川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究.pdf

引文格式：李祥，吴瑞安，郭长宝，等.川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究J.西北地质，2024，57（2）：262274.DOI：10.12401/j.nwg.2023164Citation：LI Xiang，WU Ruian，GUO Changbao，et al.Engineering Geological Characteristics of Xigeda Formation Clay-stone in Luding County,Western SichuanJ.Northwestern Geology，2024，57（2）：262274.DOI：10.12401/j.nwg.2023164川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究李祥1,2，吴瑞安1,3，*，郭长宝1,3，倪嘉伟1，王炀1,3，李彩虹1，宋德光1（1.中国地质科学院地质力学研究所，北京100081；2.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉430074；3.自然资源部活动构造与地质安全重点实验室，北京100081）摘要：昔格达地层作为一类特殊的半成岩，具有“见风成粉，遇水成泥”的特性，是工程地质问题与地质灾害的良好孕生载体。以川西泸定海子坪昔格达地层黏土岩为研究对象，通过 X 射线衍射、电镜扫描、现场与室内岩土测试，分析了其物质组成、微观结构及力学特性，重点研究水作用下其物理力学性质的变化规律，并与其他地区昔格达地层工程地质特性进行比较分析。研究表明：海子坪昔格达地层黏土岩主要成分为粉细砂、黏土等细粒物质，由薄层黄色和灰色的黏土岩互层产出，具有近水平层理构造。黄色和灰色黏土岩的物质组成相同，但占比不同，黄色黏土岩的黏粒含量比灰色黏土岩高约 12%，方解石含量少约 10%，黄色黏土岩的结构更为致密，黏 粒 间 胶 结 作 用 更 强。海 子 坪 昔 格 达 地 层 黏 土 岩 现 场 实 测 渗 透 系 数为 3.621047.34104 cm/s，介于其他地区昔格达地层的黏土岩类砂岩类之间，这与其天然节理发育、受扰动极易开裂的特性密切相关。黄、灰色黏土岩的黏聚力均随含水率增加而降低，且含水率越高，降幅越大，内摩擦角与含水率的关系则表现有所不同。不同地区昔格达地层的力学特性对含水率变化的敏感性具有明显差异，其中泸定海子坪昔格达地层黏土岩的水敏性最为显著。关键词：昔格达地层；黏土岩；微观结构；工程地质特性；川西地区中图分类号：P588文献标志码：A文章编号：1009-6248（2024）02-0262-13Engineering Geological Characteristics of Xigeda FormationClaystone in Luding County,Western SichuanLI Xiang1,2，WU Ruian1,3，*，GUO Changbao1,3，NI Jiawei1，WANG Yang1,3，LI Caihong1，SONG Deguang1（1.Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100081,China；2.Engineering College,China University ofGeosciences(Wuhan),Wuhan 430074,Hubei,China；3.Key Laboratory of Active Tectonics and Geological Safety,Ministry of NaturalResources,Beijing 100081,China）Abstract：The Xigeda Formation is a special semi-diagenetic,which has the characteristics of wind-inducedpowder,water-induced mud,and is a good carrier for engineering geological problems and geological hazards.