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软岩,准确的说应称作软弱岩层,是指含有黏土矿物,在工程扰动下易于失水-吸水产生涨缩性和工程特性持续降低的软弱岩体,软岩的水理特性指的是岩石在水作用下所表现出来的性质,是影响矿山围岩支护稳定的重要因素。荣华矿软岩巷道围岩长期受到软岩问题的困扰,在地下水的影响下,其岩体的强度、变形和破坏等水理特性发生明显的改变,表现为水化膨胀、强度降低和软化崩解等,矿上对于软岩工程稳定性控制方法集中于被动支护与锚固,重点放在对已破碎或软化崩解的软岩的加固上,实践证明,本来对应力型、结构型软岩有明显控制效果的支护和锚固对该矿软岩的水化膨胀、碎胀扩容、强度降低等收效甚微,荣华矿软岩工程问题治理困难。 本文尝试从主动支护的思想下手,通过对国内外相关理论与技术研究与分析,实验研究该矿软岩的水理特性基础上,改变以往一味追求被动支护或锚固的方式,提出通过改性材料改变荣华矿软岩的水理特性,达到解决荣华矿长期困扰的软岩工程问题。 本文分析了改性材料的化学组成,应具备的性能及相近领域常用改性材料的性能特征,确定并制取以硅烷偶联剂为主要成分的新型改性材料。通过对未改性岩样的单轴抗压实验,表明荣华矿软岩的水理特性明显,在水环境下破坏载荷只有30kN左右。通过改性材料的包覆,岩样再进行单轴压缩试验,结果表明试件有明显的防水效果,使软岩由亲水性变为疏水性,且破坏载荷显著提高,达到110kN左右,说明改性后软岩的水理特性显著改善,有效地抑制了黏土矿物的水化崩解。