红层泥岩水岩作用特征研究

1引言红层在我国主要是指中生代以来的在热带或亚热带干旱环境下沉积的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪积相等陆相红色砂岩、砾岩和页岩等所组成的红色碎屑岩地层，在我国分布比较广泛。

合肥地区由于地处特殊的大地构造部位，盆地内广泛，沉积了侏罗系、白垩系、古近系的以棕红、褐红、紫红色等色调为主的巨厚红色碎屑岩地层(红层)，岩性主要有细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩、泥岩夹砾岩等，一般上覆5~50m的第四系松散岩类。

合肥地区红层岩石的力学强度一般较低，按岩石坚硬程度划分一般属软岩~极软岩，其中以古近系碎屑岩类工程性质最差。

改革开放以来，合肥市经济迅速发展，高层建筑不断涌现，这些建筑一般均以红层基岩作为桩端持力层，部分深基坑也位于红层中，因此，准确了解合肥地区红层的工程性质对于合肥地区的工程建设具有重要的意义。

但由于红层岩石具有抗风化能力差、遇水易软化泥化、易崩解等不良性质，在实际勘察工程中难以获得理想的岩芯采取率，也难以取得较准确的物理力学强度指标参数，尤其是全风化带和强风化带，不仅分层界线难以准确划分，也造成一些重要的岩土参数依然处于半定性半定量的阶段，在勘察报告中岩土参数多半只能提供经验值。

本文根据工作经验，结合合肥市某场地岩土工程勘察中在古近系极软岩中的专项测试(测试采用的仍是常规的勘探取样测试及原位测试方法)，对该场地的古近系极软岩全、强风化带的划分及工程性质进行简要探讨，希望能对合肥地区古近系红层工程性质分析评价提供参考。

2岩性特征该场地分布的古近系红色碎屑岩类主要为砂质泥岩、泥质砂岩，间夹泥岩、粉砂质泥岩互层，泥质中细粒结构，薄层~中厚层状构造，碎屑矿物以石英为主，含少量长石、岩屑、云母片，黏土矿物以绿泥石、伊利石、蒙脱石为主，化学成分以SiO2含量为最高(一般达50%以上)，其次为Al2O3，另有少量Fe2O3、CaO、MgO、MnO、TiO2[1]，泥质及钙质胶结为主，呈棕红色间夹褐红、紫红、棕褐色，上覆18.80~25.30m的第四系松散岩类，中风化的饱和抗压强度标准值为1MPa，为极软岩。

云南江城红层地下水赋存规律研究[摘要]红层地区风化裂隙水地下水的富水性一般情况下主要受地貌条件、岩性及结构、构造，风化裂隙发育程度和风化层厚度的控制。

其中岩性结构、构造及裂隙发育程度是地下水富集的关键因素，是决定岩层本身能否储水的前提条件。

针对该区的储水构造进行研究，可以大致查明该区地下水赋存规律。

[关键字]红层地下水赋存规律1江城红层区的地层特征云南江城红层地下水含水岩组以中生界白垩系、侏罗系和新生界下第三系地层为主，含水岩性以褐红、紫红、紫灰色泥钙质粉砂岩、钙质泥岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥砾岩为主。

2江城红层地下水的储水模式红层裂隙水储水模式主要有如下几种：2.1区域向斜构造盆地型的红层裂隙水储水模式2.1.1康平乡勐康向斜储水构造该向斜呈北西向展布，轴部为第三系勐野井组（E1m）和小丫口组（E2x）地层，两翼为白垩系和侏罗系地层。

由于向斜向东南方向微倾伏，且北部被一东西向断裂所围限，向斜轴部东南端富水性明显较西北端好，尤其是处于东西向断裂附近的勘查孔涌水量较小；而东南端勘查孔涌水量则较大。

2.1.2勐烈镇景东—朵把向斜储水构造该储水构造位于勐烈镇西北部，向斜呈北西向展布，轴部为第三系勐野井组（E1m），两翼为白垩系和侏罗系。

向斜向东南方向微倾伏，且南部被一北东向断裂所限，向斜轴部东南端富水性明显较西北端好，富水性贫乏—中等。

2.2区域构造盆地内局部背斜轴部汇水型的红层裂隙水储水模式[1]嘉禾乡江西—明子山背斜轴部转折处储水构造：该储水构造为麻栗树背斜西北段，背斜为一宽展型背斜，轴面呈北西向展布，略倾向南西。

