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【摘 要】 新疆分布有白垩系、第三系海相、陆相沉积岩，多数为粉砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、以及页岩等，这些岩石在地质和工程上表现为软岩的性质，在水利、土木、建筑等工程中不可避免的会遇到各种各样的软岩。目前对软岩的研究大多只是试验性阶段，不同行业对软岩的概念还没有统一的定义。本文综合各种文献，介绍软岩的定义与工程特性，及今后研究的方向。
【关键词】 软岩；工程地质特性；崩解性；软化
1 引言
软岩，目前国内尚无统一的认识和定义，国外代表性文献中的软岩类术语有soft ground、soft formation、soft rock、weak rock等，国内文献中，与软岩有关的术语有软质岩石、软岩、软弱岩石、软弱夹层、泥化岩、风化岩等，除软弱夹层外，一般仅注出代表性岩石或某些强度指标，缺乏确切定义[1]。
关于软岩的定义，总括起来，大体上可分为描述性定义、指标化定义和工程定义3类。目前，国内普遍采用的软岩定义基本上可归于地质软岩的范畴。地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质砂岩等单轴抗压强度小于25MPa的岩石，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度在0.5～25mpa之间的一类岩石。该软岩定义用于工程实践中会出现矛盾。因此，地质软岩的定义在工程实践中存在一定的局限性，所以有些人提出了工程软岩的概念。
所谓工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。它不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，在软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质[2]。
有文献（夏佳[1]）从软岩的物质组成、结构构造、力学性质以及地学环境四部分考虑，建议将软岩定义为：主要由粘土矿物或粘粒组成的，泥状结构、碎屑结构或胶结结构为主，不连续结构面发育，力学强度低，变形模量小，亲水变形大，流变效应明显的多成因地质作用形成的自然岩石。这种定义较为全面的概括了软岩的基本概念，不仅涵盖了软岩的地质范畴，而且还涉及软岩在工程中所表现的物理力学特性。
2 软岩的分类
目前尚无统一的标准对软岩进行分类，最初煤矿巷道工程中从工程地质出发，考虑巷道围岩的松散、破碎、流变、膨胀及高地应力等基本软岩属性并结合围岩支护的难易程度进行分类。本文综合各种文献，主要有以下几种分类。
2.1按软岩构造成因分类
有的文献中把未经任何变质作用形成的软岩称为原生软岩，如粘土岩和粘土质碎屑岩及部分泥灰岩；把由于变质作用和构造作用形成的软岩称为构造软岩，如板岩、千枚岩等；把次生作用形成的软岩称为次生软岩如中强风化岩。
2.2按软岩的工程定义分类
在工程建设中，根据产生塑性变形的机理不同，将软岩分为四类，即膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。多数水电站大都位于深山峡谷中，枢纽区岸坡较陡、河谷狭窄，主要建筑物很多布置在山体之中，因此涉及到大量的地质、岩石力学问题，高应力软岩（分级指标见表1）则在西北部水利建设中成为突出的问题[3]。
3 软岩的工程地质特性
3.1软岩的物理水理性质
大量研究都表明，软岩中主要矿物成分是粘土矿物，其次是石英、长石、云母等碎屑矿物，还有一些钙、铁质胶结构或游离氧化物。由于软岩的主要物质成分的亲水性和以及内部结构的不连续面、孔隙的导水性和容水的能力等因素，使软岩具有特殊的水理性质。这些性质主要有崩解性、膨胀性、可塑性等。
