寧東礦區(qū)新第三系紅層軟巖物理力學(xué)特性研究

韓聰　張媛　韋嫻　韋曉佳

【摘 要】紅層軟巖的變形特性對(duì)于工程建設(shè)穩(wěn)定性至關(guān)重要，巖石的微觀結(jié)構(gòu)特性和力學(xué)強(qiáng)度對(duì)工程建設(shè)的安全穩(wěn)定有直接作用。對(duì)寧東馬蓮臺(tái)礦區(qū)的紅層軟巖進(jìn)行了掃描電鏡觀察及單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明： 巖樣結(jié)構(gòu)單元體主要是不同形狀及不同大小的粘粒集聚體，集聚體中顆粒形狀不規(guī)則，顆粒間存在空隙，而由單軸壓縮所得應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可初步得出紅層軟巖破壞形式呈塑彈性變形破壞，由此可得出新第三系紅層軟巖物理力學(xué)特性，為進(jìn)一步研究提供一定理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】紅層軟巖；掃描電鏡；單軸壓縮；應(yīng)力-應(yīng)變

0 引言

紅層軟巖在我國(guó)西南、西北及中部地區(qū)廣泛分布，其工程地質(zhì)特性復(fù)雜，尤其是水理特性對(duì)于工程建設(shè)影響很大，有關(guān)紅層軟巖工程地質(zhì)特性和水理特性方面的研究也取得了相當(dāng)多的成果。紅層軟巖的變形特性對(duì)于工程建設(shè)穩(wěn)定性同樣至關(guān)重要，寧東礦區(qū)局部分布著厚度較大的紅層軟巖，當(dāng)?shù)V井井筒穿越該層軟巖時(shí)，紅層軟巖的力學(xué)特性與井筒的安全穩(wěn)定有直接關(guān)系，基于此，本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，從紅層軟巖的微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能參數(shù)方面對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)研究，為紅層軟巖范圍內(nèi)的工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 野外現(xiàn)場(chǎng)地勘取芯

巖樣采集地點(diǎn)位于寧夏回族自治區(qū)靈武市東部寧東礦區(qū)馬蓮臺(tái)煤礦（N38°12′59.38″ 、E106°32′13.70″）。該地區(qū)第三系紅層發(fā)育，最厚的地方厚度可達(dá)200多米。

2 紅層軟巖的微結(jié)構(gòu)分析

為研究紅層軟巖的微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)巖樣進(jìn)行了掃描電鏡的觀察。圖5-圖7給出了巖樣在三種不同放大比例下的微觀結(jié)構(gòu)成像。

巖樣結(jié)構(gòu)單元體主要是不同形狀及不同大小的粘粒集聚體，集聚體中顆粒形狀不規(guī)則，顆粒間存在空隙。

3 紅層軟巖的單軸抗壓強(qiáng)度研究

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)是在北方民族大學(xué)化工學(xué)院多功能材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上完成，試驗(yàn)機(jī)如圖8所示。

3.2 試樣加工

巖樣制為直徑x高為50 mm ×100mm的圓柱型試樣，如圖9所示。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖10為巖樣經(jīng)單軸壓縮后所得出的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖中可看出，巖樣為塑彈性變形破壞，在峰值前的階段可大致分為兩個(gè)部分，但兩部分曲線基本平行，斜率相等，當(dāng)軸向應(yīng)變?cè)谶_(dá)到4%左右后，應(yīng)力峰值增加不明顯，即可認(rèn)為達(dá)到峰值。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次研究從微結(jié)構(gòu)分析和單軸抗壓強(qiáng)度出發(fā)，對(duì)黃河中上游寧東礦區(qū)新第三系紅層軟巖的工程性質(zhì)進(jìn)行了研究，為進(jìn)一步探尋該地區(qū)紅層軟巖對(duì)實(shí)際工程的影響提出一定理論依據(jù)。盡管如此，第三系紅層的工程特性及其對(duì)實(shí)際工程的影響，仍是一個(gè)十分復(fù)雜課題，仍需從各方面進(jìn)行更近一步的研究。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王水林，王威，吳振君.巖土材料峰值后區(qū)強(qiáng)度參數(shù)演化與應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)系研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29（8）：1524-1529.

[2]張春會(huì)，趙全勝，黃鸝，等.考慮圍壓影響的巖石峰后應(yīng)變軟化力學(xué)模型[J].巖土力學(xué)，2010，31（Z2）：193-197.

