葛洲坝水利枢纽坝基红层内软弱夹层及其泥化层的某些工程地质性质

前言我国地域辽阔,红层分布较广。遍布于我国的中—新生代红层大多由陆相碎屑沉积物所组成。陆相沉积岩的特点是岩性和岩相的复杂多样,主要为交互成层的砾岩、砂岩、粉砂岩和粘土岩。粘土类岩的岩性软弱,而砂岩、砾岩、粉砂岩的岩性则较坚硬。红层的层组往往由这些软硬相间的岩层所组成,所以其工程地质条件较为复杂,特别是软弱夹层(粘土岩或页岩夹层)及其泥化层对工程建设的影响尤为突出。     

葛洲坝工程基岩稳定性的试验研究

本文综述了我所71～78年来为葛洲坝水利枢纽第一期工程进行的基岩稳定性研究工作,其中包括,地应力对基坑岩体稳定性的影响,粘土岩软弱夹层,特别是泥化夹层的长期稳定性和长期强度。通过地应力实测,证实了即使在褶皱轻微、地形平缓的红色岩层中仍可能有较大的构造应力存在,它的局部释放会直接影响岩体稳定。并且有力地说明了构造运动作用是粘土岩泥化的主要原因之一。根据对粘土岩的物理化学和力学性质以及物质结构特性的研究,指出了在外力作用下,当其亚微观结构或微观结构受到破坏时,因粘土颗粒大量吸水膨胀而可能产生泥化。根据现场和室内的剪切蠕变和室内的剪切松弛以及扭转蠕变试验结果,指出了粘土质粉砂岩、砂岩、粘土岩软弱夹层均具有显著的流变特性,提出了确定长期强度的方法。     

重庆市粘土岩中泥化软弱夹层的工程地质特征

重庆市粘土岩中泥化软弱夹层的发育分布状况及其特征,是山城岩体稳定性论证中所关注的重要因素之一。经调查,市中心区泥化夹层主要发育在两褶皱轴附近,它们是由于粘土岩层层面与褶皱轴轴部剖面X裂隙复合,使粘土岩沿层面方向发生挤压破碎,进一步发展成泥化夹层。本文讨论了这些泥化夹层的分布和特征及其对岩体稳定性的影响。     

葛洲坝坝基泥化夹层的抗剪强度和应力～应变特性

一、概述葛洲坝坝基为白垩纪的粘土岩、粉砂岩和粉砂质粘土岩互层组成的沉积岩岩层。岩层走向与坝轴线成斜交,以4—8°倾角倾向下游。在粘土岩层内或其他两个岩层交接面附近有泥化夹层。其含水量高,密度低,抗剪强度低,并有一组剪切带和一主剪切面。研     

葛洲坝泥化夹层成因及性状的物理化学探讨

葛洲坝水利工程基岩乃下白垩纪沉积岩,产状平缓,大部分为砂岩、粉砂岩互层,夹粘土岩类的软弱夹层。该岩系受构造运动影响,遭到较严重的破坏;在地下水长期作用下,形成一种含水量高、容重低、强度弱的“塑性泥”。这种“泥化”了的软弱夹层通常     

“软弱夹层”对坝基岩体稳定的影响

大坝的安全一般受岩体稳定条件的控制。影响岩体稳定的地质因素较多,其中软弱结构面的影响极为重要。软弱结构面即夹有软弱物质的结构面,例如夹有泥质充填物的裂隙,夹有断层泥、糜稜岩、角砾岩的断层破碎带等。软弱夹层为软弱结构面的一种,即除夹有软弱物质这一特征外,在产状上大致和岩层产状一致,并和成岩作用有一定关系。含有泥质物的软弱夹层一般俗称为“泥化夹层”。     

关于粘土岩崩解，泥化机理的讨论

分析研究了水利，采矿，地下等工程中常见的粘土岩，泥岩等的泥化，及开挖暴露后的吸水崩解现象，讨论了粘土岩等泥化及崩解的物理化学和力学作用机理，特别是对含胀缩性蒙脱石矿物的粘土岩，还从粘土岩的力学强度特性讨论了他们的泥化崩解问题，系统深入地阐述了粘土岩等泥化，崩解机制。     