收稿日期：2023-04-24；修回日期：2023-08-25；责任编辑：贾晓丹基金项目：国家自然科学基金项目“构造缝合带蚀变软岩强度劣化效应及其对巨型滑坡的控滑机理”（42207233），中国地质调查局项目“全国重大工程地质安全风险区划与综合评价”（DD20221816），国家重点研发计划项目课题“地质灾害云-端协同智能预警系统构建与示范应用”（2021YFC3000505）联合资助。作者简介：李祥（1997），男，硕士研究生，从事工程地质与地质灾害方面的研究。Email：。*通讯作者：吴瑞安（1991），男，博士，副研究员，从事工程地质与地质灾害方面的研究。Email:。第 57 卷 第 2 期西 北 地 质Vol.57No.22024 年（总 234 期）NORTHWESTERN GEOLOGY2024（Sum234）In this study,the yellow and gray claystone of the Xigeda Formation in Haiziping Village,Luding County,west-ern Sichuan was investigated.Its material composition,microstructure,and mechanical properties were ana-lyzed by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),field and laboratory geotechnical tests.The variation law of its physical and mechanical properties under the action of water is emphasized,and the en-gineering geological characteristics of the Xigeda Formation are compared and analyzed with those in other re-gions.Based on the above research,some conclusions are as follows.The Xigeda Formation claystone inHaiziping Village is mainly composed of fine sand,clay,and additional fine-grained materials.It is produced byyellow and gray thin layers interbedding and has a horizontal lamination structure.Yellow and gray claystonehave the same material composition,but material proportions are different.The clay content of yellow claystoneis 12%higher than that of gray claystone,and the calcite content is 10%inferior.The microstructure of yellowclaystone is denser and cemented with clay particles more strongly.The permeability coefficient measured onthe site of Xigeda Formation claystone in Haiziping Village is 3.627.34104 cm/s,which is between clay-stones and sandstones in Xigeda Formation in other regions.The characteristic of its permeability is closely re-lated to the development of natural joints and the characteristic of cracks that is susceptible to disturbance.The cohesion of yellow and gray claystone decreased with the increase of