行 了说 明。 关键词岩石 膨胀率 制件 试验 中图分类号: TU458 文献标识码 : A 岩石的膨胀性试验包括 自由膨胀率、 侧 向约束膨 胀率 、 饱和吸水率和膨胀压力试验。其 中岩石的 自由 膨胀率相对容易检测 , 试验数据也相对准确 。试 验方 法是 , 将试件放人膨胀测定仪 内, 上下放置透水板 , 上 部和四侧对称安装千分表 , 记录初读数 , 加入洁净水至 淹没上透水板 , 并在 48 h 内按规定的读数时间读取变 形表读数 。由测得 的膨胀值和试件原始尺寸分别计算 轴向和径 向自由膨胀率 。岩石的 自由膨胀率适用于浸 水不崩解 的岩石。 验的岩芯大部分为泥岩或砂岩 , 强度较小 , 芯样钻好后 经常卡钻 , 敲出来后就会破碎; 另外 , 由于干钻 、 干锯产 生热量 , 也会使岩样失水 ; 如果湿钻 、 湿锯 , 又会破坏岩 石的天然含水状态 。 1. 3 千分表读数的问题 在实验室采用 的是量程 1 mm 的千分 表 , 试验 过 程中, 有时白天读完数, 第二天早上来一看经常会有超 过千分 表量 程 的试 件 , 造 成 读数 不 准 确 , 无 法 继 续 试 验 。 2 问题 的解 决 1 工作 中的难点和 问题 1. 1 现 场取样 时保证 岩石的天然状 态 按规范要求 , 岩石在 工地取样时就应保持天然状 态 , 然后密封送实验室。而一般工地现场取样都是用 钻机钻取岩芯。如果干钻 , 一方面容易卡钻 , 另一方面 钻进时产生热量也会使岩样中的水分散失 ; 如果水钻 , 岩样遇水产生膨胀 , 不能保证岩样的天然状态。 1. 2 室 内加工试件 时保证岩石 的天然状 态 岩石芯样送到实验室后 , 要加工成规范要求的标 准尺寸 , 怎样加工才能保证岩石的天然状态是一个 难 题 。按规范要求应干钻或干锯 , 干钻时, 由于做膨胀试 收稿 日期 : 2014 02 21 2. 1 现场取 样 严禁用爆破法取岩块和用湿钻法取岩芯。岩样应 有 良好的包装和密封 , 保证结构不受损坏 , 天然湿度不 发生变化 。现场地质人员应严格要求 , 规范取样 , 保证 岩石 的天然状态。有条件时不要钻芯取样 , 应采用人 工开挖法 , 取样后立 即密封。 2. 2 室 内制件 干法钻取制件加工起来成功率极低 , 钻取芯样 时 80%以上的会卡钻 , 或 由于干钻震动 、 失水 , 试件 也会 开裂; 干锯芯样 , 由于芯样的强度很小 , 干锯阻力又大 , 也会造成试件开裂和失水。 岩石自由膨胀率试验分析: 邱良军李慧芝 75 通过 大量 的试验摸 索 出一 些经验 , 对 于非泥 岩 ( 如泥质砂岩 等) , 中等强 度 ( 10 MPa 左右 ) 、 不易 破 碎 、 含水量也较小 ( 1%) 的岩石用快速湿锯来加工试 件 。做膨胀试验的岩石一般 较软 , 在锯 的过程 中可适 当调快锯的前进速度, 使试件接触水时间较短, 以减少 水对试件的浸泡。在湿锯的过程 中, 有 的岩石会开裂 崩解 , 岩石 自由膨胀率只适用于不崩解 的岩石 , 这样也 可初步判定岩石是否崩解 , 是否能进行 自由膨胀率试 验 , 崩解 的岩石则改做石粉 的 自由膨胀率 F 。湿锯后 岩石含水率与天然状态相 比发生了变化 , 可将试件先 风干 3 ~ 5 d, 再进行试验。因为岩石本身含水量较小 , 经过现场的取样再送到试验室也基本上为风干状态。 另一方面 , 岩石风干后再做 自由膨胀率得 到的结果应 该是最大的, 更能反映岩石的膨胀特性 。 对于纯泥质岩石 , 还是用干锯法。对 于这种岩石 ( 强度在 1 3 MPa 左右 , 天然含水量10% , 有 的天然 含水量能达到 30% 以上 , 类似于硬泥 , 天然状态下浸 水也不崩 解) , 遇水后 强度变得 更低 , 用湿 锯容易破 碎 , 而锯后如果风干后再浸水极易开裂 , 所以必须采用 干锯法加工试件 , 且加工好试件后立即试验。 2. 3 试验过程和千分表的调整 将试件放人 自由膨胀率仪内, 在试件上下各放置 块透水板。