龙泉山红层砂岩微结构对其工程力学性质的影响研究

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红层在我国西南地区分布广泛,为工程建设中常见地层,且因其岩性较弱、遇水软化、失水崩解、流变性等特点而被作为特殊岩土对待。红层区常出现砂岩、粉砂岩与泥岩互层或夹层现象,而砂岩中常发育有两组共轭节理,对其工程性质有较大影响。本文主要研究对象为龙泉山红层砂岩,通过其矿物分析、微结构特征等对其力学参数、波速参数等的差异性展开研究,同时将其与砾岩、砂岩样品进行对比,取得了如下成果:(1)砾岩中常发育有溶蚀孔隙,通过扫描电镜观察发现,砂岩、砂岩中灰绿色样品的颗粒、胶结物之间紧密接触,而红褐色样品中存在较明显孔隙,整体结构松散,且发育有孔隙及微裂隙。(2)红层砂岩、粉砂岩在垂直层理和平行层理方向的力学及波速参数存在明显差异性,表现为:单轴抗压强度σc⊥>σc//,压密段位移量S2⊥>S2//,切线模量Et⊥<Et//纵波波速平均值Vp⊥<Vp//,横波波速未表现出明确的一致性,这种差异性的主要控制因素为更多的微裂隙的展布方向与层理近于平行,而在在与层理近于垂直方向上相对较少。(3)红层砂岩力学参数差异的主要影响因素为微结构的胶结程度及微裂隙发育程度,与粒度变化不具明显相关性。波速、切线模量的大小在砂岩、粉砂岩之间表现出随单轴抗压强度的变化而变化,但砾岩、砂岩之间无这种对应关系。(4)红层砂岩、粉砂岩单轴抗压强度主要集中在24.6MPa-70.5MPa之间,且力学参数与颜色有一定的相关性,根据岩块双指标分类法,砾岩属于中等模量比低强度岩块,红褐色砂岩、粉砂岩属于低模量比低强度岩块,灰绿色、黄褐色砂岩属于低模量比中等强度岩块。(5)红层砂岩中发育的节理多呈两组共轭出现,推测其形成多为张性破裂。统计分析发现,被节理切割岩块的尺寸主要受砂岩层层厚与风化程度的控制。节理的发育既破坏了工程边坡的整体性,又为地下水的储存和渗流提供了充分的空间,对边坡稳定性影响较大。
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