遇水软化的岩石

1. 软岩崩解机理分析

岩石浸水之后,引起其强度降低的性质称为水对岩石的“软化作用”。岩石抵抗水的软化作用的性能主要取决于岩石中亲水性矿物和易溶性矿物的含量以及岩石中孔隙与微裂隙的发育程度。亲水性或可溶性矿物的含量愈多,岩石中的孔、裂隙愈发育,岩石愈易软化、崩解。

通过对泥化夹层岩组X射线粉晶衍射分析测试结果(见表3-2)可知,其成分以黏土矿物为主(含84%～92%),其余为石英、长石、方解石等,由于伊利石等黏土矿物颗粒较小,亲水性很强,当水进入岩石的孔隙、裂隙中时,细小岩粒的吸附水膜便会增厚,引起岩石体积的膨胀。由于这种体胀是不均匀的,使得岩石内产生不均匀的应力,部分胶结物会被稀释、软化或溶解,加之大多都含先存裂隙及微裂缝(见表4-3),于是导致岩石颗粒的碎裂解体。如伊利石与水发生物理化学反应引起软岩膨胀,可使原体积增加50%～60%。

下面从两个方面来分别研究几种典型岩组的崩解机理。

1.泥质含量与崩解特性的关系

泥质岩(泥化夹层与炭质页岩岩组)遇水后,宏观裂隙的增生扩张和崩解软化,是同在水的作用下软岩的物质组成、微结构与微孔隙的变化紧密相关的,崩解软化是软岩内部微观结构和微孔隙的宏观反映。从图4-2a可以看出,不同岩组泥质含量对其崩解度的影响,从泥化夹层、炭质页岩到泥质粉砂岩,其含泥量依次减少,其崩解性也愈来愈差。图4-2b为所有软岩与泥质含量的关系曲线,得对数关系式为S=70ln(W_m)-215。炭质页岩与泥化夹层试样崩解现象均极为明显,而且崩解速度很快。由前述知6^#剖面,即进水口发育L10层间剪切破碎带内含泥化夹层、炭质页岩占50%以上,遇水极易崩解,严重影响进水口边坡的稳定性,在工程当中应该引起重视。

图4-2 泥质含量对崩解度的影响曲线

2.循环崩解次数与崩解特性的关系

炭质页岩与泥化夹层岩组大部分试样已100%崩解,其崩解物由碎屑、角砾及大小不一的碎块组成,崩解稳定后取崩解物进行颗粒筛分,筛分试验结果如图4-3所示,从图中看出不同岩性,颗粒大小分配也有明显的差异,炭质页岩与泥化夹层试样曲线类似,得出小于0.5mm粒径的颗粒含量占20%～30%,含量较高,即由岩石转化成土,无法多次循环崩解,只进行一次循环。而泥质粉砂岩颗粒大多大于16mm,粒径相对较大。颗粒大小的不同,也说明其崩解的差异性。

图4-3 软岩崩解物粒度分析曲线图

图4-4 循环崩解次数与崩解度的关系曲线

因此对于循环次数与崩解特性的分析,只针对煤和泥质粉砂岩岩组,如图4-4所示。

从关系曲线图4-4a中可以看出,煤岩组试样在经过第二次循环崩解以后,崩解度均为降低的趋势,第3次崩解后,除2^#与5^#试样有明显增加外,其余试样仍为递减。2^#与5^#试样由于前两次在重复试验中未崩解,而在第3次试验时达到崩解状态,说明煤在反复的干燥与潮湿的环境条件下,也会发生不同程度的崩解。

第一次将1^#-2泡水,崩解现象不明显,有少量碎屑脱落,沉于水底;第2次泡水,表面裂隙有所扩大,崩解不明显,有少量岩屑脱落沉于水底;第三次泡水,试样表面吸附有气泡,较少量崩解。整个试验过程,试样即使在反复干湿循环条件下,也无大量崩解,说明其崩解性很差。

由镜下鉴定分析结果得知,2^#-2岩性为含泥煤,岩石致密未见裂隙,煤质组分形成过程中有陆源云母碎片的沉积,有陆源物质、粉砂的混入。但实际上其遇水之后崩解性很差,说明其胶结性很好,而对于有机质胶结的软弱岩土,由于有机质的憎水性,故不易崩解。

