第3章外力地质作用(gai)2解说.ppt

第3章 外力地质作用 张 茂 花 东北林业大学土木工程学院 岩土教研室 第一节 风化作用 1、风化作用的概念： 一、风化作用的类型 1、物理风化 2、化学风化 3、生物风化 ①使坚硬致密的岩石松散破坏 ②改变岩石原有的矿物成分、结构和构造 ③使岩石的强度和稳定性降低 ④引起许多不良地质现象 在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下，使地表岩石发生破碎、分解的一种破坏作用 2、风化作用的结果： (塌方、滑坡、泥石流等) 1、物理风化 在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其化学成分的过程。 ①岩石释重 ②温度变化 ③水的冻结与膨胀 ④可溶盐的结晶与潮解 ⑤其它因素 引起物理风化的主要因素： (冰劈作用) 物理风化的结果是使岩石的整体性遭到破坏，随着风化程度的增加，逐渐成为岩石碎屑和松散的矿物颗粒。 (人为开采与爆破) ①溶解作用 ②水化作用 ③水解作用 ④碳酸化作用 ⑤氧化作用 2、化学风化 在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生化学变化并可能产生新矿物的过程。 溶解性：卤化盐类 ＞ 硫酸盐类 ＞ 碳酸盐类 CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O K2O·Al2O3·6SiO2+nH2O→Al2O3·2SiO2·2H2O+4SiO2·(n-3)H2O+2KOH CaCO3+CO2+2H2O→Ca(HCO3)2 无水石膏 二水石膏 正长石 高岭土 蛋白石 2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4 黄铁矿 　 硫酸亚铁 12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe2(SO4)3+4 Fe(OH)3 硫酸铁 褐铁矿 化学风化在温暖、潮湿的地区最为活跃，进行的也比较彻底。 ①生物物理风化： 植物根系的穿插、动物的挖掘和穿凿、人类活动 ②生物化学风化： 生物的新陈代谢、生物遗体的腐烂分解 3、生物风化 生物在其生长和分解过程中，直接或间接地对岩石、矿物所起的物理和化学风化作用。 二、风化岩层的分带 从工程地质角度，一般把岩石的风化层自下而上分成四个带： ①整石带 ②块石带 ③碎石带 ④粉碎带 岩石的风化作用，实质上只有物理风化和化学风化两种基本类型，它们之间是互相紧密联系的。 ①整石带： ②块石带： ③碎石带： ④粉碎带： 在选择建筑基础或桥梁墩位时，应尽量避开或穿过岩层风化带，建在新鲜基岩上。 二、风化岩层的分带 岩石风化带可用来确定 肉眼看不出岩石有风化碎裂现象，外观上与新鲜岩石无明显区别，但岩石颗粒间的联结因风化影响而有一定削弱，强度有所降低。 岩石被大量风化裂隙分割成大小不同的石块，强度显著降低，渗透性增强，工程性质与整石带已有明显区别，裂隙面出现次生矿物。 岩石风化破裂成许多碎块和大量风化矿物，渗透性略有减小，强度大为降低。 岩石彻底风化破坏，原生矿物基本上全部风化成细粒次生矿物，渗透性很低，压缩性增大，强度降低，并产生一些新的性质。 ①挖方边坡坡度； ②基坑开挖深度； ③加固补强措施的设计。 ①岩石的颜色与光泽 ②岩石的矿物成分 ③岩石的破碎程度 ④岩石强度的变化 三、岩石风化程度的分级 1、岩石风化程度的判断 未经风化岩石，其造岩矿物保持着固有的颜色和光泽。 岩石受风化后，矿物颜色会变浅变暗，并失去原有的光泽。 岩石受风化后，某些矿物成分会发生次生变化，成分改变。 风化程度越深，风化裂隙越发育，岩石越破碎。 岩石受风化后，整体性破坏，矿物颗粒间的联结削弱，矿物成分发生次生变化，力学强度降低。 2、岩石风化程度分级 未经风化、风化轻微、风化颇重、风化严重、风化极严重 ①垂直剖面上，从上而下颗粒由细变粗； ②碎屑物质大小不均匀，棱角显著，无分选及层理特征； ③矿物成分与下伏原岩有密切关系； ④在平缓的山顶和山坡较厚，在易遭冲刷的较陡山坡则厚度不大； ⑤有些残积层的孔隙率较小，但多数残积层的孔隙率较大。 四、残积层 地表岩石经过长期风化作用后，矿物成分、结构和构造都有不同程度的改变，形成和原岩性质不同的风化产物，这些物质大部分未经搬运而残留在原地，这种风化层称为残积层。 2、特点： 1、分布： 主要在基岩裸露的低山丘陵地区，在一些剥蚀平原也有。 3、工程地质性质： ①易遭冲刷，强度和稳定性差； ②承载力较低，容易产生不均匀沉降； ③作为路基边坡时，可能出现塌方和冲刷问题。 1、岩石性质 2、气候因素 3、地形地貌因素 4、地质构