目前对软岩水理性质的研究主要依靠室内试验进行，最常用的试验是软岩的崩解性试验。苏永华等[4-7]通过室内崩解性试验发现软岩浸水后所表现出来的不同崩解特征与软岩的成因、成分以及胶结状态密切相关。通常情况下，泥岩主要为泥状结构其崩解性较强，粒状碎屑结构的砂岩崩解性较弱，这也与它们泥化物含量的多少有关。曹运江[6]发现软岩泥质含量的多寡影响其崩解性，即泥质含量越多崩解性就越好，崩解速度也就越快；朱珍德等[8]研究红砂岩的膨胀力与吸水率的相关规律，认为膨胀力随着吸水率的增加而增大，并且认为控制初始含水率即6%时红砂岩吸水不会产生过大的膨胀力。赵飞[9]通过室内试验研究含水率对膨胀岩膨胀应变的影响，提出了初始膨胀含水率，低于起始含水率时膨胀应变较小。刘长武等[10]利用电子扫描镜进一步的研究泥岩遇水崩解软化的机理，从扫描图上可以看出泥岩遇水崩解前后内部结构及空隙的变化，即空隙体积和孔隙度减少，而空隙表面积增加了，从而泥岩遇水出现膨胀崩解。
3.2软岩软化的临界现象
软岩软化是水岩作用的结果，因其在软化过程中高度非线性特征的存在，使得动力学演化行为的分析变得十分困難，是当前软岩研究的难点问题，也是国际上岩石力学与工程地质学领域的前沿课题之一。刘镇等[11]将描述粉砂质颗粒特性的结构元件引入到M.Tuller、D.Or提出的黏土矿物微结构模型中，提出了软岩微观结构组合元件；在微观结构单元基础上，采用重整化群方法，建立了软岩软化的重整化模型，提出了软岩软化过程微观结构演化的临界判据。其实质是当微元的破坏概率达到某一个值时，软岩微观结构就会发生变化，软岩强度的软化程度达到这个概率时，对应着的软岩微观结构完全发生改变的临界点也即是饱水条件下软岩软化趋于稳定的临界点。软岩软化临界判据的提出对于研究软岩软化破坏有着重要的意义，它使微观结构与力学性质建立了关系。
4 小结
（1）在天然和饱水状态下，软岩具有崩解等水理性质。单轴抗压强度较低，一般在30Mpa以下。
（2）大量试验研究，黏土矿物含量的多少对软岩的水理性质起着主要的作用。此外，胶结物的成分、类型也对软岩的膨胀崩解起着重要的影响。 （3）软岩的膨胀力随着吸水率的增加而增大，达到某值时增加比较缓慢，因此控制初始含水率可以抑制膨胀力的增加。
（4）软岩因其特殊的性质，在工程施工中应采取防范措施。软岩大多在外界诱发因素下才会发生不良工程性质，因此应注意控制软岩的外界诱发条件比如水流，外界荷载等。
（5）目前对软岩的研究主要是进行的试验研究，数值模拟和软岩材料的研究还较少涉及，有些工程已经采用软岩材料填筑混凝土面板堆石坝，这样既能够保证工程的安全性，又能够节省建设成本，提高经济效益[12-13]。
参考文献：
[1]夏佳.软岩特性及判别方法[J].南京建筑工程学院学报，1994（1）：31-37.
[2]何满潮，景河海，孙晓明.软岩工程地质力学研究进展[J].工程地质学报.2000，08（01）：46-62.
[3]郑永福，曾继全.西部建设中的软岩工程问题[J].四川水力发电，2005，24（03）：27-30.
[4]苏永华，赵明华，刘晓明.软岩膨胀崩解试验及分形机理[J].岩土力学，2005，26（05）：728-732.
[5]胡博聆，王继华，赵春宏.滇中泥质粉砂岩崩解特性试验研究[J].工程勘察，2010（7）：13-17.
[6]曹运江，黄润秋等.岷江上游某水电站工程边坡软岩的崩解特性研究[J].工程地质学报，2006，14（01）：35-40.
[7]吴道祥，刘宏杰，王国强.红层软岩崩解性室内试验研究[J].岩土力学与工程学报，2010，（曾2）：4173-4179.
[8]朱珍德，邢福东，刘汉龙，王思敬.红砂岩膨胀力学特性试验研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24（04）：596-600.
[9]赵飞，董海宝.含水率对膨胀岩膨胀应变的影响研究[J].价值工程.2011，05：86.
[10]刘长武，陆士良.泥岩遇水崩解软化机理的研究[J].岩土力学，2000，21（1）：28-31.
[11]劉镇，周翠英等.软岩饱水软化过程微观结构演化的临界判据[J].岩土力学.2011，32（03）：661-666.
