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干湿循环下新近系黏土杂岩裂隙演化研究

2021-09-16王家鼎卞小芮

水文地质工程地质 2021年5期

任 旺 ,王家鼎 ,卞小芮

(1.西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室,陕西 西安 710069;2.河海大学地球科学与工程学院,江苏 南京 211100)

随着高铁、重载铁路的修建,越来越多的深开挖工程使得与新近系黏土杂岩有关的工程地质问题日渐凸显,引起国内外学者的关注[1-4]。而有关新近系黏土杂岩的命名,工程地质方面的学者多直接称之为硬黏土,未考虑成岩作用,而从沉积岩角度考虑,张晓蕾[5]将其命名为黏土杂岩,所以本文统一称之为黏土杂岩。新近系黏土杂岩按照沉积环境可以划分为两大类:以还原环境为主的中新世湖积灰绿色裂隙化黏土杂岩和以氧化环境为主的褐黄色非裂隙化洪积黏土杂岩[6]。由于成岩时间较短,胶结较差,新近系黏土杂岩具有显著的胀缩特性。在还原环境下形成的灰绿黏土杂岩含有以蒙脱石为主的黏土矿物,而蒙脱石是典型的膨胀性黏土矿物[6]。灰绿色黏土杂岩中蒙脱石的含量越高,预示着其膨胀能力越强。除了膨胀性,灰绿黏土杂岩还具有明显的裂隙性,这是出现大量地质工程问题的主要原因[7]。国内外学者对不同地区、不同时代和不同成因黏土杂岩中宏观裂隙的成因提出过不同的见解,可以概括为以下几种:构造作用、干湿缩胀作用、脱水收缩作用、差异压密作用、卸荷作用、斜坡活动作用以及冰川作用等[8-11]。

关于黏土杂岩的裂隙性,有学者从力学角度、水-土耦合角度进行了深度研究。张永双等[12]、李滨等[13]认为干湿循环作用对黏土杂岩的胀缩性、崩解性有显著影响,弱化了土体强度。……

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