moisture content,and the higher themoisture content,the greater the decline,but the relationship between internal friction angle and moisture con-tent was different.The mechanical properties of the Xigeda Formation in different regions and lithology haveobvious differences in sensitivity to moisture content changes,among which the mechanical property weaken-ing by the water of the Xigeda Formation claystone in Haiziping Village,Luding County is the most significant.Keywords：Xigeda Formation；claystone；microstructure；engineering geological characteristics；WesternSichuan昔格达地层（NQx）是出露于中国西南地区的典型晚新生代地层，以四川省盐边县红格乡昔格达村命名，主要分布在金沙江、大渡河、安宁河等干流和支流河谷、断裂谷以及侵蚀洼地中（蒋复初等,1999;Kong etal.,2009;Deng et al.,2020;施云云,2020）（图 1）。昔格达地层主要由黏土、粉砂和细砂等细粒组分构成，具有水平层理构造，是一种介于土体与岩体之间的特殊地质体，大多数学者将其归为半成岩（刘惠军等,2004;徐则民等,2011;Du et al.,2020）。该套地层具有不良的工程地质特性，是工程地质问题和地质灾害的有利孕生载体（陈林等,2015;Ding et al.,2017;Xue et al.,2018;周平等,2020）。例如，成昆铁路在隧道施工穿越昔格达地层时，隧道发生拱顶沉降、基地下沉、局部浸湿失稳、边坡滑塌等问题（Zhou et al.,2021）；四川汉源中海村昔格达地层滑坡中断了 S360 省道，造成 7 人死亡 2 人失联和 8 栋民房被毁（徐奕梓等,2022）。目前，已有不少学者对中国四川渡口、攀枝花、西昌、冕宁、汉源、云南寨子村等西南地区的昔格达地层的物质组成、微观结构、物理力学特性等方面开展了大量研究，研究结果表明：不同地区昔格达地层矿物组成与成分差异性较大，反映出不同地区昔格达地层沉积环境、物源及形成时代等存在差异（王思敬等,1990;李小泉,1996;孟庆会,2011）。昔格达地层黏土岩具有较强胶结结构特征，遇水强度陡然下降的原因之一是土体内黏土矿物结构被破坏（Du et al.,N0 25 km昔格达地层大渡河岷江雅江成都泸定汉源康定雅砻冕宁乐山宜宾普雄江雅江 西昌金沙江昭通米易攀枝花寨子村中江街布托禄劝撒营盘吴摆渡研究区域图1昔格达地层分布示意图Fig.1Distribution of Xigeda Formation第 2 期李祥等：川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究263 2020;Yang,2021;Fu et al.,2022;卢 志 鹏 等,2022）。昔格达地层水理特性与其黏粒含量有着密切关系，黏粒含量越高，其液限越大，抗渗性越好（彭盛恩,1986;孟庆会,2011）。天然条件下昔格达地层具有良好的自稳性，受水影响显著，当含水率超过敏感界线时，强度陡然衰减（彭盛恩,1986;文丽娜等,2005;张威等,2011;安少鹏等,2013;周罕等,2014;Du et al.,2020）。相比川南、攀西等地区的昔格达地层而言，关于川西泸定地区昔格达地层工程地质特性的研究鲜有报道。笔者以四川省泸定县海子坪昔格达地层黏土岩为研究对象，基于 XRD 测试、电镜扫描等测试，分析其物质组成和微观结构特征；通过现场渗透试验、室内力学试验，研究其水理特性与力学特性，并与国内其他地区昔格达地层对比分析，对深化川西地区昔格达地层研究与支撑当地防灾减灾具有一定参考价值。1川西泸定昔格达地层发育特征四川省泸定县海子坪地处大渡河右岸，共发育七级阶地，昔格达地层发育于 T3 阶地以上，出露厚度约440 m，为国内现今发现的昔格达地层沉积最厚的剖面（图 2、图 3）。