黔西南地区是我国重要的金矿矿集区,是滇黔桂“金三角”的重要组成部分,素有“金州”美誉,有水银洞金矿、泥堡金矿、烂泥沟金矿、丫他金矿等一些超大型、大型金矿和其它一些中小型金矿群。该区金矿主要以林卡型金矿为主,其中一个显著特征是赋矿地层往往发育有大量的凝灰岩。凝灰岩是一种特殊的软岩,普遍具有遇水膨胀、崩解,甚至泥化分解等性质,这些特殊性质,给矿产勘探、矿山开采带来了巨大问题,如钻探、巷道掘进等涉及凝灰岩的工程,如处理不当,将会带来巨大的经济损失,甚至人员伤亡。本文选取黔西南地区泥堡金矿、皂凡山金矿两地典型凝灰岩为研究对象,通过对已有的相关地质资料的总结分析、野外实地踏勘、系统的岩矿测试以及试验现象、数据的分析,开展了凝灰岩物质成分、微观形貌、孔隙特性、水岩化学作用、风化机理以及防塌作用等方面的研究,分析总结了该地区凝灰岩吸水膨胀、垮塌的主导因素以及治理方法。论文取得的如下主要成果和认识:(1)泥堡、皂凡山金矿凝灰岩化学元素组成O、Si、Al、K、Fe。其中O、S、K总的含量均超过95%,结合XRD测试数据得到主要的矿物成分为石英、云母、黄铁矿,风化程度较低的样品种含有少量长石。通过对凝灰岩的产生进行分析,云母类矿物主要为火山玻璃质在有水环境中发生脱玻化,后经风化作用和矿物之间的相互转换关系得到。导致凝灰岩分解的主要矿物是云母类矿物,云母具有类似粘土矿物的性质且和水结合可以转换成伊利石。黄铁矿种的低价硫极易被氧化,进行形成可溶于盐溶液,氧化过程中形成的硫酸也促进了云母类矿物的分解;(2)利用SEM技术观察黔西南地区凝灰岩微观形貌,发现凝灰岩内部存在大量孔隙和微片层结构。通过利用EDS分析微片层结构元素组成,其主要含有元素为O、Si、Al以及少量S,结合凝灰岩物质成分分析结果,得到云母类矿物为该微片层的主要矿物。通过对经过干湿循环的凝灰岩的微观形貌进行观察,凝灰岩微层片结构发生明显卷曲,内部孔隙变大。凝灰岩内部孔隙的毛细现象和微片层结构亲水性的云母矿物,加快了水进入岩石内部的速度;通过对凝灰岩样品进行低温氮气吸附实验和高温压汞实验,得到了凝灰岩孔径分布特性和比表面积等孔隙表征参数,实验证明,凝灰岩内部孔径以介孔为主,大孔为辅,并伴有少量微孔,大量发育的微、介孔,增大了凝灰岩的比表面积,进而加快了水和凝灰岩之间的相互作用;(3)通过一系列的化学试验,研究表明:对凝灰岩在水中膨胀、崩解具有抑制作用的无机盐离子主要为阳离子,离子半径越小、价态越高、浓度越大抑制凝灰岩崩解的效果越好,其中效果较好的Na⁺、K⁺,阴离子中Si O₃^2-、Cl^-、Br^-也具有一定的抑制作用。凝灰岩在自然环境中处于强氧化状态,利用上述离子进行防塌试验,加入抗氧化剂的Na Cl和K₂Si O₃溶液对凝灰岩具有良好的抑制垮塌作用。