遇水軟化的岩石

1. 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。

2. 軟弱岩石的種類包括哪些

力學強度低，遇水容易軟化，並且在外荷載作用下易於產生壓縮變形的岩石。在力學特徵上，軟弱岩石無側限抗壓強度低於或等於300千克／平方厘米,水穩性差，軟化系數不大於0.6,變形模量低且流變效應較顯著。在火成岩、沉積岩和變質岩3大岩類中,只要具備上述力學特徵的岩石，均屬軟弱岩石。軟弱岩石還包括部分構造岩和風化岩。構造岩是指受構造作用力影響而導致錯動破壞的岩體，一般包括斷層泥、糜棱岩、斷層角礫岩及構造破碎岩。其中，斷層泥、膠結不良的糜棱岩和斷層角礫岩均可視為軟弱岩石。風化岩是指在各種風化營力作用下，岩石成分、結構與工程性質產生變異的次生岩石。這類岩石的力學特徵與軟弱岩石相當的，也屬軟弱岩石。水工建築物的壩基、道路工程的大橋橋基和高層建築物地基岩體內如有軟弱岩石，往往會使建築物地基發生不均一沉陷或滑動變形，影響建築物安全；峽谷邊坡或傍山道路邊坡岩體內如有軟弱岩石，易產生斜坡失穩和崩滑。因此工程建設中應予以充分注意。

3. 哪個礦物遇水容易軟化,產生滑動

綠泥石片岩 為主的岩石工程 ,在地下水作用下出現的滑坡 等工程事故,與綠泥石片岩遇水軟化有極大的關系 研究岩石遇水強度變化對岩石工程...

4. 有請地質專家：有一種岩石，受潮或遇水就軟化為砂，這是什麼岩，有什麼價值

你說的不是岩石，是風化程度極高的風化岩，或是一種砂質土。由於缺乏生物作用，有機養分少，不利於種植。

5. 岩石軟化性的介紹

岩石軟化性是岩石浸水後力學強度降低的特性。它主要取決於岩石的礦物成分和孔隙性。其定量指標是軟化系數。軟化系數愈小，軟化性愈強。軟化系數小於0.75的岩石稱軟化岩石。

6. 有請地質專家：有一種岩石,受潮或遇水就軟化為砂,這是什麼岩,有什麼價值

你說的不是岩石,是風化程度極高的風化岩,或是一種砂質土.由於缺乏生物作用,有機養分少,不利於種植.

7. 強風化岩遇水都會軟化嗎

會軟化。
強風化岩遇水易軟化崩解，是因為強風化花崗岩被水泡後受到擾動，工程性質急劇降低而已。

8. 岩石遇水內聚力和內摩擦角的變化，有什麼規律嗎

岩石浸水飽和後強度會發生降低，（內聚力和內摩擦角當然也會相應減小）稱為岩石的軟化性。岩石的軟化性取決於岩石的礦物組成和空隙性。當岩石中含有較多的親水性和可溶性礦物，且含大開空隙較多時，岩石的軟化性較強。如粘土岩、泥質膠結的砂岩、礫岩和泥灰岩等岩石，軟化性較強，軟化系數一般在0.4～0.6，甚至更低。軟化系數是岩石的單軸抗壓強度的變化系數，和內聚力、內摩擦角的變化有線性關系。常見岩石的軟化系數如下表：
花崗岩：0.72～0.97
輝綠岩：0.33～0.90
玄武岩：0.3～0.95
砂岩：0.65～0.97
頁岩：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《岩體力學》，武漢地大99版

9. 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。

10. 什麼石頭放在水裡能讓水變軟

含鐵的石頭啊，含鐵的石頭到水裡會產生弱酸，會和水裡的鹼性物質中和掉，而重水說的就是水裡含有較多的氫氧化鈣