強風化泥質粉砂岩會遇水軟化嗎

① 岩土類型和性質

岩土體是地質災害的載體，地質災害一般都是通過岩土體的變形破壞而表現出來的，是地質災害成生的物質基礎。

受地殼運動的控制，「蘭—鄭—長」工程地段分布有不同年代、成因、物質成份和結構的岩土體，類型復雜多樣，工程地質性質各異，它們對地質災害的形成、分布和活動起著主導作用。岩土體分布出露的特點是：山區、丘陵以岩體為主，而高原、盆地、平原則以土體為主；管線經過地段絕大多數是土體。下面分別就岩體和土體討論其分布、類型、性質及對地質災害成生的制約。

（一）岩體

岩體在管線工程地段主要分布於甘肅、陝西段的關山—隴山，山西段的中條山、霍山和太原東山，河南段的大交口鎮—觀音堂、義馬—新安和大別山等地段，湖北、湖南段的大別山和江南丘陵地等地段，總長約300km，約占管線全長的10%。

參考國標《岩土工程勘察規范》（GB50021—2001）的規定，先將岩體按堅硬程度分大類，再由岩石的成因類型、岩性和工程性質，將本管道工程沿線的岩體劃分為4類7種（表4-1）。現作簡要討論。

1.堅硬岩類

按成因類型劃分為岩漿岩、變質岩和沉積岩3種亞岩類。

岩漿岩類管線地段分布於祁連山褶皺帶、秦嶺—大別山褶皺帶和揚子地台。分別有加里東期、華力西期、燕山期侵位的，其中祁連山褶皺帶三期皆有，岩性為花崗岩、石英閃長岩；秦嶺—大別山褶皺帶為燕山期花崗岩；揚子地台為加里東期和燕山期的花崗岩和花崗閃長岩。一般呈岩基和岩株狀產出，整體塊狀構造，緻密堅硬，物理力學性質均質，各向同性。應該說其工程性質優良，但在亞熱帶環境中化學風化強烈。地質災害一般不甚發育，以小型崩塌為主。

變質岩類在管線地段的祁連山褶皺帶、華北地台、秦嶺—大別山褶皺帶有分布。祁連山褶皺帶主要出露於關山—隴山地段，為中元古界隴山群和前震旦系，主要岩性為大理岩、黑雲母片麻岩、混合岩、結晶片岩。華北地台出露於山西支幹線的中條山、霍山、太原東山，為太古界涑水群和太岳山群，岩性為混合岩化的黑雲角閃斜長片麻岩、斜長角閃岩、大理岩、磁鐵石英岩、黑雲變粒岩、角閃變粒岩等，岩性復雜，風化較強。秦嶺—大別山褶皺帶出露於大悟一帶，為中上元古界紅安群含磷的變粒岩、大理岩和石英片岩夾片麻岩，抗風化能力較弱。由於受片麻理、片理及節理的影響，使岩體的工程地質性質呈明顯的各向異性和不均一性。地質災害不甚發育，一般以小型崩滑為主。

表4-1 岩體類型匯總表

沉積岩類在丘陵、山區分布較廣，在各大構造單元中皆有，其地質年代自中元古界至中生界早期幾乎皆有，岩性復雜多樣，主要有：中元古界熊耳群和汝陽群的安山玢岩、玄武岩、石英砂岩，新元古界洛峪群三教堂組的石英砂岩（以上均在河南境內）；上元古界長城系、震旦系的石英砂岩、白雲岩、硅質岩、冰磧礫岩等；下古生界寒武系、奧陶系的中厚、厚層碳酸鹽岩；上古生界泥盆系的砂岩和碳酸鹽岩，石炭、二疊系的中厚、厚層狀灰岩和中生界三疊系碳酸鹽岩等（上古生界及中生界皆為揚子地台）。按岩性大類可劃分為火山噴出沉積岩、碎屑岩和碳酸鹽岩三大類。它們的共同特點是，層理構造發育且較厚，抗風化能力較強，但碳酸鹽岩具溶蝕性，岩溶較發育，工程地質性質具各向異性。上述這幾類岩性分布地段地質災害一般不甚發育，有小型崩滑和岩溶塌陷（覆蓋型岩溶地段）等地質災害。

2.較硬岩

按成因類型可劃分為變質岩和沉積岩兩大亞類。

變質岩類分布於祁連山褶皺帶、秦嶺—大別山褶皺帶和揚子地台中，岩性主要是較軟弱片岩和千枚岩、板岩。在祁連山褶皺帶的管線地段，新元古界長城系變質細砂岩、千枚岩；秦嶺—大別山褶皺帶信陽群、商城群的雲母石英片岩、綠色片岩、絹雲石英片岩、淺變質凝灰質砂岩等：揚子地台中元古界冷家溪群和新元古界板溪群的板岩、千枚岩、變質凝灰岩、變質砂岩等。上述各類岩體的共同特點是：片理、千枚理、板理等結構面發育，地面風化較強烈，殘坡積層厚度往往較大。岩體具明顯的各向異性，力學強度相對較弱。崩塌、滑坡和泥石流等山地地質災害較發育。