轴部为二叠、三叠系及侏罗系地层，两翼为白垩系地层。

轴部北西向及东西向断裂发育，受构造控制的地下水流向总体上是自南及南东方向向北及北西径流，并在褶皱轴转折处汇聚。

背斜轴部的西北端富水性较东南端好，钻孔单井涌水量从东南向西北方向有逐渐增大的趋势。

富水性贫乏—中等。

2.3不同岩性岩相接触带型的红层裂隙水储水模式[2]不同岩性岩相接触带部位由于层面层理发育，在区域构造应力作用下，层间裂隙容易受构造挤压而发生张性开裂，能为地下水补给、径流和汇集提供足够的空间。

红层中水-岩作用微观信息特征及对孔隙演化的影响——以兖
州矿区为例
吴恩江;韩宝平;王桂梁
【期刊名称】《中国矿业大学学报》
【年(卷),期】2005(34)1
【摘要】利用高分辨实验观察,对取自兖州矿区的251块岩样进行了系统分析,直观地揭示了红层孔隙中多种矿物相及其组合特征,并探讨了其成因.结合岩样的微孔结构测试成果,指出红层孔隙中的水-岩作用过程就是其孔隙空间的再分配过程,并建立了红层中水-岩作用影响下孔隙结构的演化模式.所获结果对于深化认识红层孔隙形态、精确划分富水层段位置等具有重要指导作用.
【总页数】6页(P123-128)
【关键词】红层;孔隙演化;水-岩作用;岩样;矿物;演化模式;组合特征;兖州矿区;成果【作者】吴恩江;韩宝平;王桂梁
【作者单位】中国科学技术大学地球与空间科学学院;中国矿业大学环境与测绘学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD325;P618
【相关文献】
1.冷湖地区古近系储层成岩作用特征及其对孔隙演化的影响 [J], 陈波;孙国强;史基安;郝媛媛;石海信;陈汾君
2.致密砂岩气储层微观孔隙及成岩作用特征——以川西新场地区须五段为例 [J], 黄静;李琦;康元欣;刘勇;熊亮;黎华继
3.致密砂岩储层不同成岩作用对孔隙度定量演化的影响:以鄂尔多斯盆地姬塬油田长6储层为例 [J], 黎盼;孙卫;杜堃;黄何鑫;白云云
4.致密砂岩孔隙演化特征及其成岩作用对储层质量的影响——以鄂尔多斯盆地马岭南延长组长8储层为例 [J], 肖晖; 王浩男; 杨引弟; 柯昌艳; 折海琴
5.红层软岩遇水作用的孔隙结构多重分形特征 [J], 周翠英; 梁宁; 刘镇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

川南地区沙溪庙组红层泥岩膨胀特性研究进展摘要：侏罗系沙溪庙组是四川盆地分布面积最广的一组红层，其主要分布于川东南的泸州-重庆一带，岩性以工程性质较差的泥岩为主，具有透水性弱、亲水性强、遇水易软化，具有抗风化能力弱、崩解性强、强度低，具有一定的膨胀性、容易产生滑坡等地质灾害。

随着成渝地区双城经济圈建设国家战略的实施，各类机场、高铁、桥梁和城市新区等工程建设的推进，总结沙溪庙组红层泥岩的膨胀特性，对于指导成渝地区双城经济圈工程建设有十分重要的意义。

关键词：川南地区沙溪庙组红层泥岩膨胀特性红层是一种外观以红色为主色调的高温及氧化环境中沉积的陆相碎屑岩地层，主要形成于三叠纪、侏罗系、白垩系和古近系[1]。

我国红层分布总面积约82.6×104km2 [2]，其中四川盆地分布总面积约16.5×104km2 [3]，占四川盆地总面积的63%，以侏罗系和白垩系地层为主，主要分布于四川盆地及盆地边缘地区，盆地内除成都平原和华蓥山等地区外，全部为红层出露区，是我国红层分布最广和最有代表性的地区[4]。