[12]付军，周小文.面板坝软岩料的工程特性.长江科学院院报[J]，2008，25（4）：67-72.
[13]刑皓枫，龚晓南，傅海峰.混凝土面板堆石坝软岩坝料开采填筑技术研究[J].hydropower，2004：129-136.
【关键词】 软岩；工程地质特性；崩解性；软化
1 引言
软岩，目前国内尚无统一的认识和定义，国外代表性文献中的软岩类术语有soft ground、soft formation、soft rock、weak rock等，国内文献中，与软岩有关的术语有软质岩石、软岩、软弱岩石、软弱夹层、泥化岩、风化岩等，除软弱夹层外，一般仅注出代表性岩石或某些强度指标，缺乏确切定义[1]。
关于软岩的定义，总括起来，大体上可分为描述性定义、指标化定义和工程定义3类。目前，国内普遍采用的软岩定义基本上可归于地质软岩的范畴。地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质砂岩等单轴抗压强度小于25MPa的岩石，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度在0.5～25mpa之间的一类岩石。该软岩定义用于工程实践中会出现矛盾。因此，地质软岩的定义在工程实践中存在一定的局限性，所以有些人提出了工程软岩的概念。
所谓工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。它不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，在软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质[2]。
有文献（夏佳[1]）从软岩的物质组成、结构构造、力学性质以及地学环境四部分考虑，建议将软岩定义为：主要由粘土矿物或粘粒组成的，泥状结构、碎屑结构或胶结结构为主，不连续结构面发育，力学强度低，变形模量小，亲水变形大，流变效应明显的多成因地质作用形成的自然岩石。这种定义较为全面的概括了软岩的基本概念，不仅涵盖了软岩的地质范畴，而且还涉及软岩在工程中所表现的物理力学特性。
2 软岩的分类
目前尚无统一的标准对软岩进行分类，最初煤矿巷道工程中从工程地质出发，考虑巷道围岩的松散、破碎、流变、膨胀及高地应力等基本软岩属性并结合围岩支护的难易程度进行分类。本文综合各种文献，主要有以下几种分类。
2.1按软岩构造成因分类
有的文献中把未经任何变质作用形成的软岩称为原生软岩，如粘土岩和粘土质碎屑岩及部分泥灰岩；把由于变质作用和构造作用形成的软岩称为构造软岩，如板岩、千枚岩等；把次生作用形成的软岩称为次生软岩如中强风化岩。
2.2按软岩的工程定义分类
在工程建设中，根据产生塑性变形的机理不同，将软岩分为四类，即膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。多数水电站大都位于深山峡谷中，枢纽区岸坡较陡、河谷狭窄，主要建筑物很多布置在山体之中，因此涉及到大量的地质、岩石力学问题，高应力软岩（分级指标见表1）则在西北部水利建设中成为突出的问题[3]。
3 软岩的工程地质特性
3.1软岩的物理水理性质
大量研究都表明，软岩中主要矿物成分是粘土矿物，其次是石英、长石、云母等碎屑矿物，还有一些钙、铁质胶结构或游离氧化物。由于软岩的主要物质成分的亲水性和以及内部结构的不连续面、孔隙的导水性和容水的能力等因素，使软岩具有特殊的水理性质。这些性质主要有崩解性、膨胀性、可塑性等。
