上第三系泥岩工程性质及其对隧道施工的影响

上第 三 系泥 岩工 程性 质及 其对 隧道 施工 的影响
高 勤 运
摘 要 ： 对 宝兰 客 专 沿线 广 布 上 第 三 系泥岩 ， 较 多亲 水性 粘 土矿 物 ， 岩 较 差 ， 针 含 成 工程 性质 较 为 特 殊 的 情 况 ， 过 对 其 通
崩解性、 膨胀性及强度 的分析、 评判 ， 预测 了隧道施工中容 易出现的工程地质 问题 ， 出了工程措 施建议 ， 提 以确保 隧道施
蒙脱 石
伊 利 石
绿 泥 石
３
１ ７
ｌ １
Ｏ
９
５
１ １ ．５
１ ．５ ３ ０
７５ ．
１０ ９ ．８
２ ３４ ．９
１７２ ．３
０ ９７ ．４
０ １３ ．８
０２１ ．３
２ ０
２ ０
２ ０
高岭 石
３
０
１０ ．５
１１６ ．４
１Ｏ １ ．９
１１４ ．４
２ ０
２ ０
２ ０
赤铁 矿
１
Ｏ４ ．
０ ６ ．１
０ １５ ．６
Ｏ２ｌ ．７
２ ０
降， 山地断块强烈 隆升 ， 盆地 相对 下沉 ， 积 了厚层 的泥岩 ， 西 沉 是
北黄 土高原和各类第 四系松散堆积层的主要基底层。 ２ 成因与环境 。沿 线泥岩 以棕红 、 ） 砖红色 为主 ， 局部 夹有灰
必要。
表 １ 上第三系泥岩主要矿物含量统计表
矿 物 名称 最 大 值／ ％ 最 小 值／ ％ 平 均 值／ ％ 标 准差 变异 系数 统 计 个数
石 英 ４ ， ５３ ３ ２ ５． ４ ．６ ０ ０ ３ １０ ．９ ｏｏ ０ ．８ ２ ０
统计项 目
１ 沿线泥 岩的基本 特征
０ ２
绿、 灰白、 黄绿 、 青灰色 ， 大多层理不 明显 ， 巨块状 ， 呈 仅局部 地段 ２ ２ 膨 胀 性 ． 呈近水平状产 出 ， 成岩 作用较差 ， 岩质 较软。为干旱 或半干 旱气 沿线上第三系泥岩 ， 由于含有伊 利石、 蒙脱石等粘 土矿物， 一 候条件下 ， 干燥 内陆氧化 环境 中陆相、 湖相陆源 碎屑物沉 积而 河 般具有膨胀性。因其易崩解 ， 粉碎过筛 （ ． ｍ） 比照土的自由 Ｏ５ｍ 后 成， 最大厚度逾千米 ， 般达数 百米。呈现红 色是 因为 填充物 或 一 膨胀 率 试 验方 法 进 行试 验 。 自由膨 胀 率 一 般 介 于 ３ ％ 一 ０ ， ０ ５ ％ 最 胶结 物主要是氧化铁 ， 特别是赤 铁矿所致 。 大 ９％ ； １ 蒙脱石含量多数在 ７ 一１％间 ， ％ ７ 平均 １． ％ ； ３ ４ 阳离子交 ３ 矿 物 成分 。泥 岩属 于 粘 土 岩 的一 部 分 ， 由粒 度 小 于 ） 是 换量较低 ， 平均 １８９ｍ ｌｋ ， ４ ． ｍｏ ｇ 最小为 ７ ｍ ｌｋ 。比照表 ２膨 ／ ８ｍ ｏ ｇ ／ ００ ４ｍ ．０ ｍ的陆源碎屑和粘土矿物组成 的岩石 ， 矿物成 分 复杂 ， 其 胀潜势分级表 ， 沿线 上第三系 泥岩 应多具有 弱膨 胀性 ， 局部为 中 除主要成分粘土矿物伊 利石 、 绿泥石 、 蒙脱石 、 高岭 石外 ， 常有陆 等膨胀性 。 源 碎 屑 矿 物 和 自生 矿 物 ， 石 英 、 解 石 、 石 及 少 量 石 盐 等 ， 如 方 长 其 表 ２ 膨 胀 潜 势分 级 表 主要矿物成 分含量详见表 １ 。本 区泥岩 中粘粒含量都 大于 ５ ％， ０ 粘粒 中粘土矿物含量又在 ５ ％以上 ， 以片状伊利 石为主 ， ５ 且 比表 面 积 大 ， 性 度 大 ， 有 较 强 的 亲水 性 ， 此 在 浸 水 或 外 力 作 用 下 活 具 因