红层以泥岩、砂质泥岩和砂岩为主，其中泥岩的工程性质最差，具有亲水性强、抗风化能力弱[5]和一定的膨胀性、容易产生滑坡地质灾害[6-7]。

侏罗系沙溪庙组是四川盆地分布面积最广的一组红层，主要分布于川东南的泸州-重庆一带，如重庆市区约70%面积都坐落于沙溪庙组[8]，该组泥岩有一定的膨胀性[9]。

在干湿循环条件下，泥岩不均匀膨胀和收缩可能引发各种工程地质问题，如建筑物地基不均匀胀缩变形造成开裂[10]、高速铁路路基持续上供造成高铁不能正常运营[11]、隧洞围岩塌落及底板隆起[12]和导致滑坡地质灾害等[13-14]。

随着成渝地区双城经济圈建设国家战略的实施，各类机场、高铁、桥梁和城市新区等工程建设的推进，总结沙溪庙组红层泥岩的膨胀特性，对于指导成渝地区双城经济圈工程建设有十分重要的意义。

1、红层泥岩的矿物成分川南地区沙溪庙组红层泥岩的矿物成份包括碎屑矿物和黏土矿物，而影响红层工程性质的主要是亲水性黏土矿物，黏土矿物是红层泥岩吸水膨胀的物质基础。

泥岩实验报告泥岩实验报告引言泥岩是一种由细粒颗粒组成的沉积岩石，具有较强的塑性和可压缩性。

在地质工程和建筑领域中，对泥岩的性质和力学行为进行实验研究具有重要意义。

本实验旨在通过一系列实验方法，探究泥岩的物理和力学特性。

实验一：泥岩的物理性质首先，我们对泥岩进行了物理性质的测试。

通过测量泥岩的密度、孔隙度和含水率，可以了解其基本特性。

实验结果显示，泥岩的密度为X g/cm³，孔隙度为X%，含水率为X%。

实验二：泥岩的抗压强度为了研究泥岩的力学特性，我们进行了抗压强度实验。

首先，我们制备了一系列泥岩样品，并通过一台万能试验机进行实验。

实验过程中，我们逐渐增加施加在泥岩样品上的压力，记录下相应的应力和应变数据。

实验结果显示，泥岩的抗压强度为X MPa。

同时，我们还观察到泥岩在受力过程中的变形行为。

随着压力的增加，泥岩样品发生了塑性变形，并最终破坏。

实验三：泥岩的剪切强度为了进一步了解泥岩的力学行为，我们进行了剪切强度实验。

通过将泥岩样品置于剪切试验机上，施加剪切力并记录下相应的剪切应力和剪切应变数据。

实验结果显示，泥岩的剪切强度为X MPa。

在剪切过程中，我们观察到泥岩样品呈现出剪切面的形成，并伴随着一定程度的塑性变形。

实验四：泥岩的渗透性泥岩的渗透性是指其对流体渗透的能力。

为了研究泥岩的渗透性，我们进行了渗透实验。

实验中，我们使用一台渗透仪，将水压力施加在泥岩样品上，并记录下渗透压力和渗透流量的变化。

实验结果显示，泥岩的渗透性较低，渗透流量较小。

这表明泥岩具有较好的密封性，适合用于一些需要防水的工程项目。

实验五：泥岩的膨胀性泥岩的膨胀性指的是其在受水浸泡或受湿润条件下的体积膨胀程度。

为了研究泥岩的膨胀性，我们进行了膨胀实验。

实验中，我们将泥岩样品放置在水中，并记录下其体积的变化。

实验结果显示，泥岩在受水浸泡后出现了一定程度的体积膨胀。

这表明泥岩在湿润条件下可能发生体积变化，需要注意其对工程结构的影响。

红层分布特点和主要工程的地质问题我国红层面积广泛，并且新生带红层面积广泛，约有90万平方千米。

红层成为我国建筑工程在施工过程中不可避免的岩土之一。

因为红层对工程建设有着重要影响，并会对工程的质量和和使用寿命产生直接影响，基于此，本文对红层问题进行了重点分析，希望对相关工作人员能够有所帮助。

标签：红层分布工程建设地质特性红层是一种碎屑沉积而形成的地层，其外观以红色为主调色，这也是人们称之为红层的一个重要原因。

红层中的泥质粉砂岩、页岩、泥岩也为自身比较软弱被称之为软岩，抗压强度不足30MPa，该类岩层亲水性强、透水性弱，一旦遇到水容易发生膨胀或软化，而失去水后则容易发生收缩或崩解，并且抗风化能力较弱。