以昔格达地层为基座的 T4T7 阶地，拔河高度分别为 770 m、820 m、880 m、930 m。在大渡河河谷处发现 T1T3 阶地，拔河高度分别为 10 m、50 m、100 m，其中 T4 与 T3 阶地相对高差达 670 m。泸定县城甘草村干海子小海子海子坪大渡河木角沟SS02S03N0250 mS1地层出露点渗透试验点现场取样点康定泸定343760707556372920 km0 10石棉汉源海子坪二郎山贡嘎山大渡河NH=1 800 mH=2 225 mH=1 300 m图2泸定海子坪昔格达地层分布图（影像据 Google Earth）Fig.2Distribution of Xigeda formation in Haiziping village,Luding county(Image from Google Earth)海子坪昔格达地层由黄色和灰色两种黏土岩互层产出（图 4），该套地层底部发育一定厚度的角砾与碎块石层，与下伏基岩呈角度不整合接触。受构造运动 影 响，昔 格 达 地 层 整 体 向 西 倾 斜，倾 角 约 为1020，局部可达 30左右（蒋复初等,1999）。受植被、风化剥蚀、人类工程活动等因素影响，海子坪昔格达地层露头条件连续性较差，仅在小海子、干海子等多处零星出露。现场调查发现，该套地层中发育较多的浅层滑坡和坡面泥流。在强降雨条件下，部分滑坡失稳后可能顺着沟道运动，并迅速转化为泥石流，对沟口造成一定危害（宋德光等,2023）。0T1T2T3T4T5T6T7SE角砾、碎块石大渡河砂砾、卵砾石昔格达组花岗闪长岩高程(m)5 km2 3002 2002 1002 0001 9001 8001 7001 6001 5001 400取样点图3大渡河海子坪河流阶地剖面图Fig.3Terrace profile of Dadu River in Haiziping Village264西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年在昔格达地层的成因机制方面，目前已提出的主要有冰湖沉积、断陷湖泊沉积、堰塞湖沉积、泛湖期大湖沉积、山间盆地等（蒋复初等,1999;陈智梁等,2004;王书兵等,2006;王萍等,2011;施云云,2020;罗璐,2021），泸定海子坪昔格达地层的成因机制主要有断陷盆地成因和堰塞湖成因两种认识（蒋复初等,1999;陈智梁等,2004）。野外调查表明，大渡河流域泸定-得妥段大型-巨型古滑坡较为发育，且多具有历史堵江特征（吴俊峰等,2011;Wu et al.,2019），因而认为泸定海子坪昔格达地层极有可能是古滑坡堰塞湖沉积物。在其形成年代学研究方面，不同学者采用古地磁、光释光、ESR、宇生核素等多种测年技术测得的年龄跨度较大（蒋复初等,1999;王书兵等,2006;王萍等,2011;施云云,2020;罗璐,2021）（表 1）。表 1 泸定海子坪昔格达地层测年方法及结果统计Tab.1The dating methods and statistical results of the Xigedaformation in Haiziping village,Luding county测年方法测试年龄（Ma）数据来源古地磁4.202.60蒋复初等（1999）、王书兵等（2006）光释光1.781.13罗璐（2021）ESR0.700.40王萍等（2011）宇生核素1.040.53施云云（2020）2矿物成分与微观结构 2.1矿物成分分析在泸定海子坪 T4T6 阶地出露的昔格达地层中分别采集黄色和灰色黏土岩样品（图 4），并开展 X 衍射测试（XRD）和电镜扫描（SEM）等测试，分析其矿物成分和微观结构。结果表明，两种土样的矿物成分相同，均以石英和黏土矿物为主，含少量斜长石、方解石、钾长石、菱铁矿和角闪石等矿物（图 5，图 6）。各矿物占比明显不同，黄色黏土岩中的黏土矿物含量比灰色黏土岩高 12%，方解石含量少 10%，表明黄色黏土岩沉积时期风化作用更强烈，处于暖湿气候环境（罗运利等,1998）。此外，黄色和灰色黏土岩中黏土矿物成分均以伊利石为主，占比分别高达 93%和 89%，蒙脱石和绿泥石含量较少（表 2）。2.2微观结构特征与分析根据黄、灰色黏土岩天然状态下的 SEM 图像可知，黄色黏土岩结构较致密，成分主要为碎屑岩颗粒和填充物。碎屑岩颗粒以石英为主，粒径 1025 m，沿碎屑岩颗粒边缘分布自生黏土矿物集粒。