石灰岩

石灰岩是沉积岩的一种，常见于地表中，是旋挖钻机施工难以钻进的岩层之一。了解石灰岩的基本特性，对旋挖硬岩钻进工法的研究具有重要的指导意义。

石灰岩主要矿物成分为方解石（CaCO3），含量超过50%，并含少量泥质成分及其它矿物。石灰岩与白云岩同属于碳酸盐岩类沉积岩，白云岩的主要成分为白云石[CaMg(CO3)2]。

▲石灰岩地层

不管是石灰岩还是白云岩，都或多或少的含有方解石和白云石组分。因而，地学上常用二者含量关系来分类，即按成分分类，如方解石超过50%，白云石含量在5~25%之内时，可定名为含白云质灰岩。现在可以用染色剂茜素红—S来鉴定方解石的含量，进而确定方解石和白云石之间的相对含量，快速定名。

▼碳酸盐岩命名

▲白云岩

灰岩还可以将矿物结构作为分类方案，即按石灰岩的颗粒组成命名，主要分为：泥晶灰岩、亮晶灰岩、生物碎屑灰岩、砾屑或砂屑灰岩、鲕粒灰岩和叠层石灰岩等。其中灰岩颗粒组成粒径小于30μm（或20μm）的为泥晶，大于30μm（或20μm）的为亮晶。

▲生物碎屑灰岩

大多数灰岩都是在海相沉积环境下形成，且规模很大，沉积厚度大，也有在湖相沉积环境中形成的，但规模一般不大。

▲石灰岩成因简图

现代海水中未见有直接沉淀的白云石，在常温常压条件下也不能人工合成白云石，所以人们普遍认为白云岩主要是由石灰岩交代形成，即石灰岩中的部分钙离子被镁离子交代，形成白云岩。

▲溶洞

石灰岩的主要成分是碳酸钙，可与水和二氧化碳反应形成易溶于水的碳酸氢钙而形成溶洞，即喀斯特地貌。溶洞的存在为旋挖钻进带来了一定的难度。

CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2

碳酸钙碳酸氢钙

▲地质报告中的溶洞

方解石在莫氏硬度表中为3，属于低硬度矿物，但是石灰岩是由化学沉积形成，岩石致密胶结，矿物颗粒细小，因此石灰岩的硬度却不小，单轴抗压强度可达MPa。

▼矿物莫氏硬度对照表

注：指甲硬度为2.5，小刀硬度5.5。

通过本篇文章，读者对石灰岩组成及性能有了较全面的认识，对以后旋挖钻机处理石灰岩层会起到较好的指导作用。