红层泥岩崩解驱动力与机制分析

在既有研究的基础上,初步探讨了温度、水、力等因素对红层泥岩崩解的影响机制。研究表明：（1）红层泥岩赋存环境变化引起的要素差,如应力差、浓度差、温度差、水头差、气压差等,是引起红层泥岩裂隙产生的驱动力;（2）水、热、力等因素通过应力重分布、溶解、膨胀、蒸发、毛细、渗流、侵蚀等作用,使红层泥岩的微细观结构产生了不可逆的破坏;（3）水热交替循环的周期效应使微细破坏逐渐累积,直至产生显著的结构破坏;（4）红层泥岩微细裂隙破裂机制是环境要素产生要素差,激发各种物理化学作用,产生各种应力,达到或超过岩石强度,进而引起岩石微细裂隙产生,经过周期累积直至最后脱离坡体剥落的过程。     

花岗岩球状风化的形成机理新析

花岗岩球状风化现象在自然界比较常见,其成因国内一般认为受三维裂隙控制,出露地表接受风化时,由于棱角突出,角部受三个方向的风化,棱边受两个方向的风化,而面上只受一个方向的风化,故棱角逐渐缩减,最终趋向球形。国外也有其他成因认识,如liesegang现象、卸荷载、微裂隙、体积膨胀、后期风化作用等莫衷一是。本文通过认真观察,对比分析,总结出球状风化形成机理即亲水矿物吸水及失水造成的膨胀收缩的结果。     

红层泥岩三轴膨胀力的试验研究

针对现有规范中红层泥岩膨胀力测试结果偏小问题,自主研制了膨胀性岩石三轴膨胀力测试装置。采用先放试样后加约束的方式克服了岩石与容器壁有释放变形空隙的局限性,解决了膨胀力测试结果偏小的问题。通过膨胀土和红层泥岩三轴膨胀力的测试研究,检验了三轴膨胀力测试装置的合理性和有效性,初步总结了红层泥岩三轴膨胀力的变化规律。研究结果表明:三轴膨胀力测试装置及其测试方法能够克服传统固结仪试验方法的局限性,具有较好的实用性,可以适用于膨胀土和膨胀岩三轴膨胀力的测试;红层泥岩三轴膨胀力多数是在MPa的量级,传统固结仪测试的膨胀力多数是kPa量级,更新了现有红层泥岩膨胀力较小的认识;通过对试验结果的分析和膨胀后试样的观察,发现红层泥岩的膨胀机制与膨胀土的膨胀机制是不同的;红层泥岩主要是新鲜岩石表层吸水膨胀、泥化崩解,泥化层剥蚀后,新鲜面再次吸水膨胀、泥化崩解,这是一个逐层循环膨胀的过程。     

红层泥岩大型深层滑坡形成机制及稳定性分析

青海东部地区红层泥岩广泛分布。由于红层泥岩工程地质性质较差,该区容易产生变形破坏现象,但大多为崩塌与浅层滑动变形破坏。供水干线16#隧洞的进口边坡,山体主要由西宁组上段泥岩组成,在隆国村一带发现大型红层软岩深层滑动破坏滑坡体,初步设计的进口位置在滑坡体前缘。根据滑坡体特征及周围地形地质条件,建立了隆国村滑坡体破坏前的斜坡地质模型,对斜坡地质模型的稳定性进行计算,分析了滑坡体的形成机制。根据工程地质条件,对隆国村滑坡体建立了三维计算模型,分析了天然、降雨及地震工况下的滑坡体稳定性。研究表明,隆国村大型深层滑坡天然工况下稳定性较好,地震工况下处于基本稳定状态,暴雨条件下可能处于失稳状态。研究成果可以为该区施工设计阶段引水线路供水工程干线16#隧洞的进口位置选择提供依据,也为红层泥岩区类似工程的分析评价提供借鉴。     