目前对软岩水理性质的研究主要依靠室内试验进行，最常用的试验是软岩的崩解性试验。苏永华等[4-7]通过室内崩解性试验发现软岩浸水后所表现出来的不同崩解特征与软岩的成因、成分以及胶结状态密切相关。通常情况下，泥岩主要为泥状结构其崩解性较强，粒状碎屑结构的砂岩崩解性较弱，这也与它们泥化物含量的多少有关。曹运江[6]发现软岩泥质含量的多寡影响其崩解性，即泥质含量越多崩解性就越好，崩解速度也就越快；朱珍德等[8]研究红砂岩的膨胀力与吸水率的相关规律，认为膨胀力随着吸水率的增加而增大，并且认为控制初始含水率即6%时红砂岩吸水不会产生过大的膨胀力。赵飞[9]通过室内试验研究含水率对膨胀岩膨胀应变的影响，提出了初始膨胀含水率，低于起始含水率时膨胀应变较小。刘长武等[10]利用电子扫描镜进一步的研究泥岩遇水崩解软化的机理，从扫描图上可以看出泥岩遇水崩解前后内部结构及空隙的变化，即空隙体积和孔隙度减少，而空隙表面积增加了，从而泥岩遇水出现膨胀崩解。
3.2软岩软化的临界现象
软岩软化是水岩作用的结果，因其在软化过程中高度非线性特征的存在，使得动力学演化行为的分析变得十分困難，是当前软岩研究的难点问题，也是国际上岩石力学与工程地质学领域的前沿课题之一。刘镇等[11]将描述粉砂质颗粒特性的结构元件引入到M.Tuller、D.Or提出的黏土矿物微结构模型中，提出了软岩微观结构组合元件；在微观结构单元基础上，采用重整化群方法，建立了软岩软化的重整化模型，提出了软岩软化过程微观结构演化的临界判据。其实质是当微元的破坏概率达到某一个值时，软岩微观结构就会发生变化，软岩强度的软化程度达到这个概率时，对应着的软岩微观结构完全发生改变的临界点也即是饱水条件下软岩软化趋于稳定的临界点。软岩软化临界判据的提出对于研究软岩软化破坏有着重要的意义，它使微观结构与力学性质建立了关系。
4 小结
（1）在天然和饱水状态下，软岩具有崩解等水理性质。单轴抗压强度较低，一般在30Mpa以下。
（2）大量试验研究，黏土矿物含量的多少对软岩的水理性质起着主要的作用。此外，胶结物的成分、类型也对软岩的膨胀崩解起着重要的影响。 （3）软岩的膨胀力随着吸水率的增加而增大，达到某值时增加比较缓慢，因此控制初始含水率可以抑制膨胀力的增加。
（4）软岩因其特殊的性质，在工程施工中应采取防范措施。软岩大多在外界诱发因素下才会发生不良工程性质，因此应注意控制软岩的外界诱发条件比如水流，外界荷载等。
（5）目前对软岩的研究主要是进行的试验研究，数值模拟和软岩材料的研究还较少涉及，有些工程已经采用软岩材料填筑混凝土面板堆石坝，这样既能够保证工程的安全性，又能够节省建设成本，提高经济效益[12-13]。
参考文献：
[1]夏佳.软岩特性及判别方法[J].南京建筑工程学院学报，1994（1）：31-37.
[2]何满潮，景河海，孙晓明.软岩工程地质力学研究进展[J].工程地质学报.2000，08（01）：46-62.
[3]郑永福，曾继全.西部建设中的软岩工程问题[J].四川水力发电，2005，24（03）：27-30.
[4]苏永华，赵明华，刘晓明.软岩膨胀崩解试验及分形机理[J].岩土力学，2005，26（05）：728-732.
[5]胡博聆，王继华，赵春宏.滇中泥质粉砂岩崩解特性试验研究[J].工程勘察，2010（7）：13-17.
[6]曹运江，黄润秋等.岷江上游某水电站工程边坡软岩的崩解特性研究[J].工程地质学报，2006，14（01）：35-40.
[7]吴道祥，刘宏杰，王国强.红层软岩崩解性室内试验研究[J].岩土力学与工程学报，2010，（曾2）：4173-4179.
[8]朱珍德，邢福东，刘汉龙，王思敬.红砂岩膨胀力学特性试验研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24（04）：596-600.
[9]赵飞，董海宝.含水率对膨胀岩膨胀应变的影响研究[J].价值工程.2011，05：86.
[10]刘长武，陆士良.泥岩遇水崩解软化机理的研究[J].岩土力学，2000，21（1）：28-31.
[11]劉镇，周翠英等.软岩饱水软化过程微观结构演化的临界判据[J].岩土力学.2011，32（03）：661-666.
[12]付军，周小文.面板坝软岩料的工程特性.长江科学院院报[J]，2008，25（4）：67-72.
[13]刑皓枫，龚晓南，傅海峰.混凝土面板堆石坝软岩坝料开采填筑技术研究[J].hydropower，2004：129-136.