沉積岩類分布於華北地台和揚子地台中，華北地台岩性主要是上古生界和中生界粘土岩、鋁土岩頁岩、泥質粉砂岩、含煤層；揚子地台主要是泥盆系粉細砂岩、粘土岩、頁岩、泥灰岩。它們層理發育、薄層狀為主，遇水易軟化、崩解，風化也較強烈。由上述岩體組成的丘陵山區，地質災害較發育，主要有崩塌、滑坡、泥石流和採煤引起的地面塌陷和地裂縫災害（在山西、河南境內較突出）。

3.軟弱岩

這大類岩體主要是沉積岩類，較廣泛分布於各大地構造單元中生代晚期和新生代陸相盆地中，地質年代為白堊系、古近系和新近系。由於固結壓密程度低，岩體孔隙率高，強度小，變形大。岩性主要是河湖相的砂礫岩、砂岩和泥岩，夾淡水泥灰岩，含石膏、芒硝。岩石一般干單軸抗壓強度小於30MPa，而新近系岩石成岩性更差，接近於土體，干單軸抗壓強度不足於5MPa，屬極軟岩。這類岩石遇水易軟化崩解，抗風化能力亦低。但這類岩體出露地段地形起伏小，地質災害不發育，主要有膨脹性岩體的輕度脹縮變形災害，還存在采空塌陷災害。

4.軟硬相間岩

這大類岩體主要也是沉積岩類，較廣泛分布於華北地台和揚子地台的古生界和中生界地層中，一般是兩種強度和剛性差異較大的岩性相互成層或間夾；古生界常見的是灰岩與頁岩互層，砂岩與泥頁岩互層，中生界常見的是砂岩與泥頁岩互層。在外力作用下會發生層間錯動和脫開，而在地下水等作用下更會泥化而形成泥化夾層，層面間強度降低而成為典型的軟弱結構面。所以這類地層組合可以稱之為「易滑地層組合」，較易產生滑坡。此外，軟硬相間岩層差異風化顯著，「上硬下軟」組合的條件下，軟岩易形成岩龕，崩塌也較普遍。

（二）土體

土體在管線地段廣泛分布，約佔全長的90%。按地質成因，可劃分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土和風積土等；按粒度成份，可劃分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。對一些具有特殊成份和結構、工程性質也特殊的土，則可單獨劃分為特殊土，本管線工程的特殊土有黃土類土、膨脹土、鹽漬土和淤泥質土等。這里我們也參考國標《岩土工程勘察規范》（GB50021—2001）的規定，將土體劃分為碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土5大類（表4-2）。以下分別就一般土和特殊土作簡要討論。

1.一般土體

一般土體包括各種成因類型的碎石土、砂類土、粉土和粘性土。

（1）碎石土：

碎石土指的是土中粒徑d＞2mm的顆粒質量超過總質量50%的土。根據規定，碎石土可再劃分為礫質土、卵（碎）石土和漂（塊）石土，它們的粒徑分別＞2mm、20mm或200mm的質量，超過總質量50%。一般沖積成因的碎石土分選性和滾圓度較好，位於河床和河流階地二元結構的下部，而其他成因的則較差。本工程各段情況是：甘肅段礫卵石佔45%～70%，粒徑一般 20～80mm，呈次圓—次稜角狀，一般分布於沖洪和平原表層之下。陝西段分布於渭河及其各支流以及山前洪積扇。河流沖積成因者在河漫灘和河床地段，在渭河幹流厚度可達20～40m，結構較均一；而洪積扇區則為大小混雜的砂卵石為主。山西段主要分布於汾河、龍鳳河和瀟河等山間河谷地段，以砂卵礫石為主，磨圓較好，級配良好。河南段主要分布在伊洛河、沙潁河等諸河流河谷區，以砂礫卵石為主。湖北—湖南段碎石土多分布於低山丘陵斜坡地帶，多為殘坡積成因，碎石成分隨母岩而變化。一般碎石土較疏鬆，孔隙比大，滲透性強，地基承載力高。

