软弱夹层

岩体中那些性质软弱、有一定厚度的软弱结构面或软弱带

所谓软弱夹层，是指岩体中那些性质软弱、有一定厚度的软弱结构面或软弱带。成因上有原生沉积的、火山碎屑的、沉积变质的、层间错动和断裂破碎的、次生充填的及地下水泥化的等。

分类及结构特点

岩体内存在的层状或带状的软弱薄层。一般，软弱夹层的厚度比相邻岩层的小，力学强度和变形模量也较低，饱和抗压强度仅为干抗压强度的二分之一或更低。有些遇水崩解。按成因，软弱夹层可分为原生型和次生型两类。前者如以石英砂岩为主的岩层夹有粘土质岩层或泥岩薄层；后者为风化、溶滤作用或层间剪切及断层错动而形成的软弱夹层。在软硬相间的岩体内，往往由于岩层褶曲发生顺层错动，使软弱岩层的不同部位受破坏的程度不同而显示构造分带现象。一般可分为节理带和泥化层。泥化层又可进一步划分为劈理揉褶带、泥化带和错动泥化面。软弱夹层每一部分的结构、致密程度、天然含水量、孔隙度、塑性指数及力学强度等均有所不同。

处理方法

软弱夹层的厚度较薄．遇水易软化或泥化，使抗剪强度降低，不利于坝体的抗滑稳定，特别是连续、倾角小于30。的软弱夹层．更为不利。

对埋藏较浅的软弱夹层，多用明挖置换的方法，将夹层挖除，回填混凝土。对埋藏较深的软弱夹层，应根据夹层的埋深、产状、厚度、充填物的性质，结合工程的具体情况采用不同的处理措施：

①在坝踵部位做混凝土深齿墙，切断软弱夹层直达完整基岩，当夹层埋藏较浅时，此法施工方便，工程量不大，且有利于坝基防渗，使用得较多；

②对埋藏较深、较厚、倾角平缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土塞。

成因

以积石峡坝址为例，积石峡坝址白垩系下统红色岩层属陆相碎屑岩建造湖盆边缘沉积相，碎屑颗粒偏粗，但也有细粒夹层，粗细相间。成岩后岩性岩相变化较大，随沉积韵律的变化，层间细粒成为泥铁质粉砂岩和含黏土质粉砂岩薄层。这些薄层黏粒含量高，质地软弱，具膨胀和崩解特性，它们与上、下层分布的砂岩、砾岩组成了软硬相间的层状岩体。在构造变动中，夹层因其抗剪强度较低，是层间剪切的主要部位。层间的碾磨错动，为后期的地下水和风化等外营力的长期作用提供了条件。母岩中的黏土矿物、黏粒在地下水作用下，富集在经剪切扩容的夹层中形成了层间泥质物，连同挤压破碎的岩屑一起构成了积石峡坝区白垩系地层中的软弱夹层。其基本特点是破碎程度较高，普遍具有一定的黏土颗粒和一定的天然含水量。

相关研究

存在软弱夹层的工程，工程地质勘察的主要任务是查清软弱夹层的层位、分布，夹层类型及延伸范围。夹层的物理力学性质，水理性质。它与一般的岩石物理力学特性的研究不同的是，软弱夹层除常规的项目外，还要根据夹层的性质及工程的运用情况，研究其长期强度（流变特性）．在库水作用下的渗透稳定性。物理力学及化学性质在长期渗流作用下的演变趋势等。

大量的工程实践表明，软弱夹层的工程地质研究是一项复杂而困难的工作，原因在于：对坝基和边坡稳定起控制作用的平缓软弱夹层常常位于河床下或山坡岩体深处，没有足够的露头提供研究；软弱夹层的厚度很薄，性状很差，且岩性岩相变化很大，依靠常规小口径钻探很难提供准确和足够的信息，而重型勘探（平洞、竖井、大口径钻孔）的数量有限，难以满足做出准确结论的需要；软弱夹层的物理力学性质尤其是抗剪强度指标对建筑物设计至关重要。而这些指标的取得主要依赖大型现场原位试验，而这是一项极其困难的工作。例如亭子口和小南海两水利枢纽，为了取得坝基下软弱夹层的力学性质和抗渗透变形的资料。不得不打竖井至河床下再打平洞进行原位试验，条件极其困难艰苦，数量也只能是很有限的。因此软弱夹层常常作为重大工程地质问题列为专题，进行深入细致的勘察研究。

通过对长江葛洲坝水利枢纽和黄河小浪底水利枢纽的坝基和岸坡岩体内软弱夹层的微观结构及力学试验研究发现，泥化带内错动泥化面的抗剪指标最低，其原因是由于片状粘土矿物近似平行于错动泥岩面的定向排列所致。坝基岩体内如有软弱夹层，会影响坝基岩体的抗滑稳定性。河谷谷坡或道路边坡岩体内存在软弱夹层，往往会导致斜坡崩滑失稳。软弱夹层的厚度，层面的起伏差和粗糙度，对其力学性能影响较大。一般取流变起始强度作为软弱夹层的抗剪强度值。这个值相当于屈服强度，约为其峰值强度的80%。

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