丹霞山顺层洞穴风化特征的试验研究

以丹霞盆地丹霞组2段顺层洞穴为研究对象,探讨不同岩性红层抗风化能力的差异,重点关注软岩夹层的风化特征及其对顺层洞穴发育的影响。在野外考察的基础上,选择3个典型顺层洞穴为案例,采集了洞穴剖面不同岩性红层的岩样及夹层水样品,进行一系列的岩矿理化测试和水样分析实验。结果表明:洞穴剖面岩性的不均一性及软岩夹层的风化凹进是形成丹霞山顺层洞穴的主要原因。顺层洞穴发育的软岩夹层一般是粉砂质泥岩,粘土矿物含量高,以泥质胶结为主,吸水性较强,开型空隙率较大,抗压强度小,易于风化破碎;上下岩层主要是砂岩和砂砾岩,以钙质和铁质胶结为主,吸水性较弱,开型孔隙率较小,抗压强度较大,风化速度较慢。在洞穴岩层风化过程中,粘土矿物的胀缩、钙质胶结物的溶解,及铁质胶结物的水化作用等是导致岩体结构破坏的重要因素,但促使不同岩性红层风化的主导因素有所差别。粉砂质泥岩的风化以粘土矿物的胀缩作用为主,砂岩和砂砾岩的风化则以钙质胶结物的溶解作用为主。此外,酸性雨水渗入岩体后与各种矿物进行的一系列离子交换作用也促进了顺层洞穴岩层的风化。