1.冰磧(冰水)礫巖的膠結特征及水穩定性
(1)時期冰川沈積物的宏觀膠結特征
對中國西南山區冰川沈積物宏觀特征的野外調查表明，不同的母巖和膠結物成分會造成冰川沈積物性質的巨大差異。根據膠結類型和程度，冰川沈積物可分為鈣質膠結和泥質膠結。在玉龍雪山東麓和西麓發育的冰川沈積物中，玉龍冰川的冰磧膠結程度最高，幹海子冰川的冰磧膠結程度較高，麗江和大理冰川的冰磧膠結程度較差，但麗江冰川和大理冰川的冰水沈積物具有良好的膠結特征。為了便於區分和工程應用，我們建議將玉龍冰川的高膠結冰磧稱為冰磧礫巖，將麗江冰川和大理冰川的冰水沈積物稱為冰水礫巖。
(2)冰川礫巖的膠結成分
為了揭示具有明顯膠結特征的冰磧物/冰水礫巖的膠結機理，我們專門在野外采集了塊狀冰磧物礫巖，在實驗室進行了細致取樣，並利用XRD定量技術測定了其膠結物的礦物組成。
測試結果表明，冰磧礫巖水泥的主要礦物成分為方解石，僅含少量應時和粘土礦物，方解石含量占水泥的90%以上，與中和法測定的水泥碳酸鹽含量壹致(表12-7)，主要與礫石母巖為碳酸鹽巖有關。母巖由石灰巖和大理巖的冰磧或冰水沈積物組成。堆積過程中或堆積後，由於過飽和(即鈣膠結)作用，在冰雪融化、後期沈澱、地下水滲透溶解和次生CaCO3沈澱過程中，松散礫石和塊石堆積成鈣膠結角礫巖(圖12-6)。母巖成分中石灰巖或大理巖越多，膠結特性越好。
圖12-6鈣質膠結冰磧礫巖的細觀結構
(3)水穩定性試驗
已有研究表明，巖土體幹燥後在飽和狀態下的行為能很好地反映其膠結程度和崩解耐久性，幹燥巖體的飽和吸水率是壹個簡單實用的判據。壹般來說，巖體的幹飽和吸水率越高，其膠結程度越低，其性質越差，反之亦然。野外在擬建鐵路線附近采集了不同冰期的冰磧礫巖和冰水礫巖，由於鈣質膠結，成為非常堅硬的塊體。冰川礫巖的崩解試驗是在實驗室進行的，即把幹燥的巖石浸泡在水中24小時，然後測定巖石的飽和吸水率。從測試結果來看，大部分樣品完好無損，只有少數樣品因粘土含量較高而有少量粉狀水泥脫落在水中(表12-7)，說明玉龍雪山西麓冰川礫巖在水中的穩定性較好。幹飽和吸水率與CaCO3含量的比較表明，隨著水泥中CaCO3含量的增加，巖塊的幹飽和吸水率逐漸降低。中甸東環路哈巴雪山北麓冰磧礫巖取樣試驗也得到同樣的結果(表12-7)。
表12-7玉龍雪山西麓冰磧(冰水)礫巖水泥成分及水力性質測試結果
第二，冰磧礫巖的力學特性和波速特性
(1)的機械性能
野外采集了麗江龍蟠鄉三個村采石場不同部位的兩塊玉龍冰期冰磧礫巖。礫石由深灰色、灰白色石灰巖(大理巖)組成，礫石直徑主要小於5 cm，磨圓差，含鈣質，致密，局部可見礫石間大孔隙。在實驗室制備了四組直徑為50 mm、高度為100 mm的圓柱形試件，壹組用於單軸壓縮試驗，另外三組用於三軸壓縮試驗。單軸壓縮試驗的加載設備為YTD-200電子壓力試驗機，三軸壓縮試驗的加載設備為TYS-500巖石三軸應力試驗機。試驗前後試件的特性如圖12-7所示。