红层泥岩水岩作用特征研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。该类岩层多为软岩与硬岩相间,呈互层状产出,层间结合力弱。受区域构造影响,岩层扭曲褶皱强烈,多中高倾角,结构面发育,有泥化现象。红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。特别是遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低,并且具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性。水岩作用对边坡的影响主要有,结构面遇水泥化导致楔形体失稳,泥岩塑性变形引起边坡蠕变,同时红层还具有很强的崩解性,边坡开挖后发生崩解等现象。     

灌溉溶滤对西北地区红层风化泥岩不排水抗剪强度的影响

西北地区灌溉引发大量黄土-红层泥岩滑坡,其中快速滑坡的活动机理与灌溉溶滤后泥岩中易溶盐含量降低及其不排水抗剪强度密切相关。本文以兰州及其附近两处白垩系红层风化泥岩为例,探讨了溶滤后风化泥岩不排水抗剪强度的变化特征。结果显示,溶滤后风化泥岩不排水强度显著降低。其内在机理涉及两方面的水-土综合作用,其一,易溶盐流失,风化泥岩颗粒间胶结弱化,粗颗粒分散,粘粒增多;再之,粘粒增多后,泥岩内产生较高的孔隙水压力,有效应力随之降低。     

闽东南花岗岩球状风化不良地质发育特征及其工程地质问题

闽东南沿海花岗岩广泛出露,其矿物成分差异明显,且受区域地质构造和湿热交替气候影响,花岗岩球状风化不良地质及其诱发的工程地质问题极为突出.粒径大小不一的风化球体受外界环境扰动,形成高空落石或坡面滚石,坚硬的风化球与残积土或全风化岩混杂的斜坡受降雨或开挖触发产生崩塌和滑坡,形成复杂的斜坡地质灾害.富含孤石的花岗岩地段开挖浅...     

广东的红层岩溶及其机制

广东岩溶红层主要为砾屑石灰岩和钙质砂岩、砾岩,形成裸露型、覆盖型红层岩溶地貌。红层中有以溶蚀为主的岩溶,也有溶蚀、潜蚀同等重要的假岩溶。存在两种红层岩溶形成机制。岩溶发育程度和岩石中方解石白云石含量与岩溶／假岩溶的比值有关。     

广西红层分布及其泥岩工程特性分析

随着我国西部大开发战略的实施,近年来广西红层地区工程建设逐渐增加,本文以红层岩组为基础,对广西地区红层分布进行分析,认为十万大山地区和桂东-桂东南区域分布较为密集。通过物理化学试验及力学试验对红层泥岩进行工程特性统计分析,得出上述区域泥岩膨胀性和崩解性特征,并通过击实特性、CBR承载比、软化系数等指标得知两区域泥岩填料级别主要为C3和C2,从而为相关红层区域工程建设提供一定的理论依据。     

甘肃红层泥岩耐崩解试验与矿物夹杂效应研究

为探究干湿作用下甘肃红层质泥岩加速崩解机制,针对典型的石膏质泥岩,开展浸水及快速崩解试验,并通过与泥质砂岩、页岩和石膏岩的对比,分析了影响岩石耐久性的主要因素,对崩解过程中的矿物夹杂效应进行了讨论。研究结果表明：原状石膏质泥岩浸水自然崩解速度较慢,3 h崩解量为0.11,但高温(>163℃)干燥后夹杂的石膏矿物将完全脱水硬化,体积收缩,再次遇水后岩块于2 h内完全崩解。石膏质泥岩的二次循环耐崩解指数I_d2为0.80,属于高耐久性岩石,但在干湿过程中有加速崩解的趋势,第5次循环时的相对崩解指数I₅达到了0.56。岩石的耐久性受矿物成分和胶结强度影响较大,矿物膨胀驱使岩块崩解的过程中,泥质岩块易发生均匀破碎而砂质岩块易出现非均匀破碎。石膏质泥岩中黏土矿物夹杂密实,干湿作用下易崩解,所夹杂的石膏矿物具有溶蚀性,且溶蚀后崩解液显弱酸性,石膏溶蚀产生的微裂隙和酸性环境下钙质结核的脱落是导致石膏质泥岩加速崩解的主要原因。     

