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。
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 10、10~30、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。
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: