随着我国基础建设的高速发展,广西、云南、贵州等地的高速公路和工程建设中出露了大量含有炭化有机质的黑色或灰黑色粘土岩,这些岩石统称为炭质岩,它们具有露天易风化、吸水易软化、受扰动遇水易崩解等难治理的工程特性,特别是炭质岩边坡工程问题,炭质岩边坡在刚开挖时,炭质岩强度较高,边坡稳定性较好,随着日照和雨水的侵蚀,炭质岩崩解软化,强度降低,边坡稳定性逐渐降低,易引发安全事故。对于炭质岩边坡锚固措施的研究尚不成熟,因此本文以广西柳州片区(LZ1、LZ2)、河池片区(ND、ZL)和白色片区(BS)采集的5种岩样为研究对象,通过室内试验研究了不同类型炭质岩的崩解性差异,设计并试验研究了不同类型炭质岩与不同强度砂浆锚固段的抗剪特性,取得了一定研究成果,对相关的工程项目具有重要的理论支撑和指导意义。首先通过查阅大量文献,分析总结了国内外针对炭质岩物理力学性质和炭质泥岩边坡工程处理措施的相关成果,为本文提供了研究思路。然后分析了广西地区炭质岩的分布特征以及柳州片区、河池片区和白色片区的炭质岩工程地质特征,并进行现场完整性取样,开展了物理力学特性试验和室内崩解性试验。最后结合炭质岩的特殊性质,设计并进行了炭质岩与砂浆锚固段的抗剪强度试验,分析了炭质岩与不同强度砂浆,不同炭质岩与相同强度砂浆以及不同养护时间下炭质岩与砂浆锚固段的剪切位移曲线,并对不同的剪切破坏现象探究破坏机理。主要结论如下:1)炭质岩试样的密度不高,平均值为2.5 g/cm~3,含水率在0.29%-4.54%之间,分析了5种炭质岩的化学元素组成,主要化学元素含有Si、Al、Fe、Ca和K等,其中元素Si的含量最高,在50%以上,其次是元素Al,在13%-31%之间。岩样含有大量的石英矿物,含其次为粘土矿物伊利石,含量在15%-30%之间,但LZ1岩样不含有伊利石,却含有28%的高岭石。2)不同的炭质岩展现出不同的崩解特性,经过6次室内干湿循环后,炭质岩岩样大致崩解趋于完成,耐崩解等级最高的为编号ZL和ND的炭质,其次为编号LZ1和LZ2的炭质岩试样,耐崩解性最弱的为BS的炭质岩试样。通过对比分析编号BS与编号ND岩样的崩解性,发现炭质岩的崩解性强弱不仅由岩石内粘土成分及其含量决定,还与岩石的结构特点息息相关。3)炭质岩的总有机碳含量与炭质岩的密度表现出负相关关系,与其含水率呈正相关关系,从趋势上可以判断,炭质岩的耐崩解性指数与总有机碳含量呈现一定的负相关关系。4)炭质岩样与不同强度砂浆锚固段的黏聚力c值均小于1 Mpa,内摩擦角~?的数值离散度虽然较高但数值都低。锚固段的粗糙度一定时,大部分破坏面在炭质岩与砂浆的胶结面处,也有部分在强度较弱的炭质岩中,锚固段的抗剪强度接近炭质岩的抗剪强度。5)当不同炭质岩与砂浆锚固时,在不同法向应力作用下,M25砂浆和M35砂浆与编号ZL的炭质岩锚固段抗剪强度高,M30砂浆与编号LZ2的炭质岩锚固段抗剪强度高。结合其基本物理特性,发现锚固段抗剪强度高的岩石结构比较紧密、孔隙和裂隙较少,其中粘土矿物含量不高,岩样本身的强度相比其他岩样较高,不容易发生剪切破坏。6)不同养护时间下的砂浆与炭质岩锚固段的抗剪特性有所差别,试验结果中锚固段养护28天的强度大于养护7天的,同时也出现养护7天的强度大于养护28天的现象。这种现象并不因试验误差偶然出现。导致这种现象的原因是:一水泥的水化硬化是一个长期的过程,不同养护时间下,砂浆与炭质岩胶结面处水化物胶结的程度不同,网状结构的致密程度不同,导致胶结面的强度不同,二是在剪切试验试样的制作过程中,炭质岩截面需要长时间的接触到水,炭质岩表面的黏土矿物伊利石与水发生作用产生不均匀膨胀使其内部逐渐发生膨胀破碎,最终大部分沿层理结构部位破碎。这两方面原因影响了锚固段抗剪强度。