1红层的分布特点南方占到我国红层总面积的60%以上，其中中南和西南地区分布较为广泛，多数红岩都裸露在外，因此，风化较为严重，并且容易受到雨水的影响而发生滑坡。

北方地区分布的红层不足40%，主要分布在蒙宁晋陕交界和甘肃一代，较多的红层都为埋藏性，工程的地质问题的隐蔽性较高。

红层分布会受到分布区、岩体结构、渗流、水文网络、软化问题的控制，同时因为受到泥岩、砂岩、蒸发岩等多种硬岩和软岩以及工程建设活动的影响，因此软弱结构面，极易出现滑坡以及地质分化等问题。

因为时代较近，因此岩体在胶结性上较差，岩体的物理学性能也较差，多数岩土都为软岩类别。

岩体没有稳定的结构，并且容易发生崩解软化。

红层岩体和蒸发岩体中能够容易水的成份，在水的作用下极易发生腐蚀、渗流、岩溶等化学变化和物理变化，因此在工程建设过程中，必须要采取正确的方式对待红层这一特殊岩体。

图1为白垩纪的红层地质图。

2主要工程在地质上存在的问题2.1边坡变形红层地区边坡变形对机制产生的破坏主要分为以下几种类型。

①顺岩层层面发生变形导致基础遭受破坏，边坡岩层走向头坡面之间的夹角较小，岩层向外具有一定的倾斜，并且倾斜角的角度不能大于边坡角，岩体将会呈现临空状态，后缘和侧向将会节理发育，从而使顺层面形成失稳破坏机制，沿层面将会因为破坏而整体下滑。

衡阳中风化”红层”工程性质浅析1 引言“红层”这一名称最早由李四光提出，泛指侏罗纪至第三纪的红色陆相碎屑岩系。

湖南红层主要分布在长沙、株洲、湘潭、衡阳四市和洞庭湖区大部分地区。

衡阳市广泛分布白垩纪、下第三系的红层，红层作为物理力学性质相近的一类岩石的统称，岩性主要为紫红色的砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，常呈互层韵律产出。

红层岩体抗风化能力弱，具浸水崩解的特性，属于软岩、极软岩类。

在衡阳地区，中风化红层常作为桥梁、高层建筑等工程的基础持力层。

由于红层大多胶结较差，多为泥质、钙质、铁质胶结，具有遇水软化、崩解，失水收缩、开裂等力学特征，其力学指标难以准确获得，承载力的确定比较困难。

在工程实践中，对中风化红层地基承载力的分析、评价，具有重要的理论意义和现实意义。

2 衡阳红层风化带的划分在风化营力作用下，红层由上到下表现出由强到弱的一般风化程度。

表1是对岩石风化剖面按风化程度进行的划分。

衡阳红层属于典型的软质岩石，据衡阳市一般勘察设计院经验，建议按残积土、强风化岩、中等风化岩、微风化～未风化岩进行描述与作图，比较便于工程报告、图件的编绘。

红层虽然为物理力学性质相近的一类岩石，但其岩相、岩性在水平上不均匀，垂直上旋回性明显。

这种变化主要表现在，不同的岩石或相同岩石的不同部位主要造岩矿物的种类、结构构造、胶结物成分及胶结程度不同，其抗崩解性与抗风化能力不同。

比如粘土矿物含量较高时其抗崩解性、抗风化能力变弱；胶结物为泥质胶结比钙质胶结抗崩解性、抗风化力弱；易溶岩与难溶岩相比，由于前者易被溶蚀而风化程度加剧。

因此，在对衡阳红层地区进行岩土工程勘察的时，不应生搬硬套地将风化层简单的由上到下划为由强到弱的风化分层，发现场地存在不均匀分带或软硬倒置时，时应查明分带的深度、范围、不均匀程度及原因。

为基础方案设计获取准确的地质资料。

3 工程实例3.1 工程概况及场地工程地质条件衡阳市广鸿大厦位于衡阳市珠晖区广厦里，楼高为15层，采用人工挖孔桩基础。

四川盆地广泛发育红层地层，形成于三叠纪～古近纪的多个地质时期，以红棕色或红褐色砂岩、泥岩、粉砂岩为主，较高的黏土矿物含量、水敏性、崩解性等是红层地层呈现出的共性，相关路基规范将红层填料划为C类填料[1-2]。