[3]韓建新， 李術(shù)才， 李樹(shù)忱，等.基于強(qiáng)度參數(shù)演化行為的巖石峰后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系研究[J].巖土力學(xué)， 2013，34（2）：342-346.

[4]李文婷， 李樹(shù)忱， 馮現(xiàn)大，等.基于莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則的巖石峰后應(yīng)變軟化力學(xué)行為研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2011，30（7）：1460-1466.

[5]朱建明， 吳則祥， 張宏濤，等.基于 Lade-Duncan 和SMP 兩種強(qiáng)度準(zhǔn)則的巖石殘余應(yīng)力研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2012，31（8）：1715-1720.

[6]劉泉聲，高瑋，袁亮.煤礦深部巖巷穩(wěn)定控制理論與支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2010：42-48.

[責(zé)任編輯：田吉捷]

2.5 威脅分析

1）為進(jìn)一步提高普通高校學(xué)校體育工作效果，《高等學(xué)校體育工作標(biāo)準(zhǔn)》頒布后，對(duì)各高校學(xué)校體育工作提出了更高的要求。《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)學(xué)校體育課課時(shí)、項(xiàng)目、體育俱樂(lè)部、學(xué)校體育場(chǎng)館、體質(zhì)測(cè)試、師資待遇等都做了明確要求。云南省部分普通高校在各項(xiàng)要求中存在著一定的差距，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整

2）與發(fā)達(dá)城市高校學(xué)校體育發(fā)展的差距。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，從公共體育課開(kāi)設(shè)項(xiàng)目、課時(shí)分配、教學(xué)模式等方面，云南省普通高校公共體育課與發(fā)達(dá)城市高校存在著一定的差距，學(xué)生選項(xiàng)時(shí)的集中、參與度不高等都與此相關(guān)，開(kāi)設(shè)與時(shí)代緊密結(jié)合的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，合理科學(xué)得分配課時(shí)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新特色運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、采用課內(nèi)課外一體化教學(xué)模式等將成為未來(lái)云南省普通高校公共體育課改革的重點(diǎn)方向。

3）體育運(yùn)動(dòng)文化的效應(yīng)較低。云南省有著得天獨(dú)厚的少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)，毗鄰東南亞國(guó)家、又擁有著一定的高原訓(xùn)練基地，體育明星也不在少數(shù)。但體育文化的傳播卻相對(duì)較少，從教師教育聯(lián)盟到大學(xué)城，再到地州院校，體育文化的傳播途徑局限性成為了高校學(xué)校體育發(fā)展的阻礙墻，體育文化的傳播效應(yīng)越大對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)體育運(yùn)動(dòng)的興趣影響越大，只有從豐富多彩的體育文化傳播途徑中對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想和行為的影響，公共體育課的教學(xué)將得到最大的效益。

3 小結(jié)

云南省普通高校公共體育課教學(xué)的改革是提高云南省高校學(xué)校體育發(fā)展的有效途徑。按照近年來(lái)頒布的相關(guān)政策，提升學(xué)校體育綜合實(shí)力，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展機(jī)遇，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)生健康檔案，提高公共體育課教學(xué)效果；結(jié)合地域特色，挖掘特色體育教學(xué)模式，充分利用利弊關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生終身體育意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生體育運(yùn)動(dòng)參與度，豐富學(xué)生課余文化生活，提高身體素質(zhì)能力是高校公共體育課的關(guān)鍵所在；因此，云南省普通高校公共體育課的發(fā)展需要從多元的路徑進(jìn)行分析，結(jié)合云南省地域優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮地方院校的特色，做創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的前進(jìn)著。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曹沖，劉德軍.云南省普通高校公共體育課程設(shè)置的問(wèn)題研究[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（03）.

[2]吳燕丹.高校公共體育課程“主、副項(xiàng)制”模式的深化研究[D].福建師范大學(xué)，2003（04）.

[3]馬岳良，史湘平，曹利民.高校“三自主”體育選項(xiàng)課改革實(shí)施效果影響因素分析——以湖南理工大學(xué)為例[J].競(jìng)技論壇，2013（07）.

[4]李明峰.高校公共課體育課程實(shí)施學(xué)分制改革的研究[D].曲阜師范學(xué)院，2011（04）.

[5]李濤，張海信.高等學(xué)校“公共體育課”課程實(shí)施“課內(nèi)外一體化”教學(xué)模式的教學(xué)效果研究[J].科教文匯，2015（11）.

[責(zé)任編輯：田吉捷]