石膏质岩膨胀性及其对隧道仰拱影响研究

吴建勋 任松 欧阳汛 范金洋 邓高岭 李振元

摘要：研究石膏质岩的膨胀性，对确保穿越石膏质岩层隧道的仰拱稳定具有重要的实践意义.采用WG型固结仪及TWJ数据采集处理系统，对脱水石膏、硬石膏和石膏进行侧限自由膨胀试验；对脱水石膏和硬石膏进行膨胀力试验.试验结果表明：脫水石膏和硬石膏膨胀应变一时间曲线都表现出“S”形特征；两者膨胀变形明显，膨胀600 min时脱水石膏和硬石膏测得的最小膨胀应变分别为9%和0.4%，而石膏膨胀变形不明显，膨胀40d内测得最大膨胀应变只有0.12%；脱水石膏和硬石膏的膨胀应变都随膨胀应力的增大而减小，且膨胀应力与膨胀应变曲线都表现出凹型特征.基于侧限自由膨胀试验结果，建立了脱水石膏和硬石膏的“S”形膨胀应变一时间模型，经验证，该模型优于传统的指数模型；基于膨胀力试验结果，建立了脱水石膏和硬石膏膨胀应力一应变模型；综合实验结果及特征线理论，建立了硬石膏围岩的特征线，用以指导仰拱抗膨胀设计.

关键词：石膏质岩；膨胀模型；仰拱；特征线