榆神府矿区基岩风化带对提高开采上限的作用

榆神府矿区基岩顶部普遍存在着风氧化带。风化岩与原岩相比,溶量小,孔隙度大、含水量大,力学强度降低、矿物成份发生变化、粘土矿物含量增加,强风化带主要岩性为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、这些岩层风化后趋于粘土化,这些岩层遇水易崩解和泥化,在上覆岩层自重力应作用下,压实弥合变成隔水层,提高了煤层开采上限,实现不体下安全采煤。     

西南某水电站工程边坡泥化夹层构造形迹成因机理研究

工程区开挖边坡的稳定性受控于地层岩性(含软弱结构面)、向斜构造、微地貌等多种因素。边坡岩体中的层间剪切破碎带、断层破碎带不同程度地赋含泥化夹层,直接影响边坡的岩体结构。然而,工程边坡中泥化夹层却分布不均,是各种破碎带中的弱化带,最危险的潜在滑(弱)面,对重点工程部位的边坡岩体稳定性构成不同程度的安全隐患。因此,寻求其成因机制,优化治理措施,在整个开挖边坡系统中,起着关键性的作用。边坡所发育的煤系地层母岩体经多期强烈的构造挤压与研磨,各种风化的长期作用及地下水不断渗入,形成层间剪切破碎带产出、岩性较为复杂的泥化夹层岩组。枢纽区该泥化夹层岩组在实测地层剖面中,所占比例变化较大(1.77%~27.21%)。针对泥化夹层岩组的成因机理,提出5个成因阶段,对坝区所发育的泥化夹层作X射线粉晶衍射测试,证实其中确含有新(次生)的粘土矿物,为泥化夹层的存在提供强有力的佐证。     

围压效应与软弱夹层泥化的可能性分析

软弱夹层是控制岩体稳定的主要因素之一,特别是当它们泥化时,由于强度大为降低,其影响更大。本文从软弱夹层所处的地应力环境出发,分析了不同风化岩带由于地应力所产生的围压不同而引起软弱夹层在物理力学性质方面的差异。作者认为由于围压效应的存在,位于微风化岩带中的软弱夹层大都受到地应力所产生的较高围压限制,通常是不会发生泥化的。围压的高低是软弱夹层泥化的根本原因之一。     

软弱夹层粘粒含量与抗剪强度参数的关系分析

分析表明,赋存环境相同、粘土矿物成分以伊利石为主的软弱夹层,在相同稠度状态下粘粒含量与抗剪强度参数具有很好的相关性。通过现场和大量的室内试验成果,建立了各种稠度状态下粘粒含量和抗剪强度参数之间的相关关系式,揭示了在研究粘粒含量对抗剪强度参数影响时,还应当考虑软弱夹层所处的天然状态。结合《温凝土重力坝设计规范》中提出的用粒度成分定量指标选取软弱结构面抗剪强度参数,对软弱夹层抗剪强度参数取值问题进行了探讨。     

二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究

以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明：软弱夹层在演化过程中,矿物组分发生改变,黏土矿物含量在原生软岩中小于5%,层间剪切带中在5%～10%之间,滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松,颗粒间连接力减弱;软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大,呈非线性关系。在相同剪应力条件下,蠕变位移和蠕变速率的关系为：滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低,黏聚力的降幅大于内摩擦角,对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。     

大型层状基岩滑坡软弱夹层演化特征研究——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例

软弱夹层经过长期地质历史演化,性质劣化后形成滑带,对大型层状基岩滑坡的稳定性起重要的控制作用。为了查清软弱夹层形成滑带的演化过程,以重庆武隆鸡尾山滑坡为例,对比研究了山体内软弱夹层的发育规律,将其划分为原生软岩、层间剪切带和滑带3个阶段,并通过岩矿组分含量、物理性质、微结构、物理化学性质和蠕变力学性质试验分析了3个阶段的演化特征。结果表明:从矿物成分演化过程来看,黏土矿物含量增加趋势明显,均值从4.4%增加到16.9%;从微结构演化过程来看,微结构由致密变得疏松,孔隙及节理裂隙增多,密度降低了5%~6%,孔隙率升高了108%;从物理化学性质演化过程来看,交换性盐基总含量在原岩中最高,其次是滑带,层间剪切带最低,有机质含量逐渐增大,整个演化环境呈弱碱性。从蠕变剪切强度演化过程来看,软弱夹层的内摩擦角由57.58°降低到29.63°,黏聚力由585 kPa降低到96 kPa。在此基础上,对鸡尾山滑坡驱动块体最大主剖面的下滑推力进行分析,下滑推力随着长期剪切强度参数的降低而增大,当内摩擦角φ < 25°,黏聚力c < 129 kPa时,下滑推力大于0,驱动块体失稳。该研究对受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机理研究提供了重要的借鉴意义。     

水电站大型地下洞室长期稳定性数值分析

围岩的流变特性是影响地下洞室变形及长期稳定的重要因素。在长期荷载作用下岩体会发生流变现象,特别软弱夹层在较高应力作用下其流变特性更为显著。以某水电站大型地下洞室为例,针对该地下洞室附近围岩存在着软弱夹层,且有些软弱夹层与开挖的洞室相互交汇,基于大型岩土工程分析软件FLAC3D,采用黏弹塑性流变本构模型（Cvisc）,模拟了地下洞室围岩的流变力学行为;根据主厂房顶拱位移变化率规律确定出了开挖洞室2次支护的时间,对比分析了瞬时弹塑性条件下与考虑流变特性条件下洞室开挖后围岩的位移变形、应力场及塑性区的分布。数值模拟结果表明,由于着软弱夹层的影响,洞室围岩发生较大的变形,特别是在开挖洞室与软弱夹层的交汇处围岩随着时间的长期变形量会更大,这对洞室的稳定性有着一定的影响;对于水电站地下洞室的长期稳定性分析,充分考虑岩体流变效应是非常重要和必要的。     

软弱夹层微结构研究及其力学意义

对葛洲坝工程大江软弱夹层进行了研究,提出了微弱夹层微结构的一些类型,认为微弱夹层的抗剪强度随着其微结构的不同而变化。     

鄂西南巴东组红层边坡夹层成因及特性

针对鄂西南地区三叠系巴东组红层边坡中存在的软弱夹层,从地质沉积历史入手,通过区域构造力学分析,并结合矿物分析和粒度分析,对夹层的成因及其形成过程中矿物成分和粒度成分的变化进行了分析研究,同时结合相关室内试验对夹层的膨胀性和强度特性进行了分析研究,对该地区巴东组红层边坡夹层从成因到特性有了系统的认识,可为同类型地区工程建设的设计和施工提供参考。     

软弱岩体流变特性及长期强度测定法

所有岩体,特别是软弱岩体,在一定载荷的长期作用下,都具有变形随时间增长而影响其强度的流变特性.这一点,早被许多学者的研究结果及岩体工程实践所证实. 众所周知,断层破碎带、软弱夹层以及被松软物质充填的各种结构面(以下统称弱层)的流变性质更为显著.弱层是许多工程基岩或围岩经常碰到的.因此,对弱层流变特性及其对强度的时间效应的研究,从理论和实践上都有重要的意义.     

Assessment of clay content from the analysis of K,U, and Th distribution in different grain-size fractions of the productive sediments of the Lovin Field,Western Siberia

During the calculation of the oil and gas resources of Western Siberia, especially in the sediments of the Tyumen Formation, the presence of thin nonreservoir clay intercalations must be accounted for. However, the resolution of standard geophysical methods that are used to identify productive sequences is insufficient, and the clay intercalations are included into the total thickness of reservoir rocks, which leads to considerable errors during resource assessment. The most efficient method for the estimation of clay mineral content in sedimentary rocks is the gamma method or gamma-ray well logging, which is typically used for this purpose. However, its application requires the knowledge of correlations between the abundance of clay minerals in the sediments; the contents of K, U, and Th; and total radioactivity. To solve this problem, four grain-size fractions (sand, coarse silt, fine silt, and clay) were separated from the sediments of the Tyumen Formation at the Lovin Field and were analyzed for naturally radioactive elements (NRE), total radioactivity, and mineral composition. The tendencies found in the distribution of NRE and total radioactivity in different grain-size fractions provided a methodical basis for the determination of clay mineral contents in the productive sediments of the Tyumen Formation at the Lovin Field using gamma-spectrometric data.     

THE RHEOLOGICAL BEHAVIOUR OF THE WEAK ROCK MASS AND THE METHOD OF DETERMINING LONG-TERM STRENGTH

Based on the in-situ uniaxial compression rheological tests on the weak intercalations and on the fault fragmentation zone ,time-effect on deformation and failure mechanism of the weak rock mass is investigted. The method of determining long-term strength of weak intercalations , empirical formula and influencing range of the time-effect on the various tests are made and the met of determining different stages of rheological process and long-term strength are discussed in detail .