软岩和软土的工程地质研究

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1、第3节、风化岩石的工程地质研究第2节、软弱夹层的工程地质研究第1节、软弱岩石的含义第5节、软土的工程地质研究第4节、构造岩石的工程地质研究第二章软岩和软土的工程地质研究第1节软弱岩石的涵义（岩性类别）成因粘土岩、页岩软质泥灰岩、凝灰岩大部分千枚岩、片岩膨胀岩、软弱夹层等1软质岩石（软岩）2构造、破碎岩类断层破碎带，侵入破碎带等机械热动变质产物3风化岩节理裂隙发育的物理力学特征低强度承载力低，富含泥质抗剪强度低，岩体易滑动变形模量小易产生较大沉降、不均匀变形水理性质差易软化崩解、膨胀收缩、管涌、潜蚀流变效应明显长期强度低：某些地下洞室因岩体强度

2、随时间而降低，影响其长期稳定性水利水电工程地质勘察将岩石强度分为四级坚硬的层状岩层第2节软弱夹层的工程地质研究软弱夹层含义：夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层强度和变形模量均低于上下硬岩层的1／5—1／50。一般软弱夹层的强度和变形参数如下：摩擦系数<0．5饱和抗压强度≤10MPa变形模量≤1000MPa定量表达定义：一、软弱夹层的成因与分类1、原生型3、次生型2、构造型坚硬岩层中所夹粘粒含量多胶结差力学强度低层间错动面构造破碎带软弱夹层蚀变破碎带次生充填节理软弱夹层研究内容：成因类型产状规模分布范围数量空

3、间变化原生型软弱夹层特点：成层条件好，层次多、有韵律、分布广、延伸远、产状稳定与岩层产状一致。构造型软弱夹层特点：厚度偏大，可通过几种岩，倾角变化大，有时可相交。次生型软弱夹层特点：产状不稳定，厚度变化大，成层条件不好，分布于风化卸载带地下水循环带内，向下逐渐变薄、消失。工程实践中的软弱夹层多属综合作用的结果，无统一标准葛洲坝工程4类：（1）软岩夹层坚硬岩石中的薄层软岩。（2）碎块夹层80％以上粒径大于2mm的粗碎屑组，粘粒含量少于10％。（3）碎屑夹层粒径为0．5～2mm的细碎屑约占30％。（4）泥化夹层粘粒含量高(一般>30％)、强度低、

4、变形大。二、泥化夹层的基本特性研究的原因：是软弱夹层中力性质最差的，强度最低的关键部位，稳定性起控制作用。(一)泥化夹层的结构特征构造影响带：节理带，劈理带，泥化带节理带1.受构造影响轻微（保持原岩结构特征）2.颗粒和微集合体物理化学活动性弱阳离子交换较少表面积和表面电荷密度都较小，具有较弱的亲水性。3.力学强度高，干密度较大。泥化带1.错动面附近，粘土岩泥化夹层则仅见劈理带和泥化带泥化错动带受构造影响强烈，原岩结构彻底改造。在较大剪切位移部位可形成颗粒和微集合定向排列区和收到牵引影响的非定向区。2.泥化光面（泥化带表面）平直或舒缓波状，粘粒

5、含量高，分散度大，表面电荷密度增大，物理化学活性加强，结构连接弱。3.含水量高、干密度小、强度低，易于屈服的弹粘结构分散系具有一定的特殊工程性质。劈理带1.原岩结构受构造影响严重破坏，劈理发育并有波状揉皱。2.颗粒和集合体多呈松散紊乱排列，剪切位移较大处可定向排列，分散度和阳离子交换能力有所提高物理化学活性有所增强。3.力学强度、干密度明显降低。(二)泥化夹层矿物成分和化学成分鉴定方法：电子显微镜，x射线衍射，差热分析蒙脱石、高岭石、伊利石泥化夹层矿物成分影响因素：母岩性质+后期改造1.矿物成分2.化学成分：主要化学成分：次要化学成分：泥化后

6、：氧化钙含量比母岩偏低；氧化铝和氧化铁偏高(三)泥化夹层水理性质粘土成分微结构面发育程度膨胀量膨胀力决定1.伊利石+高岭石+微结构面不发育膨胀量<1%2.蒙脱石+微结构面不发育膨胀量达8%3.钠蒙脱石>钙蒙脱石4.夹层扰动后，膨胀量膨胀力增加1.膨胀性2.渗流各带的渗透系数相差大：A.泥化带:10-5—10-9cm/s为不透水B.劈理带:10-3—10-5cm/s为透水C.节理带:大于10-3cm/s为良好透水工程上主要是做好夹层上下接触部位的防渗和排水设施(四)泥化夹层物理力学性质三、泥弱夹层在长期渗水条件下的演变趋势水库蓄水后，地下水的

7、坡降、渗径和循环条件夹层可能会有恶化工程的安全稳定性预测演变趋势研究泥化夹层在长期渗水的作用下，主要的物理化学作用1．化学成分的变化1）盐类的溶解2）阳离子交换3）游离氧化物的溶解4)胶溶和氧化还原反应2．渗透稳定的变化容易发生渗透变形和渗透破坏的部位--泥化错动面附近、裂隙发育的劈理带。泥化带与劈理带或岩石界面裂隙逐渐扩张有些细小颗粒被带出，透水性逐渐增大化学反应而降低夹层的抗渗性能渗透稳定性趋向恶化岩体裂隙发育，贯通性强，宽度稍大，透水性良好，而且渗径较短夹层就会产生渗透破坏3．抗剪强度的变化长期渗水的作用下总的趋势是降低以劈理带泥状、软

8、化物比较明显劈理带裂隙、微裂隙异常发育对水的作用敏感，发生吸附效应①粘土岩夹层节理带，在原有结构不被扰动时，长期渗水作用，不会产生泥化、软化②劈理带具有“潜在泥化”