表4-2 土體類型匯總表

（2）砂類土：

砂類土指的是土中粒徑d＞2mm的顆粒質量不超過總質量的50%,d＞0.075mm的顆粒質量超過總質量50%的土；根據顆粒級配還可劃分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂，一般是沖洪積成因的。此類土在本工程的情況是：甘肅段分布於洪積平原表層土之下，主要由粉細砂、中細砂組成，鬆散—中密狀態。陝西段分布於渭河及支流的漫灘、一級階地和古河道中，以中細砂和粉細砂為主，常含少量礫石，除河漫灘地段外，砂層均埋藏於細粒土之下，厚度不均一，多呈透鏡體狀，孔隙度大，滲透性強，中粗砂是良好的地基持力層，而飽水粉細砂則易產生震動液化。山西段分布於黃河、汾河及其較大支流的河床、河漫灘和階地，一般為砂礫石混合，厚度較大。也有在山前傾斜平原區前緣的洪積砂礫石，與細粒土組成多層結構。河南段分布除了與碎石土相同外，在沙潁河以南淮河平原各河流河漫灘和一級階地前緣地帶，表層之下為中細砂，稍密—中密狀態，厚度不穩定。砂類土一般級配較好，滲透性較強，一般是良好的地基持力層，但在地震烈度≥Ⅶ區需關注飽和粉細砂的震動液化問題。

（3）粉土和粘性土：

粉土和粘性土也可稱之為「細粒土」，前者是土中粒徑d＞0.075mm的顆粒質量不超過總質量的50%，且塑性指數Ⅰ_P≤10的土；而後者則Ⅰ_P＞10的土。這兩類土大量廣泛分布於鄭州—長沙段洪沖積平原和丘陵地段。具各種成因類型。一般洪沖積成因的土體較密實，孔隙比小，含水量相對較少，透水性弱，強度高，地基承載力高。而丘陵地帶的殘坡積成因者往往與碎石土混雜，土體孔隙性大，透水性相對較強，在久雨或強降雨時，易產生坡積層崩滑。

2.特殊土

（1）黃土類土：

黃土類土是第四紀時期特殊的大陸鬆散沉積物，它在世界各地分布廣而性質特殊。這類土在我國主要分布於西北、華北和東北地區，面積達60萬km²以上，以北緯34°～45°之間最為發育，這些地區位於我國西北沙漠區的外圍東部地區，具有大陸性乾旱少雨氣候的特點。黃土類土從早更新世（Q₁）開始堆積，經歷了整個第四紀，直至現今還未結束。按地層時代及其基本特徵，黃土類土可分為3類：老黃土、新黃土和新近堆積黃土（表4-3）。老黃土是Q₁、Q₂時期堆積的，分別稱「午城黃土」和「離石黃土」，一般無濕陷性；新黃土一般是Q₃時期堆積的，稱「馬蘭黃土」，也有Q₄早期的，具濕陷性，分布面積最廣（約佔60%）；新近堆積黃土一般是Q₄晚期堆積的，濕陷性不一。各地黃土類土總厚度不一，陝甘黃土高原地區最厚，可達100～200m，河谷地區一般只有數米至30m左右，且主要是新黃土。黃土類土的成因一直是爭論的熱點問題，但普遍的看法是，風積成因是主要的，也有沖積、洪積、坡積、冰水堆積等成因類型。顆粒成份以粉粒為主，富含碳酸鈣，具大孔性，垂直節理發育，具濕陷性等特徵者，稱 「典型黃土」，而有些特徵不明顯者則稱「黃土狀土」。下面討論一下本管線工程黃土類土的特性。

本管線工程的黃土類土分布於蘭州—鄭州段（含山西支幹線）。不同地段黃土類土的粒度成份和結構有所不同，所以其物理力學指標和工程地質性質也有明顯差異。下面我們以Q₃典型的濕陷性黃土為代表作分析。

首先是黃土的顆粒組成，將蘭州、西安、太原、洛陽四地作比較（表4-4）。可以看出它們的差異，總趨勢是：由西北往東南砂粒和粉粒含量愈來愈小，而粘粒含量則愈來愈大，而粉粒所佔比例最大是一致的。所以有人將西部黃土稱之為「砂黃土」，而東部為「粘黃土」。 黃土的顆粒組成對其濕陷性有一定影響，即砂粒含量愈多，濕陷性愈強，而粘性愈多則濕陷性愈弱。

表4-3 不同年代黃土的特徵

表4-4 濕陷性黃土的顆粒組成單位：%

各地濕陷性黃土的基本物理力學性質指標列於表4-5中。

由西往東的總趨勢是：土體的密度和天然含水率愈來愈大，液限和塑性指數也愈來愈大，孔隙比愈來愈小；而三項力學性質指標變化規律則不明顯。而且可看出，隴西和隴東地區指標相近似，關中地區與汾河流域也比較接近，而豫西地區與前面的4個地區則又有明顯差異。上述規律很重要，因為它與黃土的濕陷性相關的，即自西往東濕陷性逐漸變弱。