镜下鉴定5^#-2为含云泥粉砂质泥岩变形纹层状含炭质泥页岩,含泥80%,粉砂15%,炭屑及有机质5%,在被反复干湿循环后,再次遇水,崩解明显。即开始泡水时,表层先存裂隙,有所扩大,但并未达到崩解,在多次循环后,裂隙扩大,内部夹泥较多,遇水后产生泥化,崩解明显,从崩解现象也可以看出,在第三次循环过程中,水表层覆盖有泥膜,水色混浊,为损失量,也为崩解物的一部分。

从图4-4b可以看出,泥质粉砂岩岩组试样在经过3次循环崩解以后,崩解度均有降低的趋势,即随崩解次数的增多,崩解度无明显反弹现象,说明已崩解完全。由试验过程描述可知,试样在初崩时刻现象不明显,崩解是慢慢进行的,从开始冒气泡到微裂纹继续扩展。随着在静水中浸泡时间的增加,导致微裂纹继续增大,随后可见有岩屑、煤屑崩解,混入水中,大多悬浮停于试样表面,还可见有小的岩块脱离试样表面,沉于水底。第二次循环崩解试样为第一次的未崩解物,有较少裂隙存在,整体较完整,因此崩解现象不明显,到第三次时所取的未崩解物,几乎完整,不存在较明显的裂隙,因此试验过程几乎无崩解,从而也得出结论为泥质粉砂岩崩解性差。

镜下鉴定3^#-3为条带状粉砂质泥岩,6^#-3为粉砂质泥质岩,含泥较多,但经过3次循环崩解后崩解度急剧下降,说明在试样表层含泥在第一次崩解过程中已泥化,内部为泥质粉砂岩,含泥较少,已很难崩解。

3.软岩崩解试验成果分析

根据崩解试验的现象、崩解物形态将该区软岩的浸水崩解破坏形式进行以下分类。

A类:泥糊状破坏,完全崩解,崩解时间短,崩解现象非常明显(一般含泥较重)。

B类:碎屑状破坏,其碎屑直径1～5mm;崩解现象较明显。

C类:角砾状破坏,角砾直径5～10mm;崩解现象存在,少量崩解物。

D类:碎块状破坏,碎块直径大于10mm;崩解不明显,有极少量崩解物。

E类:浸水稳定,不破坏;随时间增加,崩解仍稳定,几乎无崩解性。

根据颗粒筛分结果及上述分类依据,各软岩岩组具体分类及崩解度范围见表4-5。从表中可以看出,炭质页岩与泥化夹层极易崩解,属于A类,遇水易产生崩解,破坏后含水量会显著增大,其吸水率可以超过液限,原岩强度完全丧失,属遇水极不稳定的岩石。泥质粉砂岩与煤崩解性较差,属于B、C、D类,属遇水较不稳定岩石,无E类。

表4-5 软岩崩解试验成果表

续表

通过试验分析,枢纽区内发育的几种典型软岩,均属于遇水不稳定岩石。在崩解过程中,化学性质没有变化,只是强度迅速降低,表面上与岩石的风化相似,但变化过程短暂。时间越长,崩解越彻底,且经过有限的时间后,呈稳定状态。在工程施工中除注意防止其失稳外,在支护工作方面要予以特别加强。

2. 软弱岩石的种类包括哪些

力学强度低，遇水容易软化，并且在外荷载作用下易于产生压缩变形的岩石。在力学特征上，软弱岩石无侧限抗压强度低于或等于300千克／平方厘米,水稳性差，软化系数不大于0.6,变形模量低且流变效应较显著。在火成岩、沉积岩和变质岩3大岩类中,只要具备上述力学特征的岩石，均属软弱岩石。软弱岩石还包括部分构造岩和风化岩。构造岩是指受构造作用力影响而导致错动破坏的岩体，一般包括断层泥、糜棱岩、断层角砾岩及构造破碎岩。其中，断层泥、胶结不良的糜棱岩和断层角砾岩均可视为软弱岩石。风化岩是指在各种风化营力作用下，岩石成分、结构与工程性质产生变异的次生岩石。这类岩石的力学特征与软弱岩石相当的，也属软弱岩石。水工建筑物的坝基、道路工程的大桥桥基和高层建筑物地基岩体内如有软弱岩石，往往会使建筑物地基发生不均一沉陷或滑动变形，影响建筑物安全；峡谷边坡或傍山道路边坡岩体内如有软弱岩石，易产生斜坡失稳和崩滑。因此工程建设中应予以充分注意。

