岩体软弱夹层的成因类型、分类和特征

一般认为,岩体软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低泥质或炭质含量高遇水易软化延伸较广和厚度较薄的软弱层或带通过对大量实际工程资料的统计分析表明软弱夹层与夹持它的上下坚硬岩层相比较其强度和变形模量均低于上下硬岩层的 1/5~1/50。软弱夹层,特别是其中的泥化夹层是一种非常软弱的结构面,它们是控制岩体稳定性的极端重要的因素。

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1.岩体软弱夹层的成因类型

软弱夹层的成因类型一般有以下三种

1.1 原生型

软弱夹层与两侧非软弱夹层的物质组成在成岩过程中就存在差异,表现在软弱夹层中的石英含量与起胶结作用的碳酸盐类含量少,黏土矿物总量与黏粒含量高,力学强度低,如沉积岩的沉积韵律层1.2 构造型

构造型是指在构造因素下形成的软弱夹层。一种是层间错动带,亦称原生构造型软弱夹层,是岩体在构造应力作用下,沿软、硬岩层接触带或软岩内部发生层间剪切错动。剪切错动带受到多期构造变动而发生剪切破坏,形成大量细颗粒物质和裂隙,从而形成软弱夹层。另一种是由断层破碎带形成的软弱夹层。总体上构造型的软弱夹层分布广,连续性一般较好,其成层性和工程地质特性与结构面的力学属性关系较为密切。

1.3  次生型

次生型是指原生软弱夹层、蚀变破碎带、次生矿物充填的结构面等在风化、地下水等外营力作用下,产生泥及碎屑物质而形成的软弱夹层。这类夹层多分布在浅表地层,往往受地形、水文地质条件、岩性分布及构造发育情况所控制,常呈局部软化或泥化,黏粒含量及含水量均较高。具产状不稳定、厚度变化大、成层条件不好的特点。主要分布在风化卸荷带或地下水循环带内。

此外,还有复合型软弱夹层,是由原生软弱夹层叠加构造挤压错动而成的,有的还曾受过地下水的物理化学作用。

2.岩体软弱夹层的分类

据 GB50487水利水电工程地质勘察规范按颗粒组成软弱夹层可分为岩块岩屑型岩屑夹泥型泥夹岩屑型泥型四种其黏粒粒径小于 0.005mm的百分含量分别为少或无小于 1010~30大于 30据 SL55—2005中小型水利水电工程地质勘察规范软弱夹层工程地质分类如下图所列

岩体软弱夹层的成因类型、分类和特征

 

3.岩体软弱夹层特征

3.1 总体特征

软弱夹层通常具有以下特征:

(1)厚度薄,单层厚度一般多为数厘米至十余厘米,有的仅数毫米。

(2)多呈相互平行,延伸长度和宽度不一的多层状。

(3)结构松散。

(4)岩性、厚度、性状及延伸范围,常有很大的变化(相变)。

(5)力学强度低,软弱夹层的结构、矿物成分和颗粒组成的不同,其抗剪强度有很大差别。以岩石碎块、碎屑为主的破碎夹层其摩擦系数较高;结构松散,黏粒含量大于30%,并以蒙脱石矿物为主的泥化夹层,摩擦系数的屈服值仅为0.20左右,乃至更低。软弱夹层的物理力学性质与夹层的物质组成、颗粒大小、含水量及起伏程度等多种因素有关。

3.2 泥化夹层的形成与特征

泥化夹层是软弱夹层中性质最坏的一类,对岩体的抗滑稳定往往起控制作用。

泥化夹层通常都是综合成因的,关于该部分内容可看下文:

岩体泥化夹层的形成原因及特征