根據單軸壓縮試驗結果，冰磧礫巖試樣主要表現為沿礫石顆粒間隙的剪切破壞，破壞面平緩呈波狀。單軸抗壓強度達到10.94 ~ 14.22 MPa(表12-8，圖12-8)，是極硬土的35%。在第四紀沈積物中，除第四紀玄武巖外，很少有單軸(無側限)抗壓強度能達到這樣的水平，這與以往第四紀沈積物俗稱土的概念形成鮮明對比，說明第四紀沈積物在壹定條件下(鈣質膠結)也能變成“巖石”。
圖12-7試驗前後冰磧礫巖特征
在三軸壓縮條件下，由於冰磧礫巖骨架顆粒間的間隙，大部分試件以剪切破壞為主，少數試件出現鼓包變形(圖12-7)。根據三軸壓縮試驗資料，計算出冰磧礫巖的黏聚力C為3.31 MPa，內摩擦角φ為31.47，彈性模量值壹般為20 ~ 25 GPA，泊松比壹般為0.15 ~ 0.23(表12-8，圖6543)。三組試樣的試驗數據表明，在相同圍壓下，不同試樣的軸向破壞應力值具有壹定的離散性，這主要是由冰川礫巖的不均勻結構造成的。
表12-8冰磧礫巖壓縮試驗結果
(2)波速特征
巖體的波速特征通常可以反映其密實度，密實度是間接反映巖體工程性質的重要指標。根據測試結果，冰磧礫巖的縱波速度Vp在4199.6 ~ 4906.2m/s之間，與動彈性模量有很好的對應關系(表12-9)。
圖12-8單軸壓縮下的應力-應變關系曲線
圖12-9三軸壓縮應力應變關系曲線
圖12-10 σ1-σ3冰磧礫巖標本關系
圖12-11冰磧礫巖強度包絡線
表12-9巖石密度和聲波測試結果表
第三，壹些認識
(1)制約冰川堆積物工程特性的主要因素有:冰川堆積物的物質成分(尤其是水泥和骨架成分)、冰川堆積物的時代和礫石(直徑大於2cm)作為冰川堆積物骨架的百分比等。鈣質膠結冰川沈積物的力學性能良好。玉龍雪山西麓第四紀冰川沈積物的骨架主要由石灰巖、大理巖和少量玄武巖、板巖的角礫巖、巨礫組成，膠結物成分主要為方解石(CaCO3)。野外調查和室內試驗結果表明，這種水泥是該地區形成水穩性好、強度高的冰磧礫巖的物質基礎。
(2)從壓縮試驗結果來看，大部分冰磧礫巖樣品主要容納冰磧礫巖骨架顆粒間隙的剪切破壞，少數樣品產生膨脹變形。玉龍雪山西麓冰磧礫巖的單軸抗壓強度可達10 ~ 14 MPa，與以往人們習慣稱第四紀沈積物為土壤的概念形成鮮明對比，說明第四紀沈積物在壹定條件下(鈣質膠結作用強)也能成為“巖石”。
(3)玉龍雪山西麓冰川堆積物的膠結特征和力學性質表明，在通常降雨條件下，它們不會構成現代泥石流的物質來源。結合該地區滇藏鐵路的規劃特點，該類沈積壹般承載力高，地基穩定性好，邊坡自穩性好。
(4)第四紀冰川堆積物屬於具有特殊成分、結構和性質的巖土體，由於母巖的成分、固結和膠結不同，其性質差異較大。冰磧(冰水)礫巖並非玉龍雪山獨有，以石灰巖和大理巖為骨架的鈣質膠結冰磧(冰水)礫巖也可在石灰巖和大理巖廣泛分布的冰川活動區形成。而由非碳酸鹽母巖組成的冰川沈積多為泥質膠結。雖然基質中也分布有少量的CaCO3，但粘土礦物主要控制這類土的工程性質。