兰州地处西部,黄河上游,地下水位较高,同时兰州地区地层中大量分布有红砂岩层。红砂岩是一种性质极其特殊的岩石,原始状态下质地十分坚硬,强度较高,但是在遇水的条件下将会发生软化,颗粒脱落崩解,强度大幅降低。正因于此,在兰州地铁试验段开工建设后,施工进程缓慢,建设周期很长,其中在建设过程中最突出的问题之一便是基坑开挖过程中高地下水位产生的高水头差引起地下水渗入红砂岩层,导致其崩解软化。为探究红砂岩遇水崩解软化这一特殊性质,本文以兰州地铁施工现场取样的红砂岩作为研究对象,通过滴定法制备获得不同含水率的红砂岩试件,对其进行单轴压缩试验,得到从初始直至破坏下的不同含水率试样的应力-应变曲线,同时获得不同含水率红砂岩的峰值抗压强度、弹性模量与峰值应变等宏观力学性质,分析了含水率对红砂岩强度、弹性模量及峰值应变的影响规律,对含水率与力学性质的数据进行拟合,建立含水率与力学性质的数学模型,并对其影响机制做出了解释。通过浸水试验研究了不同浸水时间下红砂岩的崩解特征。对不同浸水时间下红砂岩的崩解形态进行定性描述,同时对崩解后的颗粒进行收集,烘干后进行筛分统计处理,分析不同浸水时间下红砂岩的崩解颗粒的粒度分布状况,从颗粒转化的角度动态描述崩解这一渐进性过程。从数学角度描述红砂岩浸水后的崩解程度,对其崩解进程进行评价并定量分析,是工程应用的迫切需求。通过分析,红砂岩的崩解破碎过程符合分形理论中的自相似性,因此引入分形理论对这一现象进行定量描述,通过对崩解后颗粒进行统计与筛分,利用分形理论这一手段,建立颗粒粒径与颗粒之间的崩解数学模型,并计算其自相似维数,并结合崩解的宏观表现,得出在分形维数约为2.7时,红砂岩试样基本崩解完成。