４ ％ 。鉴 于 区 内泥 岩 分 布 范 围 较 广 ， 程 性 质 特 殊 ， 之 客 运 专 边坡 ， ７ 工 加 坡脚 常见有崩积体 ； Ｌ 钻孑 岩芯 ， 随暴露时 间延续会缓慢地 也
线隧道开挖断面较 大 ， 因此对 其工程性 质进行研 究与总 结， 很有 开裂 成 碎块 或 碎 片 。
斜 长石
ｌ． ７３
８７ ．
１ ．６ ３ ９
２ １７ ．６
０ １５ ． ５
２ ０
钾长石
方 解石
白 云石
７３ ．
２ ． ９３
８４ ．
２３ ．
７
Ｏ
４１ ．２
１ ．５ ６ １
２２５ ．７
１２ ６ ．３
５ ８Ｏ ．４
２６３ ．ｏ
Ｏ３ｏ ．０
０３２ ．６
第３ ７卷 第 １ ７期
・Fra Baidu bibliotek
６ ・ ２
２ ０ １年 ６ 月 １
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ＿ ７ Ｎ ． ７ ｌ３ ｏ １ Ｊｎ ｕ ． ２ ｌ ０ｌ
・
岩 土 工 程
・地 基 基 础
文 章编 号 ：０ ９ ６ ２ ２ １ ）７ ０ ６ —２ １０ — ８５（０ １ １ —０ ２ ０
峁区。区内梁峁起伏 ， 沟壑纵横 ， 地表 广布第 四纪风 积黄 土 ， 下伏 不平衡 ， 以致粒 间斥力超过吸力的情况也不平衡 ， 生应 力集 中 ， 产
上第三系泥岩、 砂质泥岩 ， 滑坡 、 泥石流 、 陷穴等不 良地质 发育 ， 黄 使土体沿着斥力超过 吸力最大 的面崩落下来。沿线上第 三系泥 土具 自重湿陷性 ， 泥岩 多为膨胀 岩 ， 工程 地质 条件极 为复杂。本 岩属粘土岩 ， 颗粒较 细， 矿物成分 以伊利石为 主 ， 成岩较 差 ， 因此 段线路 长约 ２０ ｋ 共 有隧道 ４ ７ ｍ， ５座 ， 中泥岩 为主 的 ２ 其 １座 ， 遇水也具有崩解性 ， 占 往往开裂成碎块或片状 。如沿线裸露 的泥 岩
工及 运 营 安全 。
关键 词 ： 岩 ， 土矿 物 ， 程性 质 ， 泥 粘 工 问题 ， 议 建 中图分 类 号 ： ４５ ４ Ｕ ５ ．９ 文 献标 识 码 ： Ａ
宝鸡一兰州客运专线 天水一兰州段 线路走 行于黄 土高原梁 进入 孑 隙或裂隙 中的情 况不均衡 而引起 粒间扩散层增厚 的速度 Ｌ
１ 分布与构造 的关系。沿线泥岩 的分 布与构造 密切相关 ， ） 一
般 以山间盆地形式存 在。天水一秦 安段在 区域构 造上地处 祁 吕
弧形褶秽和陇西系旋卷构造 的复合部位 ， 属天 （ ） 县） 水 礼（ 盆地的 北部边缘 ， 秦安一兰州 一带 为 陇西 系 内旋褶 带 ， 发育 有陇 西、 定 西、 兰州盆地。第 三纪以来 ， 内表 现为大面 积抬升 和差异性 升 区