全风化泥质粉细砂岩的若干工程地质问题浅析

严红生，饶洋波

（浙江煤炭地质局，浙江 杭州 310000）

摘 要：对全风化泥质粉细砂岩产生工程地质问题的原因进行了分析，并提出了防治办法。

关键词：泥质粉细砂岩；全风化；工程地质 中图分类号：TV223

文献标识码：A

文章编号：1671－1092（2009）S0－0101－02

1 前 言

所以在天然状态下， 相对于一般的第四系粘性土、粉 性土、砂性土，其工程力学性质要好，但在受水浸泡 泥盆系五通组岩层的岩性主要有： 上部为薄－ 中厚层状石英砂岩与黄色、 灰白色泥质粉砂岩、细 砂岩互层，下部为灰白色厚层状石英砂岩、石英岩 夹少量的石英砾岩。 一般来说，石英砂岩的工程力 学性质良好，压缩性低、承载力高，是良好的基础持 力层，然而其中泥质粉砂岩、细砂岩的工程力学性 质就相对较差，主要因其易风化，而风化后尤其是 全风化物具有易崩解、软化、具弱膨胀性等特点，工 程中若不重视，则会产生一些不良影响。

2 泥质粉细砂

2．1 物质组成

泥盆系泥质粉砂岩的物质组成主要为：粉砂级

的石英、长石、云母片等碎屑，其次要成分为水云母 质粘土类泥质物。 该岩石具泥质粉砂结构，由大量 正 常 沉 积的粉细分散碎屑组成 ， 以 粉 砂 及 碎 屑 （0．01～0．1 mm）为主，泥质物（ 小于 0．01 mm） 次之。 个别石英碎屑达细砂级 （0．1～0．25 mm）， 粉砂成分 以石英为主，另有少量的长石和云母片，石英、长石 多呈规则的棱角状。 粉砂为泥质物胶结，泥质成分 以水云母类粘土为主。

2．2 物理力学性质指标

全风化泥质粉砂岩多呈半岩状、 砂状和土状， 但作为全风化物，毕竟脱离母岩，且未经搬运及剥 蚀， 所以物理力学性质指标又不同于一般的粘性 土、粉性土、砂性土。 其物理力学性质见表 1。 从表 1 可看出， 全风化泥质粉砂岩具有低含水 量、高重度、低孔隙比、液性指数小、压缩系数小、压缩 模量大、凝聚力大、内摩擦力大、具弱膨胀性等特点。

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时，工程力学性质急剧下降，且具弱膨胀性，甚至不 如一般的粘性土、粉性土、砂性土等第四系土层。

表 1 物理力学性质指标表

指标名称 符号及单位

最大值

最小值

平均值

天然含水量 W0 ／ ％ 19．4 10．1 13．5 土的重度 r ／ (g ／ cm3) 2．31 2．18 2．23 天然孔隙比 e0 0．561 0．306 0．390 3 液 限 WL 32．2 25．5 27．7 塑 限

WP 18．0 12．5 14．4 液性指数 IL 0．13 －0．19 －0．05 塑性指数 IP

17．6 11．7 14．1 压缩系数 α1－2 ／ MPa－1 0．22 0．14 0．17 压缩模量 E 1－2 ／ MPa 9．96 6．13 8．18 凝 聚 力 C ／ kPa 102 38 51 内摩擦角 φ ／ ° 32 20．1

24．0

重 （ Ⅱ ） 试 验 击 N63．5 ／（ 击 ／

数 10 cm50

16

30

）

自由膨胀率

45％

52％

48％

3 易风化的原因

泥盆系五通组中泥质粉砂岩易风化的原因归 根结底在于其地质背景环境和矿物成分。

3．1 地质背景环境

泥盆纪地层属古生界地层，形成年代早，因而经 历过长久的风化作用，这必然影响该地层的整体性， 所以泥盆纪地层总体特点是节理裂隙发育， 且裂隙 多为张性裂隙， 而这些张性裂隙又给空气和水提供

2009·增刊 大 坝 与 安 全 101

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了通道，致使水、空气通过各种风化作用侵蚀母岩。

另一主要原因就是构造。 如长兴县城北部地闪 丘陵区中的全风化泥质粉砂岩分布面积就较大，究 其原因，是受构造的影响，该地区属低山丘陵区，与 长兴平原交界，而在这交界地段有一自南向北穿过 的逆掩断层通过， 该断层的通过导致地层因推覆、 挫动等作用而使地层很破碎。 在该地区全风化泥质