近些年，西部工程建设范围不断扩大，工程建设中红层地层出现频率逐渐提高，红层砂泥岩等在工程中的利用率提升，大量学者从不同角度对红层填料展开研究，多集中于力学性质、变形等方面。

徐彩凤[3]采用室内渗透试验、模型试验得出路基红层填料渗透系数随压实度增大而减小，且k水平/k垂直=1~4，各向异性显著；Dan H.C[4]针对公路排水层混合填料进行常水头渗透试验，并通过雷诺数分析发现，即便在低水力梯度下该材料渗流过程仍不服从达西定律，Forchheimer方程可代表颗粒大小、孔隙率特征。

胡云鹏等[5]通过室内击实试验对红层泥岩破碎分形进行初步研究，查明P5含量变化对破碎分形的影响。

本文在前人研究基础上，以川南某国道填方工程为对象，基于破碎分形理论对红层泥岩填料渗透性展开研究，研究成果对于红层区公路填方工程建设具有指导作用。

工程区红层泥岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2ss），呈紫红色、红棕色，以薄层～中厚层状为主，天然密度2.39g/cm3，含水率8.6%。

化学成分主要为SiO2、Al2O3，其中SiO2占比66%~74%，Al2O3占比11%～17%；其次为Fe2O3、CaO、MgO，Fe3+致使泥岩呈红色，钙、镁化合物以结核形式嵌布其中。

根据工程建设实际情况，室内渗透试验分为5个级配梯度，采用等效替代法对超大泥岩块石进行处理，设计两组试验，对照组与试验组具有相同的级配。

试验中定义大于5mm为粗粒，小于5mm为细粒，按粗细比分为5个梯度。

按上述级配方案配置渗透试验材料，采用室内变水头渗透试验，试样尺寸为高60cm，直径30cm，试验分多级加载水头，直至试样发生破坏。

每级加载水头可精确至1cm，并采用电子秤计量单位流量，电子秤最大量程1000g，精度0.01g。

红庆梁煤矿围岩砂质泥岩遇水力学性质研究 房平发布时间：2023-07-16T08:22:06.104Z 来源：《科技新时代》2023年9期 作者： 房平[导读] 以红庆梁煤矿11307砂质泥岩巷道围岩为研究对象，通过对比分析干燥处理的砂质泥岩与饱水处理后的力学特性。

研究结果表明，饱水处理后的试样力学特性出现了一定程度的劣化，相较于干燥处理的试样，其单轴抗压强度为干燥试样的68.33%，抗拉强度为45%，其值分别为25.57MPa 和0.54MPa 。

因此，在实际地下工程中，在水-岩作用下，围岩需及时采取控制措施。

鄂尔多斯市昊华红庆梁矿业有限公司 鄂尔多斯市 017000摘要：以红庆梁煤矿11307砂质泥岩巷道围岩为研究对象，通过对比分析干燥处理的砂质泥岩与饱水处理后的力学特性。

研究结果表明，饱水处理后的试样力学特性出现了一定程度的劣化，相较于干燥处理的试样，其单轴抗压强度为干燥试样的68.33%，抗拉强度为45%，其值分别为25.57MPa 和0.54MPa 。

因此，在实际地下工程中，在水-岩作用下，围岩需及时采取控制措施。

关键词：砂质泥岩；力学特征；水岩作用1.引言岩石中水的形式有气态水、吸着水、薄膜水等，此外还有矿物中的化学结合水。

在实际工程中，环境中的水及软岩中的水均会对岩石的变形和强度特性产生影响，在水饱和与干燥条件下的岩石力学特性，两者之间存在显著差异[1]。

软岩遇水后，其强度大幅降低，这是由于水从软岩的成分和结构两方面共同改变了岩体的力学性质，表现为水对岩石的弱化作用，并且这种弱化作用造成的损伤有时比力学因素造成的损伤更为严重[2]。

为研究水化作用下软岩基本力学性质的变化情况，国内外学者均在该领域做了大量研究。

在软岩的成分与结构两面上，学者们认为水对岩体的力学作用主要分为静水压的有效应力作用和动水压的冲刷作用——当水浸入岩体后，发生了一系列的物理、化学反应，改变岩体结构面中填充物的物理状态、减小岩体的摩擦角，特别是其中的粘土矿物遇水后，随着含水量的变化，粘土矿物从固态向塑态直至液态变化，使得岩石的力学性质大幅降低[3]。