填充物以伊利石和胶结物为主，含少量绿泥石。伊利石呈片状镶嵌于碎屑粒间孔隙，粒径 36 m，绿泥石呈叶片状附着于碎屑岩颗粒边缘。胶结物为黏土矿物黏结，主要表现为填充于粒间孔隙的绒状、针状结构（图 7）。灰色黏土岩结构松散，孔隙和微小裂隙较发育，成分主要为粉砂粒碎屑和片状黏土矿物，粉砂粒碎屑以石英为主，粒径 515 m。片状黏土矿物主要为伊利石，粒径 58 m，黏土矿物颗粒间胶结作用较弱，主要呈片状填充于粒间孔隙（图 8）。基于 Image-Pro Plus（IPP）图像分析软件，对黄、灰色黏土岩的微观结构进行定量研究。考虑到 SEM 图 baca.昔格达组地层取样剖面；b.黄色土样；c.灰色土样图4昔格达地层出露及取样剖面Fig.4Xigeda Formation developmental characteristics and sampling profile第 2 期李祥等：川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究265 像超过一定放大倍数后存在“失真”现象（梁坤,2021），选 取 放 大 1 500 倍 的 SEM 图 像 进 行 分 析（图 9、图 10）。根据测量等效孔径（d）范围，将土样的微观孔隙分成 4 种孔隙类型：大型孔隙（d4 m）；中型 孔 隙（1 m d 4 m）；小 型 孔 隙（0.4 md1 m）；微型孔隙（d0.4 m）。结果表明，黄、灰色土样中微观孔隙随机独立分布，连通率较低，灰色黏土岩微观孔隙更为发育（图 9b，图 10b）。黄、灰色黏土岩微观孔隙均以微、小型孔隙为主，中型孔隙次之，大型孔隙并不发育（表 3），反映出泸定海子坪昔格达地层静水沉积环境良好，后期受环境动力的扰动影响较小。黄、灰色黏土岩的微观结构孔隙丰度（C）分布范围具有较高相似度，孔隙丰度（C）在各个区间都有分布，但主要集中在 0.20.5 与 0.80.9 这两个区间内（图 11）。可见泸定海子坪昔格达地层黄、灰色黏土岩的微观孔隙结构均以扁圆状居多，等轴型次之，长条型最少。ab2 5002 0001 5001 0005000强度(a.u.)05101520253035404550552()正长石正长石石英方解石菱铁矿斜长石 斜长石黏土矿物正长石石英方解石菱铁矿斜长石黏土矿物2%32%8%10%3%45%a.XRD 分析谱图；b.矿物成分及含量图5黄色黏土岩 XRD 测试分析Fig.5XRD analysis of yellow claystone sample b3 0002 5002 0001 5001 0005000强度(a.u.)05101520253035404550552()a正长石正长石正长石角闪石石英石英方解石方解石方解石菱铁矿斜长石斜长石斜长石黏土矿物黏土矿物4%18%12%2%44%20%a.XRD 分析谱图；b.矿物成分及含量图6灰色黏土岩 XRD 测试分析Fig.6XRD analysis of gray claystone sample 表 2 黄色和灰色黏土岩黏土矿物分析结果Tab.2Test results of clay minerals of yellow and gray claystone samples序号样品类型黏土矿物检测结果（%）蒙脱石S伊蒙混层I/S伊利石It高岭石K绿泥石CI/S混层比（%S）1黄色黏土岩39342灰色黏土岩5896266西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年 3昔格达地层工程地质特性研究 3.1基本物性根据土工试验方法标准（GBT 50123-2019），对黄、灰色黏土岩进行了一系列岩土体物理性质测试。结果表明，黄、灰色黏土岩基本物性指标较为接近（表 4），其中黄色黏土岩塑性指数为 7.814.2，灰色黏土岩塑性指数为 8.412.9，均属粉土亚黏土。依照水利水电工程注水试验规程（SL 345-ab碎屑岩颗粒针状附着绒状附着粒间孔隙叶片状填充片状黏土矿物黏土矿物集粒005 m4 ma.1 500 倍；b.3 000 倍图7黄色黏土岩 SEM 图像Fig.7SEM image of yellow claystone sample 粉砂粒碎屑镶嵌状结构断面裂隙ab005 m4 ma.1 500 倍；b.3 000 倍图8灰色黏土岩 SEM 图像Fig.8SEM image of gray claystone sample ab05 ma.SEM 图像（1 500 倍）；b.