本文以项目“滇中引水工程(万家-新庄)软弱岩土体工程地质特性及对工程的影响深化研究专题”为依托,主要通过前期地质调查、室内物理力学试验以及水理性质试验等方式研究了滇中引水工程楚雄段中侏罗系张家河组粉砂质泥岩的工程地质特性,在结合相关试验结论以及试验数据的情况下,运用数值分析软件建立了龙潭隧洞相应研究区段的三维模型,并通过模拟隧洞在纯开挖及相应支护条件下所产生的变形情况分析了实际施工过程中可能遇到的工程地质问题。滇中引水工程楚雄段(万家-罗茨)全长142.910km,累计9条引水隧洞,共计长度129.68Km。其中中侏罗系张家河组地层主要含有粉砂质泥岩、钙质泥岩、细粒长石石英砂岩、泥岩夹细砂岩。厚度1064.9m～1695.9m,分布于楚雄段线路中、后段的凤凰山隧洞、龙潭隧洞,沿线分布总长度9493m,占线路段总长度的6.65%。本文主要通过矿物分析、镜下观察、单轴抗压试验、直接剪切试验、三轴压缩试验、三轴流变试验、透水性分析、软化性分析、膨胀试验、耐崩解试验等试验结合数值分析的方法,对张家河组粉砂质泥岩的物理力学性质及水理性质进行了讨论与研究,分析了其在遇水条件下的微观作用机制,并得到如下结论:(1)岩样的泥质含量较高,含有较多的黏土矿物成分,尤其以伊-蒙混层的含量最高,其次为伊利石,而黏土矿物的成分及含量与岩石的水理性质、力学性质有十分重要的联系,一般来说,含有较高黏土矿物成分的岩石,其膨胀及崩解性较强,易对工程项目造成较大危害。(2)根据相关试验结果可得,试样的整体强度不高,且试样与水作用后表面易产生泥化现象,通过软化试验分析可知,相较于天然状态的试样,试样在饱水状况下的强度以及弹性模量的降低幅度较大,软化系数较低,说明岩样受水的作用十分明显,另外,试样在单轴试验中具有较明显的压密阶段,变形模量较低,实际工程中可能会产生大变形问题。(3)岩样在受水作用的情况下能在较短时间内产生较大的膨胀变形,膨胀前期受水的作用明显,膨胀效应在作用后期趋于稳定,且岩样表面有一定的泥化现象产生并伴有一定程度的崩解,在实际工程中可能会使隧洞产生较大变形并对支护结构产生一定程度的破坏。(4)在受到“浸水-失水”循环作用的过程中,岩样会伴有一定程度的崩解现象产生,且随着崩解试验次数的进行其耐崩解性会逐渐趋于稳定,其原因是由于岩样中的亲水性矿物不断与水作用,其含量逐渐降低,最后的崩解颗粒产物以非亲水矿物为主,与水的反应程度逐渐降低,其常规耐崩解指数也逐渐趋近于一定值。(5)结合岩样的相关物理力学特性,对其膨胀、崩解机制进行分析,大体上讲,岩石的膨胀与崩解现象的根本原因是由于岩石内部的所含有亲水性物质造成的,其会导致岩石内部颗粒之间的联结关系被破坏,增大颗粒间间距;使得岩石内部产生溶蚀孔洞,加大水与亲水矿物的作用程度;造成岩石内部颗粒结构上发生变化等现象的产生。(6)通过数值分析的方法,运用有限差分软件flac3D对龙潭隧洞天然及饱水两种工况下位移变化量、剪应变增量、应力及塑性区分布情况进行研究与对比,在此基础上再对支护作用下隧洞围岩力学响应进行分析并得到了其支护结构的相应受力情况。