管線地段濕陷性黃土的濕陷系數（δ_s），經大量統計後匯總於表4-6中。從表中可看出，濕陷系數隴西地區最大，隴東地區次之，關中地區汾河流域再次之，而豫西則最小；而且高階地的濕陷系數要大於低階地。按有關規定，δ_s＞0.015時，該黃土為濕陷性土；δ_s為0.015～0.03時濕陷性輕微，δ_s為0.03～0.07時濕陷性中等；δ_s＞0.07時，濕陷性強烈。所以說，隴西和隴東地區黃土具中等—強烈濕陷性，關中地區和汾河流域黃土具中等濕陷性，而豫西地區黃土為輕微—中等濕陷性。

表4-5 各地濕陷性黃土基本物理力學性質指標

表4-6各地黃土濕陷系數（δ_s）統計表

濕陷性對黃土地區地質災害的成生和活動關系密切，地基的濕陷變形破壞本身就是黃土地區特殊的地質災害。此外由於黃土結構疏鬆，以及大孔性和垂直節理發育，潛蝕地質災害也很普遍。由於黃土的濕陷和潛蝕特性，還可誘發崩塌、滑坡和泥石流災害。

（2）膨脹土：

具有明顯遇水膨脹和失水收縮的土稱膨脹土。這類土在我國主要分布在南方山前丘陵、壠崗和二、三級階地上，大多數是晚更新世及以前的殘坡積、沖洪積和湖積物。從外表看，膨脹土一般呈紅、黃、褐、灰白等不同顏色，具斑狀結構，常含有鐵錳質或鈣質結核。土體常有網狀開裂，有臘狀光澤的擠壓面，類似劈理。土層表面常出現各種縱橫交錯的裂隙或龜裂現象，這與失水土體強烈收縮有關。膨脹土的脹縮特性，主要是土中含有較多的粘粒，一般粘粒含量高達35%以上，而且這些粘粒大部分為親水性很強的蒙脫石和伊利石等粘土礦物，膨脹收縮能力較強。天然狀態下，膨脹土一般緻密堅硬，天然含水率較小，所以土體常處於硬塑或堅硬狀態，壓縮性較低，強度較高；但在浸水膨脹後，強度明顯降低，壓縮性增大。膨脹土的這種脹縮特性，對工程建設會帶來危害。按我國有關規定，凡自由膨脹率δ^ef大於40%者，即可定名為膨脹土，40%≤δ^ef＜65%為弱膨脹土，65%≤f＜90%為中等膨脹土，δ^ef≥90%為強膨脹土。

本管線工程的膨脹土主要分布於湖北境內的黃陂縣周港、應城支線和五里橋—賀勝橋—橫溝橋一帶：在河南境內的平頂山、周口西、郾城—駐馬店的沙汝河平原和確山—信陽北的低山丘陵也有零星分布。

湖北境內的膨脹土主要分布於高程30～45m的壠崗和崗間坳溝地帶，自然地形坡度平緩。土體時代為更新世，顏色呈棕黃、褐黃、棕紅色，土體平均自由膨脹率：周港一帶下更新統82%（最大99%），應城支線中更新統62%（最大109%），五里橋—賀勝橋一橫溝橋一帶上更新統44%（最大72%）。土體脹縮性危害主要導致當地居民低層建築牆體拉裂破壞，斜坡和水渠邊坡坍滑。

河南境內的膨脹土分布於淮河平原邊緣的平頂山東和確山—信陽北的低山丘陵，以及沙汝河平原之間的周口和郾城—駐馬店地段。土體時代為中、晚更新世，顏色呈棕黃、灰綠、棕紅色，乾燥時呈硬塑狀態，裂隙發育，含鐵錳質和鈣質結核，平均自由膨脹率43.5%。平頂山以膨脹破壞為主，而信陽多以收縮破壞為主，多發生在乾旱季節。

（3）鹽漬土：

土中易溶鹽含量大於0.5%的土稱為鹽漬土。由於它發育於地表土層中，與道路、低層建築等有關，主要是土的腐蝕作用以及鹽脹和溶陷作用對工程建設的危害。鹽漬土按地理分布可分為濱海鹽漬土、沖積平原鹽漬土和內陸鹽漬土等類型。我國鹽漬土主要分布在北方諸省區。鹽漬土的形成及其所含鹽的成分和數量與當地的地形地貌、氣候條件、地下水的埋藏深度和礦化度、土壤性質和人類活動有關；它的厚度並不大，一般分布於地表以下1.5～4m范圍內，且由地面至深部含鹽量逐漸減少。鹽漬土的形成一般是由於地下水埋深過淺（甚至出露地面），蒸發強烈而鹽分在地表的聚積所致。

