昔格达半成岩的工程特性室内试验研究

昔格达地层是极为典型的跨时代（N2～Q1）湖相沉积地层，广泛分布于我国西南地区各大江河流域，具半成岩结构特征，其工程特性与赋存环境尤其原位应力环境有密切联系。针对当前对半成岩的工程特性评价中，(1)常规取样试验时常忽略试样已发生的应力松弛和吸湿膨胀松弛双重作用，(2)对半成岩的界定指标太单一且定义不明确，(3)多采用常规土力学试验方法而较少从岩石力学角度进行试验研究，使得土力学与岩石力学研究有脱节，(4)对深部难以取样或难以开展现场试验的工程特性如何正确认识和评价等科学技术问题，以昔格达半成岩为代表，首先在取样制样环节尽可能避免试样受应力松弛和吸湿膨胀松弛导致原岩孔隙结构特征和物理性状改变，在此基础上以原位应力状态为初始条件开展室内试验研究，揭示原位应力环境下半成岩的工程特性，提出不同方法试验成果在实际工程的应用条件，以更好地服务于半成岩地区的基础设施建设、防灾减灾和环境保护。

本项目针对攀西地区安宁河流域、大渡河流域、金沙江流域分布的、典型跨时代（N2～Q1）昔格达地层开展室内试验研究。通过现场调查，总体查清了该类地层平面呈不连续的南北向条带状/片状分布状况、岩性条件和滑坡发生规律。综合昔格达地层形成时代、电镜扫描胶结特征和物理力学试验成果，提出昔格达地层岩土是界于软岩和硬土之间的过渡类型——半成岩。针对昔格达半成岩的工程特性与赋存环境尤其原位应力环境有密切联系，开展了控制原位环境的钢环原状试样和室内控制不同应力状态的扰动试样试验成果，揭示了控制原位环境条件(或代表赋存于地应力围压环境)下具较好的力学特性，提出除浅表风化层和昔格达滑坡等扰动土体宜采用土力学试验方法评价、而原位环境条件的未扰动岩层可采用岩石力学试验方法评价。静力学试验成果揭示控制昔格达地层失稳的关键地层是其中的泥岩(尤其是砖红色泥)，水对泥岩强度影响很大；动力学试验成果揭示，地震动荷载对昔格达地层失稳也有重要影响。大量试验较为全面地研究了昔格达各组岩性的非线性本构特性、动力本构特性和滑动面的剪切刚度特性，并建立力学参数评估拟合公式，为攀西地区昔格达地层工程建设奠定了基础，为类似半成岩的工程特性评价提供了理论依据。