二值化图像（白色为孔隙）图9黄色黏土岩 SEM 图像和二值图像Fig.9SEM image and binary image of yellow claystone sample第 2 期李祥等：川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究267 2007），在海子坪上多处昔格达地层出露点开展试坑原位双环注水渗透试验（图 2），测得的渗透系数为3.621047.34104 cm/s，平均渗透系数为 5.11104cm/s，表明该处昔格达黏土岩为中等透水介质（表 5）。本次试验结果与其他地区昔格达地层黏土岩渗透特性相比偏大（李小泉,1996;宋为广等,2017）。现场调查发现，泸定海子坪昔格达地层完整性好、无微裂纹或裂缝土块的渗透性较差，但土体内节理裂隙发育，且受扰动后极易形成大量的微小裂隙，导致现场测得的渗透系数偏大。3.2力学特性现场调查发现，泸定海子坪昔格达地层黄、灰色黏土岩成岩程度较低，取样过程中对土体扰动较大，ab05 ma.SEM 图像（1 500 倍）；b.二值化图像（白色为孔隙）图10灰色黏土岩 SEM 图像和二值图像Fig.10SEM image and binary image of gray claystone sample 2520151050孔隙丰度分布比例(%)000.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.91.0孔隙丰度(C)黄色土样灰色土样图11黄色和灰色黏土岩微观孔隙丰度分布比例Fig.11Distribution ratio of microscopic porosity of yellowand gray claystone samples 表 3 黄色和灰色黏土岩各孔径级别对应的微观孔隙测量结果Tab.3Measurement results of different pore sizes of yellow and gray claystone samples孔径级别（m）黄色黏土岩灰色黏土岩数量 N（个）孔径d（m）面积A（m2）丰度（C）数量 N（个）孔径d（m）面积A（m2）丰度（C）0.43560.230.040.535120.240.050.530.411370.590.240.461780.570.260.5114221.51.640.45301.241.060.444000014.115.990.52注：C为B与L的比值，B表示孔隙的短轴长度，L表示孔隙长轴长度，A为平均孔隙面积。表 4 黄色和灰色黏土岩基本物性指标Tab.4Basic physical property indexes of yellow and gray claystone samples土样编号样品类型含水率（%）土粒比重天然密度（g/cm3）干密度（g/cm3）孔隙比液限（%）塑限（%）塑性指数饱和含水率（%）XGD-01灰色黏土岩3.72.691.861.760.56936.425.910.530.93XGD-02黄色黏土岩4.52.701.801.730.55036.324.911.431.91268西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年本研究采用重塑样开展了黄、灰色黏土岩在不同含水率条件下的三轴固结不排水剪切试验。结果表明：在相同围压条件下，土样的峰值强度均随含水率的增加而减小，在试验含水率范围内，土样峰值强度与含水率呈较好的线性关系（图 12）。两种土样的黏聚力均随含水率的增加而降低，且含水率越高，降幅越大（图 13）。当黄色黏土岩含水率由 20%增至饱和含水率30.93%时，黏聚力从121.12 kPa降至 18.54 kPa，降幅为 84.7%；灰色黏土岩含水率由15%增至饱和含水率 31.91%时，黏聚力从 50.98 kPa降至 0.4 kPa，降幅为 99.2%。此外，黄色黏土岩黏聚力远高于灰色黏土岩，这也进一步说明了黄色黏土岩黏土矿物间胶结作用更强，结构更为致密；而随着含水率不断增加，黏土矿物间胶结结构被破坏，黏聚力显著降低。