鹽漬土的性質與所含鹽分和含鹽量有關。土中的鹽類主要是氯鹽、硫酸鹽和碳酸鹽三類，因此鹽漬土也相應地劃分為氯鹽漬土、硫酸鹽漬土和碳酸鹽漬土（表4-7）。鹽漬土中所含鹽分及其數量對土的工程地質性質影響很大。由於土成分的改變，影響了土的結構，從而影響了塑性、透水性、膨脹性、壓縮性、擊實性等性質。

表4-7 鹽漬土的分類

本管線工程的鹽漬土主要分布於甘肅段通渭以西、陝西段華縣—華陰地段和山西段的永濟市東北伍姓湖區（K48～K54）及清徐張花營村—榆次西榮（K451～K464）地段。

甘肅段通渭以西地段河谷平原一級階地潛水位埋深很淺，經測定，土壤中平均含鹽量3.4%，最大可達8%～15%，屬硫酸—氯型中—超鹽漬土。

陝西段華縣—華陰地段的鹽漬土是由於黃河三門峽水庫淤積和回水，引起潛水位壅高，使渭河南岸赤水河至方山河一級階地中部成為浸沒區，而導致土壤鹽漬化。但近年來當地大量開采地下水，潛水位埋深增大，鹽漬化已幾近消失。

山西段永濟伍姓湖區地勢低窪（比周邊低5～8m），表層土由粉質粘土和粉土組成，潛水位埋深0～3m，土中含鹽量1.06%～1.18%，類型為硫酸—氯型，屬中鹽漬土。清除張花營村—榆次西地段地勢較周邊略低，表層土為粉土，潛水位埋深0.2～3m，土中含鹽量0.44%～1.12%，類型為氯—硫酸鹽型，屬弱—中鹽漬土。硫酸鹽結晶膨脹以及腐蝕作用，對管道將有一定危害。

（4）淤泥質土：

淤泥質土是指在水流緩慢甚或靜水環境中沉積，有微生物參與作用的條件下，含較多有機質，而疏鬆軟弱的粘性土，它是近代在濱海、湖泊、沼澤、河彎、廢河道等地區沉積的未經固結的一種特殊土。從外觀看，這類土常呈灰、灰藍、灰綠和灰黑等顏色，污染手指並有臭味。土中含有大量親水性強的粘土礦物（蒙脫石和伊利石佔多數），有機質含量較多（一般含量 5%～15%），天然孔隙比大於1，天然含水率大於液限。其結構形式常為蜂窩狀或棉絮狀，疏鬆多孔，壓縮性很強，地基承載力很低。我國淤泥質土的地理分布基本上可分為兩大類：一類是沿海沉積的，另一類是內陸和山區湖沼盆地沉積的。前者分布穩定而厚度大，後者常零星分布且厚度小。

本管線工程的淤泥質土主要分布於湖北—湖南段。管道經過長江等13條大中型河流的沖湖積平原低窪地段，有較大范圍的淤泥質軟土分布，有機質含量大於1.5%，岩性為淤泥、淤泥質粘土和淤泥質粉土，呈軟塑—流塑狀，天然含水率多大於35%，最高達133%，孔隙比1～2.02，最高達3.12，壓縮系數一般大於0.5MPa^-1，最高可達3.68MPa^-1，凝聚力一般9.8～29.4k Pa，內摩擦角6°～15°，地基承載力，天然狀態下一般為25～55k Pa，常導致建築物過量沉降和不均勻沉降。很顯然，這類土體對管溝開挖影響較大，常導致溝坡坍塌擠出而不易成形。此外，對場站地基穩定性也有影響。

