隧道石膏质围岩沉积环境及矿物组成分析

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1、2014年第4期西南公路XINANGONGLU隧道石膏质围岩沉积环境及矿物组成分析夏丁汤晶吴银亮(1．黄冈市公路管理局湖北黄冈438000；2．中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430052)【摘要】宜巴高速公路凉水井隧道出露的石膏质围岩为三叠系海相沉积岩，赋存状态主要有白云质石膏质岩、纹层状(硬)石膏质岩和块状(硬)石膏质岩。通过化学成分全分析、X射线衍射分析以及水化程度分析，得出凉水沟隧道石膏质围岩组成矿物主要为石膏和硬石膏，含量分别为82．7％和15．3％，定名为特强烈水化硬石膏岩。射线与水化程度相结合的矿物分析方法为隧道石膏质岩的

2、矿物成分鉴定提供了借鉴。【关键词】石膏质岩；沉积环境；矿物组成；水化程度【中图分类号】U452．1+2【文献标识码】A露的石膏质围岩为例，分析区内石膏质岩的沉积环O引言境，并通过室内试验分析区内围岩的矿物组成。众所周知，隧道建设面临的对象是岩体，支护石膏质岩沉积环境结构和围岩一起组成了隧道的工程结构，采取什么样的支护结构，采用多大的支护强度，这些都由围1．1石膏质岩成因环境岩性质决定，而实际隧道工程在设计和施工过程中石膏质岩是一种蒸发岩，在干旱、半干旱的气可能要面对各种特殊岩体所带来的各种复杂难题。候条件和封闭、半封闭的的沉积环境下生成。首先在整

3、个地质沉积历史过程中，石膏及硬石膏分布比海、泻湖、盐湖被隔离，隔离区内水分蒸发，当蒸较广泛，根据Ford等人的研究估算，石膏、硬石膏发量大于降水和地表水提供的补给量时，盐水浓度以及与它们共生的其他盐岩在陆地的分布面积达到不断增高，当温度和盐度达到一定条件，石膏便开了6000万km，约占整个地球陆地面积的50％。石膏始沉积。石膏质岩的成因非常复杂，涉及热液作用、或者硬石膏的沉积几乎遍布于每个时代，远的有古海相沉积、岩溶与次生水化作用、湖相沉积等柳。生代的寒武纪，近的有新生代的第三纪，因此在我凉水井隧道石膏质岩主要为三叠系海相沉积国的隧道建设中遇到石

4、膏质岩这种含有硬石膏、石岩，海相蒸发沉积的石膏质岩分布于浅海地带及内膏特殊岩类的情况很常见。这类岩石会对隧道工程陆，在干旱的气候条件下，水分蒸发沉积形成石膏产生诸多病害嗍，如石膏质岩水化膨胀造成支护结构质岩、碳酸盐岩(石灰岩、白云岩)、陆源碎屑岩破坏；石膏质岩溶出酸根离子对隧道混凝土支护结(砂岩、页岩、泥岩)等常常在此类沉积岩形成过构腐蚀破坏；石膏质岩用作混凝土骨料造成混凝土程中被夹杂。中生代三叠系是海相蒸发岩沉积赋存的结构开裂破坏等等，因此对隧道石膏质围岩的研究主要地层，也是石膏和硬石膏矿床的主要赋存层位。是十分必要的，而研究其沉积环境及水化程

5、度能够石膏与硬石膏之间可以相互转化，而缓慢的构为后续隧道的设计和施工提供依据，对隧道的工程造运动使这种变化时刻发生着。石膏最初在蒸发沉建设提供帮助。本文以宜巴高速公路凉水井隧道出积过程中形成，随着地壳不断运动，石膏发生变【收稿日期】2014—09—05【作者简介】夏丁(1979-)，男，湖北黄冈人，大学本科，工程师，主要从事公路技术研究与管理方面工作。134夏丁，汤晶，吴银亮：隧道石膏质围岩沉积环境及矿物组成分析质，脱水形成硬石膏，而随着地壳的不断上升，剥往往呈团块状、结核状零星分布在白云石中，含量蚀作用逐渐对硬石膏产生影响，大气降水也与硬石可以

6、从微量N5o％不等。膏岩接触，硬石膏岩遇水水化又变成了石膏(图1)，(2)白云质石膏质岩。地表以下300～600m是石膏与硬石膏相互转化的深板状、粒状硬石膏或者石膏是组成白云质石膏度范围。硬石膏岩裸露地表后，虽然与大气降水质岩的主体结构，白云石在该类岩石中有不等量的接触会发生水化现象，但仍有一部分硬石膏岩被分布，分布形式主要为散状、集合状。该类岩石中保存下来。硬石膏或者石膏的含量一般在55％～70％。(3)纹层状(硬)石膏质岩。纹层状石膏质岩层纹有两种颜色，浅色层纹多为较纯的石膏或硬石膏，深色层纹部分是含有白云石等杂质较多的石膏或硬石膏(图3)。

7、图1石霄硬石膏水化去水化循环图(据Murray。1964)1．2隧道石膏质岩层位分布特征凉水井隧道石膏质岩主要在嘉陵江组嘉二段、嘉四段和嘉五段地层发育。在嘉四段中，石膏质岩主要分布于地层上部，厚度约为48～96m，占该段层厚的54％～86．5％，层位较稳定，石膏质岩厚度变化不大。分布于嘉五段的石膏质岩单层厚度约为图3纹层状(硬)石膏质岩7．5～19m，最大厚度可达glJ43m，层位分布比较稳(4)块状(硬)石膏质岩。定，厚度变化差别不大。嘉二段分布的石膏质岩与石膏或硬石膏组成块状石膏质岩，其不含或少白云岩共生，组成3个沉积韵律，总厚度约为11．5

8、～含杂质，块状是其构造形式(图4)。51．Om，占该段层厚的6．6％～30．2％，石膏质岩最厚可达70m，单层最大厚度为6～22m，横向