3. 哪个矿物遇水容易软化,产生滑动

绿泥石片岩 为主的岩石工程 ,在地下水作用下出现的滑坡 等工程事故,与绿泥石片岩遇水软化有极大的关系 研究岩石遇水强度变化对岩石工程...

4. 有请地质专家：有一种岩石，受潮或遇水就软化为砂，这是什么岩，有什么价值

你说的不是岩石，是风化程度极高的风化岩，或是一种砂质土。由于缺乏生物作用，有机养分少，不利于种植。

5. 岩石软化性的介绍

岩石软化性是岩石浸水后力学强度降低的特性。它主要取决于岩石的矿物成分和孔隙性。其定量指标是软化系数。软化系数愈小，软化性愈强。软化系数小于0.75的岩石称软化岩石。

6. 有请地质专家：有一种岩石,受潮或遇水就软化为砂,这是什么岩,有什么价值

你说的不是岩石,是风化程度极高的风化岩,或是一种砂质土.由于缺乏生物作用,有机养分少,不利于种植.

7. 强风化岩遇水都会软化吗

会软化。
强风化岩遇水易软化崩解，是因为强风化花岗岩被水泡后受到扰动，工程性质急剧降低而已。

8. 岩石遇水内聚力和内摩擦角的变化，有什么规律吗

岩石浸水饱和后强度会发生降低，（内聚力和内摩擦角当然也会相应减小）称为岩石的软化性。岩石的软化性取决于岩石的矿物组成和空隙性。当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强。如粘土岩、泥质胶结的砂岩、砾岩和泥灰岩等岩石，软化性较强，软化系数一般在0.4～0.6，甚至更低。软化系数是岩石的单轴抗压强度的变化系数，和内聚力、内摩擦角的变化有线性关系。常见岩石的软化系数如下表：
花岗岩：0.72～0.97
辉绿岩：0.33～0.90
玄武岩：0.3～0.95
砂岩：0.65～0.97
页岩：0.24～0.74
石灰岩：0.70～0.94
片麻岩：0.75～0.97
千枚岩：0.67～0.96
石英岩：0.94～0.96
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以上引自《岩体力学》，武汉地大99版

9. 软岩的水理特性分析

通过吸水率测试,最后统计得软岩岩组吸水率值见表4-6。除泥质粉砂岩试样在1.5%～6%之间相对较低外,其他几组吸水率指标很高,在10%～20%之间,说明软岩极易吸水的特性。

表4-6 软岩主要物理水理特性参数测试成果

注:软岩极易吸水,遇水后发生泥化、软化和崩解,岩石抵抗水的软化作用的性能主要取决于岩石中亲水性矿物和易溶性矿物的含量,以及岩石中孔隙与微裂隙的发育程度。

崩解试验研究表明:软岩中泥质含量对其崩解特性的影响很大,崩解度与泥质含量关系为:S=70ln(W_m)-215。根据崩解度及崩解物形态,枢纽区软岩可分为五类:炭质页岩与泥化夹层为A类,遇水极易崩解,破坏后含水量会显著增大,原岩强度完全丧失,属遇水极不稳定的岩石;泥质粉砂岩与煤属于B、C、D类,崩解性较差,属遇水较不稳定岩石。通过崩解试验分析,研究区内发育的几种典型软岩,均属于遇水不稳定岩石。

10. 什么石头放在水里能让水变软

含铁的石头啊，含铁的石头到水里会产生弱酸，会和水里的碱性物质中和掉，而重水说的就是水里含有较多的氢氧化钙