② 泥質粉砂岩與粉砂質泥岩的區別

一、組成不同

1、泥質粉砂岩：泥質粉砂岩成分主要為粉砂，含少量粘土礦物及膠結物。泥質粉砂岩其意思是粘土含量為50~25%，粉砂含量為70~50%。

2、粉砂質泥岩：粉砂質泥岩主要成分為粘土礦物 ,含少量粉砂質。粉砂含量為25%~50%，粘土含量為75%~50%。

二、形成方式不同

1、泥質粉砂岩：泥質粉砂岩是由沙粒經過水搬運沉澱於河床上，經千百年的堆積堅固並經地質物理作用膠結而成的岩石。

2、粉砂質泥岩：粉砂質泥岩，粘土岩的一種，由粘土物質經壓實作用、脫水作用、重結晶作用後形成。

三、特點不同

1、泥質粉砂岩：砂岩結構呈顆粒狀，透水性能良好。

2、粉砂質泥岩：其由微小礦物組成，粒徑小於1/256mm，具有頁狀或薄片狀層理，用硬物擊打易裂成碎片，透水性很差。

③ 泥質粉砂岩的工程地質性質

首先來看看砂岩的概念
——
砂岩（Sandstone）--由沙粒經過水搬運沉澱於河床上，經千百年的堆積堅固並經地質物理作用膠結而成的岩石。砂岩結構呈顆粒狀，透水性能良好，其砂粒粒徑在1/16-2mm，顆粒特別細小的，比如直徑在1/16-1/250mm的稱之為粉砂岩。主要成份為：石英成份
52％以上；粘土
15％左右；針鐵礦18％左右；其它物質
10％以上。如果石英含量在90%以上，稱之為石英砂岩。
泥質粉砂岩成分主要為粉砂，含少量粘土礦物及膠結物

④ 全風化粉砂岩，強風化粉砂岩，中風化粉砂岩岩層描述

摘要 全風化粉砂岩：結構基本破壞，但尚可辨認，有殘余結構強度，可用鎬挖，干鑽可鑽進。

⑤ 全風化粉砂岩，強風化粉砂岩，中風化粉砂岩岩層描述

全風化粉砂岩：結構基本破壞，但尚可辨認，有殘余結構強度，可用鎬挖，干鑽可鑽進。

強風化粉砂岩：結構大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙發育，岩體破碎，用鎬可挖，干鑽不易鑽進。

中風化粉砂岩：結構部分破壞，沿節理面有次生礦物，有風化裂隙發育，岩體被切割成岩塊。用鎬難挖，干鑽不易鑽進。

粉砂碎屑的粒徑大小在0.0625～0.0039mm。比粉砂更細者稱為泥。主要由粉砂碎屑組成的沉積岩是粉砂岩。粉砂岩的碎屑組分一般比較簡單，以石英為主，長石和岩屑少見，有時含較多的白雲母。填隙物有鈣質、鐵質及粘土質等。

粉砂岩中常具有薄的水平層理，沉積物含水時易受液化產生變形層理及其它滑動構造。粉砂岩按粒度分為：粗粉砂岩（0.0625～0.0312mm）和細粉砂岩（0.0312～0.0039mm）；按混入物成分分為：泥質粉砂岩、鐵質粉砂岩、鈣質粉砂岩等 。

(5)強風化泥質粉砂岩會遇水軟化嗎擴展閱讀

粉砂岩的抗高溫高壓能力較低，其在高溫高壓的環境下，易發生變質的現象，如粉砂岩在高溫高壓的情況下，會蛻變成片岩或片麻岩，且粉砂岩的蛻變是不可逆的。粉砂岩的形成過程較為的緩慢，且其對於成形的條件要求較高。粉砂岩的是由細小的沙石碎屑的組成的，其的硬質相對於其他的石材較低。

作為一種天然形成的岩石，其內不含任何的膠粘劑，非常的綠色環保。粉砂岩在用於居室裝修時，其具有防潮、隔音、無輻射、冬暖夏涼等優點。其與木質的裝修建材相比，具有不易開裂、褪色等優勢。粉砂岩的色澤種類多種多樣，能夠適應居室中各部分的裝飾裝修，其常用於居室建築的外牆裝修中，但現在許多的人們亦把其用在居室的內牆裝飾中。

⑥ 中風化泥質粉砂岩與中風化灰岩區別

摘要 風化岩-岩石的風化程度;岩土工程勘察規范(GB 50021-2009)附錄A(A. O. 3) 劃分未風化微風化中風化強風化全風化殘積土;中風化岩主要指岩石塊體風化(結構變化和礦物成分有微小變化);

⑦ 軟岩的水理特性分析

通過吸水率測試,最後統計得軟岩岩組吸水率值見表4-6。除泥質粉砂岩試樣在1.5%～6%之間相對較低外,其他幾組吸水率指標很高,在10%～20%之間,說明軟岩極易吸水的特性。

表4-6 軟岩主要物理水理特性參數測試成果

注:軟岩極易吸水,遇水後發生泥化、軟化和崩解,岩石抵抗水的軟化作用的性能主要取決於岩石中親水性礦物和易溶性礦物的含量,以及岩石中孔隙與微裂隙的發育程度。

崩解試驗研究表明:軟岩中泥質含量對其崩解特性的影響很大,崩解度與泥質含量關系為:S=70ln(W_m)-215。根據崩解度及崩解物形態,樞紐區軟岩可分為五類:炭質頁岩與泥化夾層為A類,遇水極易崩解,破壞後含水量會顯著增大,原岩強度完全喪失,屬遇水極不穩定的岩石;泥質粉砂岩與煤屬於B、C、D類,崩解性較差,屬遇水較不穩定岩石。通過崩解試驗分析,研究區內發育的幾種典型軟岩,均屬於遇水不穩定岩石。

