红砂岩的崩解特性及其工程性质相关规律研究|前沿动态与评论 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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助理工程师

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2010-03-03

工程中常需要利用岩石的强度计算其工程性质指标，例如在桩基础设计中，需要利用岩石单轴抗压强度计算桩端承载力和桩侧摩阻力。但是软岩的单轴抗压强度很难测试，因为岩石强度测试之前需要将岩石饱水，但是软岩遇水易崩解，根本不能完成饱水过程。缺乏基本强度性质指标的软岩工程中也很难准确确定其设计参数^【¹^】。

岩石崩解是指岩土在自然环境下逐渐丧失整体性的特征。在多数英文文献中译为“slake”。最早注意岩石崩解性的是卡塞尔(Cassell)^[2]，他对软岩切方在27~70年后发生滑坡的现象进行了研究，通过试验发现，软岩滑坡的滑动面处岩土材料的抗剪强度下降为原来的1/5~1/26，他将其原因归结为软岩遇水崩解的特性。

对于软岩崩解性与其工程性质的研究，国外自90年代末以来，一直在进行。例如英吉拉康卡古尔（Engin caner Koncagul）^[3]通过大量试验建立了肯塔基软岩岩石耐崩解指标与单轴抗压强度之间的关系；戴维（David）^[4]通过大量试验建立了德翰（Durhan）三叠系盆地软岩的崩解性与单轴抗压强度、崩解物液塑限、模量之间的关系，并得到了一系列回归关系。胜伽（Singh）^[5]提出采用页岩的崩解性预测岩石的工程性质。我国在这方面研究很少，在中国知网上还没有检索到有关的论文文献资料。

虽然国外已经做了部分研究工作，但是得到的研究成果都是初步的，不具有代表性，不能直接应用于实际工程中，因此在软岩崩解性及其工程性质关系领域还存在巨大的研究空间。

我们将要研究的红砂岩属于软岩的范畴，我院赵明华教授^[6]等人从研究红砂岩的化学成分与结构特征入手，深入探讨了红砂岩崩解试验方法及其崩解机理与特性，从而提出了红砂岩的有效工程分类方法，并在此基础上，深入研究了红砂岩作为路用材料的路堤填筑技术，进而确定出红砂岩路基填筑的合理施工工艺，并提出了相应合理的路基填筑质量控制标准及其检测方法，为红砂岩地区高速公路路堤填筑提供了可靠的技术保证。

从这里我们得到启发，既然岩石崩解综合反映了岩石成分、结构、构造等特性，与岩石的强度、摩阻力等工程性质指标具有密切联系，那么我们是否能够建立红砂岩崩解性及其强度的关系，或者直接建立红砂岩崩解性及其工程性质指标的关系呢？答案是肯定的，现在我们需要做的是将红砂岩的崩解性指标与其工程性质指标挂钩。也就是说，我们要通过大量试验数据得到崩解指标和桩端承载力，桩侧摩阻力之间的准确关系式。

岩石的崩解性试验只需一定块度的石块，不需要严格的形状。将石块放到崩解仪中，进行干湿循环，在干湿循环过程中，岩石不断崩解，通过对崩解产物进行筛分然后计算崩解指标即可描述岩石的崩解性。因此如果能建立岩石崩解性与岩石强度的关系，或者直接建立岩石崩解性与岩石工程性质指标的关系，则可大大方便工程应用。比如，在桩基础设计中，我们不再使用难以测定的红砂岩单轴抗压强度计算桩端承载力和桩侧摩阻力，而是利用其崩解指标来计算。

我们做这些研究的意义何在呢？我们可以解决红砂岩单轴抗压强度确定困难的问题。为了解决这个问题，《规范》的思路是：在测试岩石单轴抗压强度时，对于遇水易崩解的岩石，采取天然含水量下的强度；对于遇水不易崩解的岩石，采取饱和状态下的强度。带来的问题是：崩解的岩石的抗压强度取值可能比不崩解的还高，这与事实是不符的，将给工程带来风险。工程中需要的工程性质指标并非单轴抗压强度，而是摩阻力、承载力等参数，如果能采用其他易测的参数取代单轴抗压强度来反映软岩工程性质，则能避免这个矛盾。于是利用崩解性指标来反映红砂岩工程性质的优势就凸显出来了。