华南红层风化土崩解特性及其改性研究

红层风化土具有遇水崩解特性,水稳性较差,在华南湿热多雨的气候条件下,极易发生崩解破坏,故研究其崩解特性及其控制机理成为实际工程中关注的热点问题之一。针对当前对红层风化土崩解特性研究的不足,自行设计了一套崩解试验装置,开展了不同含水率及密实度条件下华南典型红层风化土的崩解试验,并从组分及组构的角度分析了红层风化土的崩解破坏机理,然后在此基础上,通过掺入高性能酯类材料进行土壤改性试验,探索了提高红层风化土抗崩解性的改性控制方法。结果表明:土体初始含水率愈低、密实度愈小,红层风化土的崩解性愈强,崩解速率愈快,破坏现象愈显著;崩解控制因素主要为土体矿物成分、化学成分、孔隙裂隙及胶结物特征等;高性能酯类材料可以增强土体颗粒间的胶结作用及团聚程度,从而提高土体的水稳定性,进而控制红层风化土的崩解特性。研究对揭示红层风化土遇水崩解特性及其崩解机理,并从土壤改性角度提高其抗崩解性具有一定参考意义。     

水热交替对红层泥岩崩解的影响

在既有研究基础上,应用岩石热物理学、毛细作用原理重点探讨了温度、水等因素的湿热交替效应对红层泥岩崩解过程的影响,尤其是水侵入前红层泥岩的结构状态以及水热交替等因素对红层泥岩崩解的促进作用。研究表明:在周期性热应力的影响下,在红层泥岩表层0.3～0.4m深度以上产生较大热应力,导致岩体内部裂隙发育,为水的侵入创造了结构条件;水热交替是导致红层泥岩产生迅速崩解的主要动力;红层泥岩有效崩解深度为20～30cm/a;红层泥岩的崩解过程可以分为开挖揭露、温度效应、水的作用、干湿循环（时间效应）、剥落作用五个阶段,是水、热、力等因素综合作用的结果。     

四川盆地红层浅层风化带裂隙水及其合理开发利用

四川盆地红层地下水为基岩浅层裂隙水,赋存于红层丘陵区的宽谷风化带中。宽谷为红层地下水的含水单元。红层地下水富集部位在宽谷的排泄区,其地貌标志是宽谷下游较窄峡口的上部,该处有不同程度的沼泽化、盐渍化。红层风化带含水介质的形成经历了中、新生代水盆的沉积作用、成岩作用和表生地质作用等漫长复杂的物理化学过程。红层干旱地区的地下水开发应采用抽水和屯水相结合的方案。     

水在兰州地区红层风化泥岩抗剪强度中的综合效应

水与岩土相互作用是导致岩土抗剪强度降低的主要原因之一,这种宏观表象是地下水与岩土发生了一系列复杂的力学、物理和化学方面相互作用的综合结果。因此,查明水与岩土的相互作用模式是掌握岩土抗剪强度变化机理的关键所在。本文以兰州地区红层风化泥岩为对象,采用直剪试验方法,初步探讨了快剪条件下,孔隙水化学成分及pH改变时,该类风化泥岩抗剪强度的变化特点。结果显示,在快剪条件下,水在该类风化泥岩抗剪强度中的力学效应(孔隙水压力效应)与物理、化学效应同时存在,但力学效应明显强于物理效应和化学效应。地下水物理效应和化学效应的强弱与风化泥岩可溶盐含量及其化学成分、粘粒含量及其矿物成分有关。     