在试件上部和标志的四侧直角对称的中 心部位分别安装好量表 , 四侧量表与试件接触处应垫 上一块厚约0. 2 m m的薄铜片。量表测杆浸水部分应 涂有防水材料。测量表读数 , 精确至 0. 001 mm。开始 时每 10 min 测记一次, 3 次读数不变后 , 缓缓 的向仪器 内注水 , 直至淹没上透水板。之后在开始 的第 1 h 内, 每隔 10 min 测 量表变形一次 ( 膨胀 量小 的可延 长一 些, 膨胀量大的要勤读一些) , 以后每隔 1 h 测一次, 直 至 3 次读数差不大于 0. 001 mm为止, 浸水后试验时间 不得少于 48 h。 最好采用量程较大的千分表进行试验。一般来说 膨胀量超过 1 mm 的岩样 较少 , 大部分膨胀量大 的岩 样都是崩解的或开裂的。做岩石 自由膨胀率试验一般 应选在早晨刚上班 时开始装样试验 , 对一些膨胀量大 一图 1 的试件应勤读数 , 当即将超过千分表量程时, 读数后立 即重新调整千分表 , 读取新读数 , 以新读数为起点再继 续读数。开始装样时 , 千分表也要尽量调整到较小的 刻度 , 以满足大量程的需要 。一天工作结束时应观察 千分表的状态 , 如接近最大量程 , 应 重新将千分 表调 零, 以免造成第二天膨胀超出量程。 3结束语 岩石的 自由膨胀率试验是测定岩石膨胀性的一项 重要指标 , 试验过程中的主要问题是保证岩样试验前 的天然状态 , 取样和制件是最关键 、 也是最难达到规范 要求的环节。一般来说, 膨胀性大的岩石( 标准试件 膨胀量超过 1 m m)大部分都会崩解或者开裂, 而不崩 解、 开裂的岩石其膨胀性一般较小。经过一些对比, 对 于一些不易崩解 、 开裂的岩石 ( 泥质砂 岩等 ) 做 自由膨 胀率试验后烘干 , 再做 1 2 次 自由膨胀率试验 , 经对 比其膨胀数据无太大变化。作者认为 , 岩芯加工的过 程中为了增加试件加工的成功率 , 可用湿锯法进行加 工。干锯虽然符合规范要求 , 但存在很多缺点 , 其一 , 试件容易开裂 , 制件成功率低 ; 其二 、 锯的磨擦生热会 使岩样中的水分散失 ; 其三 、 加工过程 中粉尘很大。 对于一些天然含水量较大、 天然状态浸水不易崩 解 、 有些强度 ( 1 3MPa) 的纯泥岩则必须使用干锯 法 , 因为其风干后再浸水极易崩解 , 不能进行试验。 参考[ 1]张惟理 , 钱伟平 . 乌鞘 岭隧道 岩石试 验成果 研究 [ J ] . 铁 道勘察 , 文献 2007 (3) 姚其明, 郭得令, 彭永良. 兖石线临沂某段岩溶路基坍塌勘察分析 [ J ] . 铁道勘察, 2011( 1) 龚兴耀, 尹全勇, 胡惠. 岩石试件纵波测试的影响因素[ J ] . 铁道勘 察 , 2011( 1) 杜镰 , 水运 震 , 邢 纪 国 , 等. 钻井 过 程 中预测 钻速 的一 种新 方法 [ J ] . 江汉石油学院学报, 1995( 3) 鲁凡. 岩石可钻性分级的讨论及可钻性精确测量[ J ] . 超硬材料工 [2 ][3 ][4 ][5 ]程 , 2007(2) 李荣 , 何世明 , 等. 钻井工程 中岩石可钻性求取综合研究 [J ] . 钻采 工艺 , 2004 (5) 高峰 , 谢和平. 岩石块度分 布的分形性质 及细观 结构效应 [ J ] 岩 [ 6][ 7]石力学与工程学报 , 1994 , 13( 3) : 240 246 张绍 和 , 等. 一 种 新 的岩石 可 钻性 分 级法 研 究 [ J ] . 探 矿工 程 , [ 8]1999( 6) TBIO11598[ 10] 尹宏锦. 实用岩石可钻性 [ M] . 东营 l 中国石油大学出版社 , 1988 [ 1 1] 鞍山黑色冶金矿山设计研究院, 长沙矿山研究院. 国外牙轮钻机 [ M] . 北京 : 冶金工业 出版社 , 1980 [9]铁路工程岩石试验规程[ S]

菠菜评级

返回

网站地图

Copyright©菠菜评级    技术支持:华润水泥控股有限公司