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本文通过岩石的物理力学测试、偏光显微镜以及粉晶X射线衍射等手段测定湘西白垩系红砂岩的基本物理指标和单轴抗压强度、矿物成分、颗粒面积比、堆积密度和颗粒接触率。对红砂岩进行粒度分析，得出其平均粒径和概率累计曲线。分别在烘干状态、自然状态和饱和状态对不同岩性的红砂岩进行单轴压缩试验，研究其浸水软化机制，并探讨红砂岩的基本物理指标和微结构参数对其强度和软化系数的影响。以细砂岩和泥质粉砂岩为研究对象，从岩石的基本物理指标、细观结构、微观形貌、化学元素变化特征和宏观裂隙的发展过程入手，分别探讨其崩解、软化特征。提出细砂岩和泥质粉砂岩石的崩解、软化机理，并分别建立相应的崩解、软化模型。
通过试验研究，得出相应的研究结果如下：
(1)红砂岩的矿物成分主要由碎屑矿物、黏土矿物组成。从胶结物质可以看出，泥质粉砂岩(Slst2)主要为钙铁质胶结，胶结物主要为赤铁矿、碳酸盐；其余红砂岩主要为钙泥质胶结，胶结物为碳酸盐和黏土矿物。从胶结类型看，粉砂质泥岩(Mudst)主要为基底式胶结，其余红砂岩主要为孔隙式胶结和接触式胶结两种胶结类型相互作用；
(2)红砂岩中黏土矿物的含量高低直接决定其力学强度及软化系数，黏土矿物含量越高，强度越低，软化系数越低；黏土矿物含量越低，强度越高，软化系数越高。同时，红砂岩中石英、长石含量也对其力学强度有一定的影响，其力学强度随石英、长石含量的增高而变大，随石英、长石含量的降低而变小。钙铁质胶结的红砂岩石的软化系数较高，而钙泥质胶结、泥质胶结的红砂岩对应的软化系数较低。
(3)试验结果表明，红砂岩单轴抗压强度与其基本物理指标的关系为：与孔隙度、饱和吸水率呈指数负相关，与干密度呈指数正相关；红砂岩单轴抗压强度与其微结构参数的关系为：与颗粒面积比、堆积密度和颗粒接触率呈线性正相关，而平均粒径对其影响不大；
(4)含水量对红砂岩应力-应变曲线的影响可以分为以下几种情况：a、烘干状态，红砂岩具脆性特征，具有明显的峰值强度，弹性变形阶段长，各力学作用阶段明显，以拉破坏为主；b、天然状态，红砂岩具脆性-塑性，有峰值强度，各力学作用阶段明显，以拉破坏、剪切破坏为主；c、饱和状态，红砂岩具塑性状态，无明显峰值强度，呈塑性变形特征；
(5)红砂岩中粘土矿物含量对其其强度的影响为：当黏土矿物含量>25％时，单轴抗压强度和软化系数随着黏土矿物含量的增大而减小；而当黏土矿物含量<25％时，其变化较小。
(6)红砂岩单轴抗压强度和软化系数随着黏土矿物含量和蒙脱石含量的增大而减小。根据软化系数大小将其分为两类：00.5时，定义为Ⅱ类。Ⅰ类红砂岩的黏土矿物(特别是蒙脱石)含量比Ⅱ类红砂岩高，饱水软化特征明显。
(7)通过多元回归分析，得出饱和吸水率和颗粒面积比是影响红砂岩单轴抗压强度的显著变量，建立其与红砂岩单轴抗压强度及软化系数的二元回归方程。
(8)细砂岩在饱水后的崩解、软化机理主要为碳酸盐的溶解作用，泥质粉砂岩石在饱水条件下主要为黏土矿物遇水后体积急剧膨胀，进而使岩石发生崩解软化破坏。烘干后的红砂岩的崩解软化性比天然红砂岩的更为强烈；其崩解量随着干湿循环次数的增加而变化，次数越多，崩解性越为强烈，反之，越弱。同时，红砂岩的崩解性与其矿物成分、含水量以及温度等因素有关。
(9)对于细砂岩，随着“干湿”循环次数的增加，孔隙度增大，含水率相应的增大，细砂岩石内部裂隙产生、扩展，贯通，最后完全崩解并有泥化堆积物产生。
(10)对于泥质粉砂岩来说，浸水后易崩解或者是极易崩解，特别是在“干湿”循环后其崩解速度更快，崩解性表现的更为剧烈，宏观变形表现为：先是产生裂隙，贯通，烘干后，产生球形风化，分解成球状颗粒和片状颗粒；再次浸水后，沿球状颗粒裂纹产生“花瓣”式崩解，再次烘干，球状风化颗粒完全分化呈薄片状；泥质粉砂岩的崩解量与试件颗粒的大小有关，颗粒粒径越大，其崩解量越大，曲线越平缓，颗粒分布较为均匀；反之，其解量越小，曲线越陡，颗粒分布越为不均匀。
(11)细砂岩泡水后，结构变得松散，孔隙度变大。一方面颗粒之间的孔隙较大，细砂岩中的黏土矿物泡水而产生的膨胀力有释放的空间；另一方面，细砂岩颗粒之间以钙质填充为主，泡水后会发生水解反应。细砂岩泡水后，水分子首先进入孔隙中，并与可溶盐发生水解反应，颗粒之间随着易溶盐的溶解而失去粘结力，进而泥化、崩解；对于泥质粉砂岩，泡水前颗粒之间连接紧密，而泡水后产生了微裂隙，裂隙发育于颗粒之间的胶结物中。由于泥质粉砂岩中的黏土矿物泡水后，体积急剧膨胀，而颗粒之间连接较为紧密，孔隙小，应力无法得到释放，加上泡水后产生的膨胀应力分布不均，使得泥质粉砂岩中沿着颗粒边缘处发生微裂隙，并随之发展，贯通，最后产生更大的裂纹。
(12)综合偏光显微镜、电镜扫描和能谱分析结果可知，细砂岩颗粒之间以孔隙式胶结为主，胶结物主要为碳酸盐，其崩解、软化机理主要为岩石中碳酸岩盐溶解导致岩石崩解、软化；泥质粉砂岩颗粒之间主要为孔隙式胶结和接触式胶结两种胶结类型相互作用，胶结物主要为黏土矿物。泥质粉砂岩的崩解机理主要为岩石中的黏土矿物浸水后产生的膨胀变形导致岩石崩解、软化。