軟弱夾層

所謂軟弱夾層，是指岩體中那些性質軟弱、有一定厚度的軟弱結構面或軟弱帶。成因上有原生沉積的、火山碎屑的、沉積變質的、層間錯動和斷裂破碎的、次生充填的及地下水泥化的等。

基本介紹

• 中文名：軟弱夾層
• 外文名：soft rock strata
• 學科：地質工程
• 特點：岩體記憶體在的層狀的軟弱薄層
• 分別可以：原生型和次生型
• 處理方法：明挖置換等

分類及結構特點

岩體記憶體在的層狀或帶狀的軟弱薄層。一般，軟弱夾層的厚度比相鄰岩層的小，力學強度和變形模量也較低，飽和抗壓強度僅為乾抗壓強度的二分之一或更低。有些遇水崩解。按成因，軟弱夾層可分為原生型和次生型兩類。前者如以石英砂岩為主的岩層夾有粘土質岩層或泥岩薄層；後者為風化、溶濾作用或層間剪下及斷層錯動而形成的軟弱夾層。在軟硬相間的岩體內，往往由於岩層褶曲發生順層錯動，使軟弱岩層的不同部位受破壞的程度不同而顯示構造分帶現象。一般可分為節理帶和泥化層。泥化層又可進一步劃分為劈理揉褶帶、泥化帶和錯動泥化面。軟弱夾層每一部分的結構、緻密程度、天然含水量、孔隙度、塑性指數及力學強度等均有所不同。

處理方法

軟弱夾層的厚度較薄．遇水易軟化或泥化，使抗剪強度降低，不利於壩體的抗滑穩定，特別是連續、傾角小於30^。的軟弱夾層．更為不利。

對埋藏較淺的軟弱夾層，多用明挖置換的方法，將夾層挖除，回填混凝土。對埋藏較深的軟弱夾層，應根據夾層的埋深、產狀、厚度、充填物的性質，結合工程的具體情況採用不同的處理措施：

①在壩踵部位做混凝土深齒牆，切斷軟弱夾層直達完整基岩，當夾層埋藏較淺時，此法施工方便，工程量不大，且有利於壩基防滲，使用得較多；

②對埋藏較深、較厚、傾角平緩的軟弱夾層，可在夾層內設定混凝土塞。

成因

以積石峽壩址為例，積石峽壩址白堊系下統紅色岩層屬陸相碎屑岩建造湖盆邊緣沉積相，碎屑顆粒偏粗，但也有細粒夾層，粗細相間。成岩後岩性岩相變化較大，隨沉積韻律的變化，層間細粒成為泥鐵質粉砂岩和含黏土質粉砂岩薄層。這些薄層黏粒含量高，質地軟弱，具膨脹和崩解特性，它們與上、下層分布的砂岩、礫岩組成了軟硬相間的層狀岩體。在構造變動中，夾層因其抗剪強度較低，是層間剪下的主要部位。層間的碾磨錯動，為後期的地下水和風化等外營力的長期作用提供了條件。母岩中的黏土礦物、黏粒在地下水作用下，富集在經剪下擴容的夾層中形成了層間泥質物，連同擠壓破碎的岩屑一起構成了積石峽壩區白堊系地層中的軟弱夾層。其基本特點是破碎程度較高，普遍具有一定的黏土顆粒和一定的天然含水量。

相關研究

存在軟弱夾層的工程，工程地質勘察的主要任務是查清軟弱夾層的層位、分布，夾層類型及延伸範圍。夾層的物理力學性質，水理性質。它與一般的岩石物理力學特性的研究不同的是，軟弱夾層除常規的項目外，還要根據夾層的性質及工程的運用情況，研究其長期強度（流變特性）．在庫水作用下的滲透穩定性。物理力學及化學性質在長期滲流作用下的演變趨勢等。

大量的工程實踐表明，軟弱夾層的工程地質研究是一項複雜而困難的工作，原因在於：對壩基和邊坡穩定起控制作用的平緩軟弱夾層常常位於河床下或山坡岩體深處，沒有足夠的露頭提供研究；軟弱夾層的厚度很薄，性狀很差，且岩性岩相變化很大，依靠常規小口徑鑽探很難提供準確和足夠的信息，而重型勘探（平洞、豎井、大口徑鑽孔）的數量有限，難以滿足做出準確結論的需要；軟弱夾層的物理力學性質尤其是抗剪強度指標對建築物設計至關重要。而這些指標的取得主要依賴大型現場原位試驗，而這是一項極其困難的工作。例如亭子口和小南海兩水利樞紐，為了取得壩基下軟弱夾層的力學性質和抗滲透變形的資料。不得不打豎井至河床下再打平洞進行原位試驗，條件極其困難艱苦，數量也只能是很有限的。因此軟弱夾層常常作為重大工程地質問題列為專題，進行深入細緻的勘察研究。

通過對長江 葛洲壩水利樞紐和黃河 小浪底水利樞紐的壩基和岸坡岩體內軟弱夾層的微觀結構及力學試驗研究發現，泥化帶內錯動泥化面的抗剪指標最低，其原因是由於片狀粘土礦物近似平行於錯動泥岩面的定向排列所致。壩基岩體內如有軟弱夾層，會影響壩基岩體的抗滑穩定性。河穀穀坡或道路邊坡岩體記憶體在軟弱夾層，往往會導致斜坡崩滑失穩。軟弱夾層的厚度，層面的起伏差和粗糙度，對其力學性能影響較大。一般取流變起始強度作為軟弱夾層的抗剪強度值。這個值相當於屈服強度，約為其峰值強度的80%。