地质素描——吉林春化花岗岩球状风化

球状风化是指岩石呈圆球状或椭圆球状,由表及里层风化剥离的现象。残留的球形岩块称为"石蛋"。吉林春化海西期斜长花岗岩的球状风化十分明显(见素描图)。其他还见有河南確山的石英斑岩地表球状风化的岩石和西藏拉萨河畔的球状风化花岗岩。     

深圳地区花岗岩球状风化体地下分布规律统计分析

深圳花岗岩发育地区球状风化体(俗称孤石)广泛分布,对地下工程建设产生了不利的影响.通过对深圳地区花岗岩孤石大样本的统计分析,得到如下统计结论:深圳地区花岗岩孤石主要成份是微风化花岗岩,60％以上分布在强风化花岗岩层中,残积层和全风化层中也有分布,孤石层面分布高程集中在40.00～70.00m(黄海高程)区间内;80％的孤石揭示“厚度”不超过2.50m,三分之二花岗岩孤石主要发育一层,随着发育层数的增多,出现频率锐减.     

米仓山构造带下寒武统筇竹寺组砂岩球状风化特征及成因机制

球状风化发育类型广泛,并且与人们的生产生活息息相关,但是人们对球状风化的研究却相对较少.为进一步研究其发育特征和形成机制,笔者通过薄片鉴定、扫描电镜、X-射线衍射、主量及微量元素分析等实验手段对米仓山构造带下寒武统筇竹寺组砂岩球状风化发育特征及成因机制开展了系统研究.研究表明,米仓山构造带下寒武统筇竹寺组砂岩的球状风化...     

广州地区花岗岩球状风化特征及地貌景观——以火炉山森林公园为例

广州地区现有众多森林公园如火炉山、凤凰山、帽峰山森林公园,其中花岗岩广泛发育,是很好的地质遗迹,并且区域内花岗岩普遍发生了球状风化.通过对火炉山森林公园内花岗岩球状风化体的地质考察与分析,总结了一系列花岗岩球状风化的特征,简要阐述了球状风化体的形成机制,并认为它们是兼具科学和美学价值的地质景观,值得进一步保护和开发.     

基于风化红层泥岩蠕变特性的滑坡时效变形分析——以天水雒堡村滑坡为例

风化红层泥岩蠕变是我国黄土高原区边坡变形失稳的重要原因之一。选取天水市雒堡村巨型多级旋转滑坡,利用KTL全自动三轴仪和基于连续介质力学的离散单元方法（CDEM）数值模拟手段,开展了风化红层泥岩蠕变本构模型和滑坡时效变形研究。通过0.1～0.7 MPa不同围压下的分级加载蠕变试验,揭示了风化红层泥岩试样瞬时弹性变形、衰减蠕变和稳态蠕变三阶段的蠕变行为;同一围压下,轴向变形量随应力水平的增大而增大,且增长速率也逐渐增大;同一应力水平下,轴向变形量随围压的增大而增大,且增长速率也缓慢增大。拟合建立了试样Burgers蠕变本构模型方程。在此基础上,通过数值模拟揭示了自重应力下1 a尺度的滑体时效变形特征：约98.6%的变形发生在60 d内,随后进入稳态蠕变阶段;滑体水平位移量由浅及深逐渐减小,变形主要集中在后缘Ⅰ级滑体,最大位移约54.1 cm,滑坡变形模式表现为推移式;剪应变主要位于每一级滑体后缘滑带陡-缓转折处,最大剪应变约0.23%,但未整体贯通,总体处于较稳定状态。     

红层泥岩填筑路堤本体沉降特性研究

本文首先通过对几种不同压实度的红层填料路堤的室内离心模型试验与数值计算分析,确定最合理的压实度为0.93;然后对用压实度为0.93填筑的红层泥岩路堤进行现场碾压试验,确定了碾压参数;最后对达到压实度0.93的红层泥岩路堤进行沉降监测,监测结果表明,红层泥岩填筑路堤本体压密沉降占填土高度的0.7～0.8%,且完成的时间较快.