1 2001 000800600400200峰值强度 f(kPa)含水率 w(%)a202224262830323=100 kPa(f=21.59100+1 020.1)3=200 kPa(f=17.52100+1 159.3)3=300 kPa(f=9.67100+1 216.8)1 4001 0001 200800600400200峰值强度 f(kPa)含水率 w(%)b142220181624262830323=100 kPa(f=19.98100w+1 531.9)3=200 kPa(f=6.06100w+911.7)3=300 kPa(f=12.54100w+722.6)a.黄色黏土岩；b.灰色黏土岩图12不同围压下峰值强度与含水率关系图Fig.12Relationship between peak strength and moisture content under different confining pressures 14012010080604020302928272624252322黏聚力(kPa)内摩擦角()含水率 w(%)a20222426283032604050302010034323331302928黏聚力(kPa)内摩擦角()含水率 w(%)b1530252035黏聚力内摩擦角黏聚力内摩擦角a.黄色黏土岩；b.灰色黏土岩图13黏聚力、内摩擦角与含水率关系Fig.13Relationship between cohesion,internal friction angle and moisture content 当含水率增加时，黄色黏土岩内摩擦角逐渐增大，含水率由 20%增至饱和含水率 30.93%时，内摩擦角由 22.62增大至 29.12，增幅为 28.7%。而灰色黏土岩内摩擦角表现为先降低后增大，但变化幅度不大，不同含水率土样之间内摩擦角的差值在4范围内波动。4讨论 4.1水理特性差异性分析根据已有研究（王思敬等,1990;孟庆会,2011）表 5 双环注水试验结果Tab.5Results of double-ring water injection tests试验点序号渗透系数（cm/s）平均渗透系数（cm/s）透水性等级S013.621045.11104中等透水S027.34104S034.36104第 2 期李祥等：川西泸定昔格达地层黏土岩工程地质特性研究269 和本次试验结果可知，泸定海子坪昔格达地层黏土岩界限含水率总体低于攀西地区，而塑性指数均远小于攀西地区（图 14）。由于土体界限含水率（液限）与土体中的黏土矿物含量呈正相关，推断泸定海子坪昔格达地层黏土岩中的黏土矿物含量比攀西地区的低。黄色黏土岩灰色黏土岩杂色黏土岩肉红色黏土岩灰黑色黏土岩浅黄色黏土岩黄色黏土岩灰色黏土岩杂色黏土岩肉红色黏土岩灰黑色黏土岩浅黄色黏土岩45403530252015塑限(%)泸定泸定西昌西昌攀枝花攀枝花不同地区昔格达地层a黄色黏土岩灰色黏土岩杂色黏土岩肉红色黏土岩灰黑色黏土岩浅黄色黏土岩302520151050塑性指数 Ip泸定泸定西昌西昌攀枝花攀枝花不同地区昔格达地层c7065605040305545352520液限(%)泸定泸定西昌西昌攀枝花攀枝花不同地区昔格达地层ba.塑限；b.液限；c.塑性指数图14不同地区昔格达地层界限含水率对比图Fig.14Correlation of moisture content of Xigeda Formation boundary in different regions 对比分析不同地区昔格达地层的渗透特性可知，泸定海子坪昔格达地层黏土岩渗透系数的数量级与其他地区粉砂岩类相当（均为 104cm/s），而明显大于其他地区黏土岩类的渗透系数（主要为 105107cm/s）（表 6）。由此可知，泸定海子坪昔格达地层黏土岩的渗透特性与其他地区昔格达地层的粉砂岩类大致相当，而大于黏土岩类。昔格达地层在不同地区与不同岩性上的渗透特性差异较大，这可能与试验手段、区域地质条件、成岩条件及后期扰动程度等因素密切相关。表 6 不同地区昔格达地层渗透特性比较Tab.6Comparison of permeability characteristics of Xigeda Formation in different regions地区试验对象试验条件渗透系数（cm/s）透水性等级数据来源泸定海子坪粉土-亚黏土现场双环注水3.621047.34104中等透水本研究攀枝花格里坪亚黏土室内渗透3.71057.2104弱透水宋为广等（2017）粉砂岩室内渗透2.01052.78105弱透水左永振等（2016）攀枝花粟子坪亚黏土室内渗透2.81073.3107极弱透水李小泉（1996）云南龙开口镇黏土岩室内渗透108107极弱透水张德强等（2021）川南地区泥岩现场、室内渗透1.71055.25105弱透水钟成等（2012）砂岩1.6104中等透水西昌经久乡黏土岩室内渗透、钻孔压水1.951074.61105弱透水杨碧（2010）粉砂岩1.471046.54104中等透水 4.2强度指标差异性分析对比分析不同地区昔格达地层力学强度指标（张文举,2003;黄绍槟等,2005;文丽娜等,2005;安少鹏等,2013;周罕等,2014;Du et al.,2020）可知，泸定海子坪粉土-亚黏土类黏聚力低于云南寨子村半成岩和攀西地区黏土岩类，而高于攀西地区粉砂岩类；内摩擦角略低于攀枝花新九乡砂岩类，而高于其他地区半成岩、黏土岩及粉砂岩类（图 15）。