基础所受荷载的不一致，从而产生不均匀沉降。

另外， 该岩层具有分布的无规律性及不均匀性 特点，若同一幢建（构）筑物的地基土中存在其他一种 或多种与其性质差异较大的地基岩土层， 或在同一 幢建（构）筑物内该地基岩土层的厚度差异较大时，很 可能导致建（构）筑物的不均匀沉降，从而导致基础及 上部结构产生开裂，影响建（构）筑物的安全性能。

粉砂岩的上部石英砂岩中很难发现有块径＞50 cm 的岩块，岩块块径多小于 20 cm，因而裂隙更发育， 从而加快了泥质粉砂岩的风化速度。

以上地质背景环境为泥质粉砂岩的快速风化 创造了外部条件。

5 防治办法

针对全风化泥质粉砂岩受水浸泡后易快速风 化、崩解软化并具有弱膨胀性的特点，工程中的防 治办法有：①开挖后，应及时浇筑垫层做好封闭工 作，不让岩层暴露在自然环境下，以防加快其风化 速度，或受水浸泡扰动；②若在小范围内分布，且厚 度较小时，可以采用跟踪挖除，并用素混凝土或毛 石混凝土回填；③若大范围内存在全风化泥质粉砂 岩且厚度较大时，考虑到其在天然情况下及在受水 浸泡时的承载力相差大，故可采取换土垫层法处理 该地基土，垫层的材料为素混凝土。

以上方法在长兴县北门金陵现代城和新世纪 花园工程中得到了广泛应用，取得了良好效果。 但 经过这两个工程的应用，必须注意以下问题：①加 强验槽工作，认真区分该岩层的分布范围；②宜在 基础及上部结构设计中加强基础和上部结构的整 体刚度；③基坑回填时，宜选用透水性差的粘性土。

3．2 物质成分的影响

泥质粉砂岩的物质组成主要为石英、 长石、云 母片等粉砂质碎屑，其余由水云母类粘土泥质物胶 结，而泥质物极易与水结合，与水结合后，就必然降 低与粉砂质碎屑的结合力， 从而导致该岩层易风 化，且易崩解软化。 岩层物质组成为泥质粉砂岩的 快速风化创造了内部条件。

4 产生的危害

工程中，若因土方开挖而使全风化泥质粉砂岩 完全裸露， 则上覆的石英砂岩保护层就不存在了， 致使水和空气与该岩层直接接触，这势必会加快其 风化速度。 鉴于该岩层具有易风化的特性，受降雨、 地表水等的影响，岩层软化崩解，从而使地基岩土 的承载力急剧降低，甚至降为零，而在天然状态下， 该岩层的工程力学性质良好， 此时若不引起重视， 则必然会产生一些危害。

同时由于该岩层具有弱膨胀性， 受水浸泡后， 体积有所增长，产生膨胀力，抵消了部分的建筑物 荷载，若局部地段产生的膨胀不一致，必然会导致

6 结 语

从工程实践中遇到的实际问题出发，找出全风 化泥质粉砂岩产生地质问题的原因，同时因其物质 组成是无法改变的， 所以从外部环境条件入手，通 过改变外部环境条件找到了解决办法。

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能及时处理管子在下料过程中管节连接部位被砸 坏而发生的渗水。 注水停止后，采用高于混凝土标 号一个等级的水泥净浆对冷却水管进行压浆处理。 （4）混凝土养护时，切忌采用新抽地下井水对混 凝土实施“喷浇冷激”，以免表面炸璺发生龟裂现象。

混凝土最高温升的目的，降低了混凝土温度裂缝产 生的风险，保障了水工建筑物的防渗漏能力，为延 长其使用寿命起到了极大的积极作用。

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3．2 结论

洪河渠道倒虹吸工程共浇筑混凝土 13 000 m3， 实践证明， 通过采取上述行之有效的温控措施，重 点保证了混凝土温度控制和养护工作，达到了控制

参考文献：

[1]DL ／ T 5144－2001，水工混凝土施工规范[S]．北京：中国电力 出版社，2002．

[2]高阳，韩勇．磁河倒虹吸工程混凝土施工方案综述及分析[J]． 南水北调与水利科技，2007（5）：7～9．

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