探讨白垩上红砂岩的工程地质特征及风化.docVIP

探讨白垩上红砂岩的工程地质特征及风化 　　摘要: 根据作者十多年来从事建筑工程地质勘察，对地下水水文地质特征、红层岩体强度特征研究、红层岩体边坡稳定性和防治措施等几个问题进行探讨研究，总结以及提出了个人的观点，可供同行参考。 　　关键词:岩土勘察；红层；措施研究 　　中图分类号：TU198文献标识码： A 文章编号： 　　前言 　　白垩系红层工程地质条件较差, 工程勘察中对其物理力学性、野外原位测试和室内测试数据进行分析时其离散性均较大, 导致岩土工程师对其承载力的推荐带有许多随意性, 并给工程的设计/施工带来许多不便和引发许多诸如滑坡、浸水沉陷等次生灾害; 　　1区域地质环境 　　1.1地层结构 　　本区红层主要由白垩系和下第三系一套内陆河湖相沉积成岩的泥岩、泥质粉砂岩/ 粉砂、砾岩等碎屑岩组成, 多为软岩极软岩(饱和单轴极抗压强度多为3~ 15MPa)。 　　1.2地下水水文地质特征 　　由于构造运动的强烈影响, 岩体较为破碎, 裂隙发育,且多发育泥夹岩屑型裂隙, 给地下水提供了在岩体内缓慢渗流的场所,形成了基岩裂隙水; 但由于岩体发育的裂隙多为泥夹岩屑型裂隙,其渗透系数较小, 红层基岩裂隙水较为贫乏; 岩体内的裂隙水具山区平原型基岩裂隙水特有的特征, 含水层(带)中只进行着与地表水的自由水交替, 不存在缓慢交替或消极交替,径流途径多为岩块间的孔隙和裂隙。 　　由于地下水中SO 含量普遍较高( 150~ 500mg/ L), 故本区岩体内红层基岩裂隙水具一定的硫酸盐侵蚀性, 造成了地下水的溶蚀、腐蚀和软化泥岩等不良地质作用问题; 而岩体中含有可溶性的泥质、钙质(80%~ 90%为可溶性的CaCO3) 胶结物, 导致岩体中HCO普遍较高( 150~ 500mg/ L) , 这一特征表明红层基岩裂隙水具溶出性侵蚀性质, 并必然对建筑材料具有侵蚀能力; 众所周知,纯水对于可溶岩的溶解能力是非常弱的, 只有当CO2溶于地下水后,与岩体中的CaCO3发生如下反应: 　　CaCO3溶于纯水: CaCO3 Ca2++ CO; 　　CO + H2OHCO3-+ OH-; 　　CO2 溶于水:CO2[ 气]CO2[ 溶于水中]; 　　CO2[ 溶于水中]+ H2OH2CO3 HCO + H+; 　　同时: H++ OH- H2O。 　　从而形成一个复杂的固、液、气三相化学体系,在化学热力学中, 决定物质化学反应快慢程度的三大要素是能、焓、熵,同一种物质, 在不同的状态下其标准生成焓、标准熵是不同的,而以上反应多为朝着标准生成焓减小的吸热反应过程, 其标准熵也是朝着减小、无序度增大的反应过程, 区内红层基岩裂隙水只进行着与地表水的自由水交替,其受大气影响非常强烈, 红层基岩裂隙水在每一水文年的循环交替中, 上述反应也循环交替进行, 加剧了基岩裂隙水作为地质营力对岩体的不断改造破坏, 这一缓慢的作用过程对工程建设极为不利。 　　1.3工程地质特征 　　区内红层岩石多为软岩 极软岩, 含有大量的伊利石、蒙脱石, 具日晒易干裂,吸水具膨胀软化,浸水后其结构极易破坏而强度急剧降低, 在水和其它外营力作用下易形成软弱带, 岩体内的软弱带多沿泥夹岩屑型裂隙由红层岩屑和其风化产物构成, 具隔水、保水和强度低等特点, 并具明显的浸水软化特征。 　　1.3.1残积土全风化带 　　其工程性能与一般粘性土相似, 干强度较高, 其抗剪强度随岩土体的饱和度的不断增大, 其抗剪强度明显降低(见表1); 随着 0.002 m粘粒含量的增多, 其抗剪强度也明显的降低, 其活动度明显减小,表明岩土体具极高水敏性, 岩土体具较大的不稳定结构,浸水时其弯液面消失, 抗剪强度降低, 颗粒间发生移动,导致其具明显浸水沉降的特点。 　　表1直剪试验中饱和度/粘粒含量与抗剪强度/活动度的关系 　　 　　 　　1.3.2全风化 强风化带 　　具明显的半岩半土特征, 用双管合金钻进具较高的取芯率( 一般可达80%~ 90%), 干燥时强度较高, 遇水极易膨胀崩解,且其饱和单轴极限抗压强度极低, 有时甚至为零; 岩体内薄层状全风化及残积土夹层较多,线风化率可达30%~ 50%( 线风化率= 高一级风化岩岩芯总长度/ 岩芯总长度, 下同) , 其现场标准贯入测试数据离散性极大。 　　1.3.3强风化 中风化带 　　具明显的原岩结构特征, 具弱的原岩结构强度, 岩芯取芯率较低,有时双管合金钻进取芯也仅50%~ 65%左右, 日晒极易裂,遇水易膨胀, 岩体内薄层状强风化及全风化夹层较多, 线风化率可达10%~ 30%,其现场标准贯入测试难以贯入。 　　1.3.4中风化 微风化带(含新鲜岩石) 　　具较强的原岩结构强度, 用单管合金钻