膏溶角砾岩的组成成分和力学性质研究

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膏溶角砾岩的组成成分和力学性质研究

膏溶角砾岩是工程勘察中发现的特殊性岩土的一种新类型,该类岩石在工程地质文献和规范中少

有记载,在实际工程中也比较罕见,仅在祁(县)—临(汾)高速公路和石太客运专线太行山隧道工程

中出现,该岩石由碳酸盐岩角砾和泥质组成, “最初定名为泥包石层冶,之后根据岩石的物理化学成

分组成和地质成因定名为膏溶角砾岩。

该类岩石遇水强度迅速降低,极易崩解软化,且具膨胀性,有着特殊的工程力学性质,给工程勘察、

设计、施工带来了一系列问题,引起学者们的关注。针对该岩石的特征,人们从地质形成背景、

物理组成成分、本构关系模型、工程力学特征以及相对应的工程措施等角度展开了研究工作,取

得一定成果。但由于工程案例较少,针对膏溶角砾岩的研究还处于起步阶段,还存在很多不足之

处。

1膏溶角砾岩的形成地质背景

1.1分布特征

膏溶角砾岩是含膏盐岩系中易溶的硫酸盐岩溶蚀后,残余的碳酸岩组分及杂质原位堆积而成,产

出受层位控制,多分布于奥陶系峰峰组、上马沟组、下马沟组的含膏地层, —祁县临汾高速公路

和石太客运专线太行山隧道所经膏溶角砾岩段落均位于该层位,且多分布于断裂凹陷带处,呈不

连续分布状态。

1.2形成学说

目前有关膏溶角砾岩的形成有多种看法,主要分为两种,即膏溶坍塌成因说和隐爆成因说。

(1)膏溶坍塌成因说该学说的主要观点为:石膏遇水极易溶蚀成洞穴,引起顶板岩石的压裂塌落,其

塌落的岩石角砾与残留的石膏混合胶结成膏溶角砾岩。

(2)隐爆成因说自然界中存在一种与构造无关、分布普遍、产状呈筒状、囊状、脉状及似板状的

角砾岩,该类角砾岩由隐爆作用形成。主要是由于岩浆侵入岩体后能量释放,产生巨大能量使周

围岩体破裂,从而形成角砾岩。孟丽萍分析了各学说的特点,并根据石太客运专线太行山隧道的

角砾岩分布形式,对以上两种学说提出异议,提出自己的观点,并归纳了膏溶(含膏)角砾岩的形成

过程。

含膏层沉积寅燕山期酸性岩浆侵入致泥状物挤入灰岩周围,当含有石膏层时产生巨大的流体气

压,爆发产生角砾并形成空洞寅冷凝结晶形成角砾岩。

笔者认为,这种观点更贴近实际,但对泥质的来源和周围岩体相对完整,解释不够清楚,还有待进一

步研究。

1.3细观分布特征

根据前人研究成果,膏溶角砾岩多呈层状不连续分布,未对膏溶角砾岩的细观分布和与周围岩体

的关系加以总结归纳。

山西中南部铁路通道立家长隧道在开挖过程中遇到两层膏溶(含膏)角砾岩,其分布形态多成脉状,

位于奥陶系下马沟组(O2x)。隧道开挖揭示掌子面多为灰岩、白云质灰岩,中厚层~厚层状,产状

近水平,岩体节理裂隙发育,垂直方向贯通。发育有多条角砾岩脉,宽度0.5~2m,产状与节理一

致。角砾岩母岩成分为灰岩及白云质灰岩,无磨圆度,泥质充填,泥质含水量 20%~40%,黏度极高,

呈软塑状态,整体呈泥包石状,如图 1所示。【图 1.略】

膏溶角砾岩多呈脉状分布,存在的层位相对稳定,两侧岩层产状平缓且相对完整,仅裂隙面有大量

泥质及角砾充填。根据该分布特征,推测膏溶角砾岩形成受沉积岩层位控制,同时受节理裂隙引

导。

2膏溶角砾岩的理论研究现状

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摘要：

膏溶角砾岩的组成成分和力学性质研究膏溶角砾岩是工程勘察中发现的特殊性岩土的一种新类型,该类岩石在工程地质文献和规范中少有记载,在实际工程中也比较罕见,仅在祁(县)—临(汾)高速公路和石太客运专线太行山隧道工程中出现,该岩石由碳酸盐岩角砾和泥质组成,“最初定名为泥包石层冶,之后根据岩石的物理化学成分组成和地质成因定名为膏溶角砾岩。该类岩石遇水强度迅速降低,极易崩解软化,且具膨胀性,有着特殊的工程力学性质,给工程勘察、设计、施工带来了一系列问题,引起学者们的关注。针对该岩石的特征,人们从地质形成背景、物理组成成分、本构关系模型、工程力学特征以及相对应的工程措施等角度展开了研究工作,取得一定成果。但...

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