⑧ 軟岩崩解機理分析

岩石浸水之後,引起其強度降低的性質稱為水對岩石的「軟化作用」。岩石抵抗水的軟化作用的性能主要取決於岩石中親水性礦物和易溶性礦物的含量以及岩石中孔隙與微裂隙的發育程度。親水性或可溶性礦物的含量愈多,岩石中的孔、裂隙愈發育,岩石愈易軟化、崩解。

通過對泥化夾層岩組X射線粉晶衍射分析測試結果(見表3-2)可知,其成分以黏土礦物為主(含84%～92%),其餘為石英、長石、方解石等,由於伊利石等黏土礦物顆粒較小,親水性很強,當水進入岩石的孔隙、裂隙中時,細小岩粒的吸附水膜便會增厚,引起岩石體積的膨脹。由於這種體脹是不均勻的,使得岩石內產生不均勻的應力,部分膠結物會被稀釋、軟化或溶解,加之大多都含先存裂隙及微裂縫(見表4-3),於是導致岩石顆粒的碎裂解體。如伊利石與水發生物理化學反應引起軟岩膨脹,可使原體積增加50%～60%。

下面從兩個方面來分別研究幾種典型岩組的崩解機理。

1.泥質含量與崩解特性的關系

泥質岩(泥化夾層與炭質頁岩岩組)遇水後,宏觀裂隙的增生擴張和崩解軟化,是同在水的作用下軟岩的物質組成、微結構與微孔隙的變化緊密相關的,崩解軟化是軟岩內部微觀結構和微孔隙的宏觀反映。從圖4-2a可以看出,不同岩組泥質含量對其崩解度的影響,從泥化夾層、炭質頁岩到泥質粉砂岩,其含泥量依次減少,其崩解性也愈來愈差。圖4-2b為所有軟岩與泥質含量的關系曲線,得對數關系式為S=70ln(W_m)-215。炭質頁岩與泥化夾層試樣崩解現象均極為明顯,而且崩解速度很快。由前述知6^#剖面,即進水口發育L10層間剪切破碎帶內含泥化夾層、炭質頁岩佔50%以上,遇水極易崩解,嚴重影響進水口邊坡的穩定性,在工程當中應該引起重視。

圖4-2 泥質含量對崩解度的影響曲線

2.循環崩解次數與崩解特性的關系

炭質頁岩與泥化夾層岩組大部分試樣已100%崩解,其崩解物由碎屑、角礫及大小不一的碎塊組成,崩解穩定後取崩解物進行顆粒篩分,篩分試驗結果如圖4-3所示,從圖中看出不同岩性,顆粒大小分配也有明顯的差異,炭質頁岩與泥化夾層試樣曲線類似,得出小於0.5mm粒徑的顆粒含量佔20%～30%,含量較高,即由岩石轉化成土,無法多次循環崩解,只進行一次循環。而泥質粉砂岩顆粒大多大於16mm,粒徑相對較大。顆粒大小的不同,也說明其崩解的差異性。

圖4-3 軟岩崩解物粒度分析曲線圖

圖4-4 循環崩解次數與崩解度的關系曲線

因此對於循環次數與崩解特性的分析,只針對煤和泥質粉砂岩岩組,如圖4-4所示。

從關系曲線圖4-4a中可以看出,煤岩組試樣在經過第二次循環崩解以後,崩解度均為降低的趨勢,第3次崩解後,除2^#與5^#試樣有明顯增加外,其餘試樣仍為遞減。2^#與5^#試樣由於前兩次在重復試驗中未崩解,而在第3次試驗時達到崩解狀態,說明煤在反復的乾燥與潮濕的環境條件下,也會發生不同程度的崩解。

第一次將1^#-2泡水,崩解現象不明顯,有少量碎屑脫落,沉於水底;第2次泡水,表面裂隙有所擴大,崩解不明顯,有少量岩屑脫落沉於水底;第三次泡水,試樣表面吸附有氣泡,較少量崩解。整個試驗過程,試樣即使在反復干濕循環條件下,也無大量崩解,說明其崩解性很差。

由鏡下鑒定分析結果得知,2^#-2岩性為含泥煤,岩石緻密未見裂隙,煤質組分形成過程中有陸源雲母碎片的沉積,有陸源物質、粉砂的混入。但實際上其遇水之後崩解性很差,說明其膠結性很好,而對於有機質膠結的軟弱岩土,由於有機質的憎水性,故不易崩解。

