凝灰岩是一种特殊性软岩,具有软岩吸水膨胀垮塌的性质,是工程建设中一个棘手的重点问题。凝灰岩快速的膨胀垮塌与其结构特征有密切的联系,本文以澜沧铅矿高膨胀凝灰岩为研究对象,以微观结构为出发点,主要从凝灰岩的物质组成成分、微观形貌特征、孔径分布特征、水岩作用微观变化、膨胀垮塌微观机理等方面,较系统的对凝灰岩的微观特征进行了实验研究。论文取得的主要成果和认识为:(1)凝灰岩膨胀垮塌的物质性基础研究:澜沧铅矿凝灰岩的矿物组成成分主要为小于2mm的粘土矿物和石英、长石以及方解石等脆性矿物,其中粘土矿物的含量均超过了50%,最多可以达到90%,且以三种常见的蒙脱石、高岭石和伊利石为主。粘土矿物的存在和含量是凝灰岩吸水膨胀垮塌的重要影响因素。(2)凝灰岩的微观结构实验研究:凝灰岩在电镜下的微观形貌主要为层片状结构,层片多呈卷曲状,卷曲层片状实为粘土矿物的微观形貌,层片卷曲增加了凝灰岩的孔隙和比表面积,促进了水的进入与反应;对凝灰岩的微观孔隙类型进行分类,认为凝灰岩的孔隙类型主要分为粒内孔、粒间孔和微裂缝三种类型;凝灰岩微观尺度下的三维孔喉配置关系可分为潜穴型、发散型、“一”字串珠型及“V”字型四种,相对发育的孔喉配置关系,为孔隙的连接贯通提供了基础。(3)凝灰岩的孔隙结构特征:通过低温氮气吸附和高压压汞实验,对凝灰岩的孔隙结构进行间接定量分析。实验表明,凝灰岩虽然外观上看着比较致密,但是其孔隙比较发育,其孔径分布主要以介孔为主,大孔次之,还含有一定量的微孔,大量发育的孔隙增加了凝灰岩的孔隙度和比表面积,为水的进入提供了途径,加速了凝灰岩的软化速度。(4)凝灰岩的膨胀垮塌机制:微观结构对凝灰岩膨胀垮塌的影响主要是微层片卷曲结构和凝灰岩多而复杂的孔结构,层片卷曲结构和凝灰岩多而复杂的孔结构,两者都提高了凝灰岩的孔隙度和比表面积,有利于水的进入和流通,加速了凝灰岩的膨胀垮塌。此外粘土矿物的强亲水作用、离子的交换作用和易溶性矿物的溶解机制也是影响凝灰岩膨胀垮塌的重要因素。