红砂岩的渐进崩解特性试验研究.pdf

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1、第22卷第6期中外公路192002年12月""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""文章编号：1671-2579（2002）06-0019-04红砂岩的渐进崩解特性试验研究刘多文1，熊承仁2（1.湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙410011；2.中南大学）摘要：分布在湘（潭）—耒（阳）高速公路沿线的红砂岩具有两种基本的结构，即泥状结构和粒状碎屑结构，并富含粘土矿物。文中揭示了红砂岩的渐进崩解特性，即红砂岩的结构逐步解体、强度逐步丧失并最终还原为颗

2、粒的松散堆积物的历时过程。关键词：红砂岩；渐进崩解；介质环境；干湿循环!京珠高速公路湘潭至耒阳段全长168.82km，沿一类为碎屑岩，包括泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥质线约68km经过衡阳红层盆地。盆地内广泛分布和细砂岩、粉砂岩、砂岩、砾岩和长石砂岩等；另一类为粘出露的泥岩、砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩、泥质和砂质页土岩，包括泥岩、页岩、砂质泥岩和砂质页岩等。岩等沉积岩类岩石，常因富含铁的氧化物呈红色、紫红红砂岩中的铁质以浸染物的形式存在，致使红砂色或褐色，地质学上称之为红层，为了工程应用的方岩的外观呈现红色基调。便，本文把这一系列岩石统称为“

3、红砂岩”。多数红砂碎屑岩具有粒状碎屑结构，岩石碎屑含量高达岩易风化，强度低，在挖掘或爆破出来后，在自然环境60%!90%，碎屑颗粒之间以孔隙式胶结为主，这类岩下即可崩解碎裂成土，甚至泥化。由于红砂岩的这种石强度较高，抗风化能力较强。特性，用于填筑路堤容易造成路基沉陷，导致路面开粘土岩具有泥状结构或含粉砂泥状结构，以基底裂。以往国内外对该类岩石的路用性能尚缺乏系统的式胶结和泥质接触式胶结为主，有时表现为碳酸盐胶研究。结。岩石碎屑含量低于20%，一般为5%!10%或更红砂岩的崩解特性一方面取决于它的岩石结构和低。这类岩石强度低，抗风化能力弱

4、。含砂泥状结构矿物成分，另一方面与其所处的介质环境密切相关。的红砂岩较之典型泥状结构的红砂岩，强度略高、抗风随着红砂岩崩解过程的持续，其岩块大小及颗粒级配化能力稍强。将随之渐进变化，其物理力学性质也将产生相应的变!.#红砂岩的矿物和化学成分特点化。因此，研究红砂岩的崩解特性是研究红砂岩基本碎屑岩中粘土矿物的含量一般约为5%!10%，的物理力学性质及其路用性质的基础，有重要的理论其中高岭石含量为1.7%!6.0%，伊利石含量为和工程实践意义。2.5%!8.0%，蒙脱石含量为1.7%!2.5%。粘土岩中粘土矿物的含量一般约为15%!50%，

5、其中高岭石!试验样品来源及特点含量为7%!40%，伊利石含量为5%!30%，蒙脱石含量为3%!10%。!.!采样点红砂岩的主要化学成份有9种，其中SiO2的含量试验研究的样品采自湘耒高速公路的712矿料占主要部分，其次为Al、CaO及Fe等，其余5种2O32O3场、东风料场、堰桥料场、金山料场。化学成分均不超过4%。表1给出两种典型结构红砂!."红砂岩的结构特征岩的主要化学成分比例。若按岩石学分类，可将“红砂岩”分为两类：!.$红砂岩的工程分类!收稿日期：2002-07-09基金项目：交通部“九五”行业联合科技攻关项目（编号95-05-

6、01-45），其成果获2002年度湖南省科技进步三等奖作者简介：刘多文，男，大学本科，高级工程师.20中外公路22卷!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表!两种典型结构红砂岩的主要化学成分%的渐进崩解过程，并通过定时的颗粒分析来认识崩解化学成分粒状碎屑结构泥状结构物级配的渐进变化规律，意在模拟日晒雨淋自然环境下的红砂岩崩解过程。SiO246.53～75.1223.24～64.28Al2O311.43～16.448.00～20.78CaO0.1

7、1～16.700.09～31.39#红砂岩在自然水体中的崩解作用Fe2O32.86～6.882.20～10.65#.!烘干红砂岩浸水崩解试验为了便于研究和分析，将红砂岩在105C温度下将烘干后的红砂岩试样放入注有清水的容器中，烘干8h，放于干燥器内冷却至室温，然后浸水，按其崩历时24h，观察试块随时间崩解碎裂的过程及崩解物解特性和强度划分为如下三种类型：的最终状态。l类红砂岩———浸水24h内，呈现渣状、泥状或主要的试验步骤为：粒状崩解，岩石天然单轴抗压强度小于15MPa；①取代表性的红砂岩块试样10枚左右，每枚粒l类红砂岩———浸水2

8、4h内，呈现块状崩解，岩径为20～60mm左右。将这些试样置于托盘中，放入石天然单轴抗压强度小于或略大于15MPa；烘箱内，在105C恒温下烘干，烘干时间不少于8h；l类红砂岩———浸水24h内，无崩解，岩