鏡下鑒定5^#-2為含雲泥粉砂質泥岩變形紋層狀含炭質泥頁岩,含泥80%,粉砂15%,炭屑及有機質5%,在被反復干濕循環後,再次遇水,崩解明顯。即開始泡水時,表層先存裂隙,有所擴大,但並未達到崩解,在多次循環後,裂隙擴大,內部夾泥較多,遇水後產生泥化,崩解明顯,從崩解現象也可以看出,在第三次循環過程中,水表層覆蓋有泥膜,水色混濁,為損失量,也為崩解物的一部分。

從圖4-4b可以看出,泥質粉砂岩岩組試樣在經過3次循環崩解以後,崩解度均有降低的趨勢,即隨崩解次數的增多,崩解度無明顯反彈現象,說明已崩解完全。由試驗過程描述可知,試樣在初崩時刻現象不明顯,崩解是慢慢進行的,從開始冒氣泡到微裂紋繼續擴展。隨著在靜水中浸泡時間的增加,導致微裂紋繼續增大,隨後可見有岩屑、煤屑崩解,混入水中,大多懸浮停於試樣表面,還可見有小的岩塊脫離試樣表面,沉於水底。第二次循環崩解試樣為第一次的未崩解物,有較少裂隙存在,整體較完整,因此崩解現象不明顯,到第三次時所取的未崩解物,幾乎完整,不存在較明顯的裂隙,因此試驗過程幾乎無崩解,從而也得出結論為泥質粉砂岩崩解性差。

鏡下鑒定3^#-3為條帶狀粉砂質泥岩,6^#-3為粉砂質泥質岩,含泥較多,但經過3次循環崩解後崩解度急劇下降,說明在試樣表層含泥在第一次崩解過程中已泥化,內部為泥質粉砂岩,含泥較少,已很難崩解。

3.軟岩崩解試驗成果分析

根據崩解試驗的現象、崩解物形態將該區軟岩的浸水崩解破壞形式進行以下分類。

A類:泥糊狀破壞,完全崩解,崩解時間短,崩解現象非常明顯(一般含泥較重)。

B類:碎屑狀破壞,其碎屑直徑1～5mm;崩解現象較明顯。

C類:角礫狀破壞,角礫直徑5～10mm;崩解現象存在,少量崩解物。

D類:碎塊狀破壞,碎塊直徑大於10mm;崩解不明顯,有極少量崩解物。

E類:浸水穩定,不破壞;隨時間增加,崩解仍穩定,幾乎無崩解性。

根據顆粒篩分結果及上述分類依據,各軟岩岩組具體分類及崩解度范圍見表4-5。從表中可以看出,炭質頁岩與泥化夾層極易崩解,屬於A類,遇水易產生崩解,破壞後含水量會顯著增大,其吸水率可以超過液限,原岩強度完全喪失,屬遇水極不穩定的岩石。泥質粉砂岩與煤崩解性較差,屬於B、C、D類,屬遇水較不穩定岩石,無E類。

表4-5 軟岩崩解試驗成果表

續表

通過試驗分析,樞紐區內發育的幾種典型軟岩,均屬於遇水不穩定岩石。在崩解過程中,化學性質沒有變化,只是強度迅速降低,表面上與岩石的風化相似,但變化過程短暫。時間越長,崩解越徹底,且經過有限的時間後,呈穩定狀態。在工程施工中除注意防止其失穩外,在支護工作方面要予以特別加強。

⑨ 強風化粉砂岩、中風化粉砂岩、中風化粉砂質泥岩分別屬於什麼類石

強風化粉砂岩、中風化粉砂岩、中風化粉砂質泥岩都屬於碎屑岩。

強風化粉砂岩：是指顆粒粒徑在0.05-0.005mm范圍內質量大於該岩石總質量一半的一種碎屑岩。

中風化粉砂岩：中風化的岩石裂隙比較發育，沿裂隙有較多的次生礦物生成。

中風化粉砂質泥岩：生礦物質量大於岩石總質量的10%，岩體強度較岩塊強度已明顯降低，鑽取的岩芯一般都較破碎，多為碎塊狀。

(9)強風化泥質粉砂岩會遇水軟化嗎擴展閱讀：

主要就是顆粒大小和粘土礦物與膠結物與砂質的含量比區別。砂岩是由沙粒經過水搬運沉澱於河床上，經千百年的堆積堅固並經地質物理作用膠結而成的岩石。

砂岩結構呈顆粒狀，透水性能良好，其砂粒粒徑在1/16-2mm，顆粒特別細小的，比如直徑在1/16-1/250mm的稱之為粉砂岩。

主要成份為：石英成份 52％以上;256mm，比如直徑在1/。 泥岩是粘土岩的一種，泥岩易軟化，其砂粒粒徑在1。

風化系數0.4-0.8，波速比0.6-0.8。