“滇中红层”软岩主要指滇中红层中的泥岩、粉砂质泥岩、等泥质岩类,这类岩石因为其成岩作用差,内部富含泥质,常表现出较差的工程地质特性:(1)强度较低,在实际工程中则表现出较差的抗滑能力和承载能力;(2)变形模量小,易产生较大的变形,反应在工程实际上则表现出:隧道围岩变形大,地基易发生沉降变形等;(3)流变效应明显,长期强度一般为单轴抗压强度的70%,在工程实际中若没有充分考虑这一特性,最终可能会影响工程的长期运营;(4)水岩作用强烈,岩石的工程地质特性会受水岩作用的强烈影响,继而影响工程的施工难度以及运营稳定性。但目前对滇中红层软岩的水-岩作用机理并没有专门系统的研究,并且也没有系统的研究过水岩作用对滇中红层时效性变形特性的影响。基于此本文拟通过研究滇中红层的水岩作用机理,从理论上解释水岩作用对滇中红层软岩的影响程度,以及影响因素,进而研究水岩作用对岩石时效性变形的特性,为滇中红层地区的工程建设以及工程运营提供指导依据。本文从以下几个方面系统的研究滇中红层软岩的水岩作用机理以及时效性变形特性:1、滇中红层软岩的主要地层以及主要岩性。滇中红层中的软岩的沉积相多为靠近盆地中心的浅湖相,如西段的张河组、普昌河组、妥甸组等;而随着其沉积环境逐渐过度为河流相,软岩的含量也就越来越少,最后过度成为砂岩夹泥岩或者全砂岩等中硬岩或者硬岩。这样的沉积环境造成了滇中红层软岩的岩性主要以泥岩或粉砂质泥岩等泥质岩类为主。2、滇中红层软岩的主要矿物组成以及红层软岩的主要工程特性。岩石的性质主要由岩石的矿物组成以及岩石的结构所控制,通过研究滇中红层软岩的矿物组成和工程地质特性,得到红层软岩的组成、物理力学性质以及变形特性,继而为研究水岩作用对红层软岩工程地质特性的影响打下基础。3、研究滇中红层软岩水岩作用的表现形式。通过研究滇中红层软岩的水-岩特性试验得出,水岩作用下滇中红层软岩主要表现为岩石的崩解、岩石的膨胀以及岩石的软化。在此基础上研究滇中红层软岩水-岩作用剧烈程度的分级,通过研究红层软岩水-岩作用的强烈程度的分级标准,进而判断软岩水-岩作用的强烈程度,进一步指导该类岩石地区的设计、施工以及运营。4、研究滇中红层软岩的崩解性分级标准。此前关于崩解性的分级标准只考虑了软岩的耐崩解指数,并没有系统的考虑软岩崩解的速度,以及软岩崩解的程度。本文通过修正ISRM推荐的分级标准,将软岩的崩解速率,崩解程度,以及崩解的时间效应进行综合考虑,最终得出一套适用于滇中红层软岩地区的耐崩解性分级标准。5、研究滇中红层软岩的膨胀性分级标准。此前关于岩石膨胀性的分级标准的指标多为间接指标和变形指标,这类指标并不能很好的服务于工程设计以及工程施工,而本文在这些分级指标的基础上,引入了软岩的膨胀力指标。作为膨胀性的直接指标,膨胀力能很好的反映出岩石的膨胀特性,并且根据膨胀力的大小能很好的进行优化设计和施工。6、研究滇中红层长期软化效应。此前关于滇中红层软化性的研究仅仅停留在岩石的软化系数层面,并没有考虑水-岩作用的时间效应。红层软岩作为本次滇中红层地区引水隧道的隧道围岩,必然处于长期饱水的环境,所以仅仅考虑岩石的软化效应是不够的,基于此本文创新的研究了滇中红层软岩软化性的时间效应,得出红层软岩长期饱水作用下强度的变化规律。7、研究滇中红层软岩水-岩作用的影响因素。此前关于岩石水-岩作用的影响因素是针对不同的水-岩作用表现形式单独研究的,并没有系统的考虑水岩作用的影响因素。本文首次将滇中红层水-岩作用作为一个系统来考虑其影响因素,并且首次提出滇中红层水-岩作用的实质是岩石内部空隙率的变化。岩石内部孔隙率增长的过程,滇中红层软岩主要表现出软化和膨胀的特性,当岩石内部的空隙率增长超过极限时,岩石则表现软岩崩解的性质;而影响岩石孔隙率变化的主要是岩石的矿物组成和岩石本身的结构。8、研究滇中水-岩特性之间的关系。此前的研究注重岩石水-岩特性本身,并没有考虑水岩特性之间的关系。本文通过研究滇中红层软岩水-岩特性之间的相关性,得到了滇中红层软岩水-岩特性之间的关系,滇中红层软岩的软化性以及膨胀性属于水岩作用的发展阶段,在这一阶段水岩作用使得岩石内部的连接减少,孔隙率增大,与此同时,岩石内部的黏土矿物膨胀,裂隙充水扩展使得岩石的体积增大表现出膨胀性;当岩石内部的连接力不能克服岩石的膨胀压力时,岩石则散体破碎,表现出崩解性,所以岩石的崩解是滇中红层软岩水岩作用的最终形式。9、研究滇中红层软岩的饱水长期强度,此前关于滇中红层软岩的长期强度研究停留在自然条件下的流变试验研究,并没有研究饱水作用下的流变特性,因为软岩易崩解,研究其饱水流变困难。本文克服这一困难,研究滇中红层软岩的饱水长期流变,首次得到了滇中红层软岩的饱水长期强度,以及本构关系,为后续的研究奠定基础。