不同地区的昔格达地层黏聚力均随含水率的增加而降低，但对含水率的敏感性有所不同。随着含水率的增加，泸定海子坪粉土-亚黏土黏聚力的水敏特性最为显著，云南寨子村半成岩次之，攀西地区砂岩类水敏特性最弱（图 15a）。此外，其他地区昔格达地层内摩擦角均随含水率的增加而降低，而泸定地区粉土-亚黏土内摩擦角随含水率的增加而增大。随着含水率的增加，泸定海子坪粉土-亚黏土内摩擦角增幅越大，云南寨子村半成岩及攀西地区砂岩类内摩擦角降幅最大，攀西地区黏土岩类内摩擦角降幅最小（图 15b）。270西北地质NORTHWESTERN GEOLOGY2024 年由上分析可知，不同地区昔格达地层对含水率敏感性存在区域性及岩性上的差异；其中泸定海子坪地区粉土-亚黏土力学特性的水敏特性最为显著，攀西地区黏土岩及云南寨子村半成岩次之，攀西地区砂岩类最小。4.3昔格达地层灾害效应与防灾减灾对策中国西南地区的昔格达地层成岩程度较低，属于一类特殊的硬土软岩，其工程地质特性主要表现为：昔格达地层的物理力学特性与其黏粒含量有着密切关系，其物理力学性质介于土体和岩体之间。不同地区昔格达地层水理特性差异较大，这与不同地区昔格达地层成岩程度、赋存环境、物质组成、风化程度及后期受扰动等因素密切相关。水对昔格达地层强度特性具有显著的弱化效应，这归因于较高的含水率破坏了土体内部黏粒的胶结结构，不同地区昔格达地层的水敏特性有所区别，这与其黏粒含量差异性有关。由此可知，昔格达地层具有良好的孕灾条件，其内部微裂隙较为发育，后期受地震、降雨和工程扰动等因素影响，这些节理裂隙逐渐演化形成地表水入渗的优势通道和控制岩土体稳定性的软弱结构面，易形成崩塌、滑坡和泥石流地质灾害，甚至形成灾害链（铁永波等,2022）。针对昔格达地层遇水软化、易滑致灾的特点，在进行人类工程活动时，须引起足够的重视，针对其控灾因子与致灾模式采取相应的防范措施（冯立等,2014;李绵绵等,2019），如对公路开挖形成的高陡边坡，建议采取挡土墙、排水沟等工程措施：对极端工况诱发下可能形成高位滑坡泥石流的斜坡区段，建议开展详细工程地质调查，对不稳定斜坡开展综合监测，必要时可进行工程加固，设置截排水沟，并在下游沟道设置排导槽与谷坊坝，避免形成高位启动-沟道泥石流的灾害链。5结论（1）泸定海子坪昔格达地层黏土岩主要成分为粉细砂与黏土等细粒物质，由黄色和灰色两种黏土岩互层产出，物质组成均以石英与黏土矿物为主，黏土矿物均以伊利石为主。黄色黏土岩的黏土矿物间胶结结构特征明显，而灰色黏土岩的黏土矿物呈薄片散体状，前者比后者结构致密、黏土矿物间胶结作用强。（2）黄、灰色黏土岩黏聚力均随含水率的增大而逐渐降低，内摩擦角随含水率的增加而增大。水与黏土矿物作用破坏了黏土矿物间胶结结构，导致黏聚力逐渐丧失，而岩碎屑颗粒相互作用导致内摩擦角增大，且在高含水率条件下增幅更大。（3）泸定海子坪昔格达地层黏土岩成岩程度较低，节理裂隙发育，扰动后极易开裂，平均渗透系数为5.11104 cm/s，属中等透水介质，其渗透特性介于攀西地区黏土岩类砂岩类之间。（4）不同地区昔格达地层力学特性均随含水率增加而逐渐减小，其水敏特性存在区域与岩性上的差异，泸定昔格达地层黏土岩遇水强度弱化特性最为显著。泸定海子坪昔格达地层黏土岩黏聚力介于其他地区昔格达地层砂岩类半成岩及黏土岩之间，而内摩擦角与砂岩类相当。140120100806040200黏聚力(kPa)含水率 w(%)a0102030405050403020100内摩擦角()含水率 w(%)b01020304050本研究(黄色粉土-亚黏土)本研究(灰色粉土-亚黏土)云南寨子村(褐黄色半成岩)西昌(杂色黏土岩)西昌(黏土岩)西昌(粉砂岩)攀枝花(粉土-黏土)攀枝花(粉砂质泥岩)攀枝花(泥质粉砂岩)新九乡(粉质细砂岩)新九乡(粉质页岩)西昌(杂色黏土岩)西昌(黏土岩)西昌(粉砂岩)攀枝花(粉土-黏土)攀枝花(粉砂质泥岩)