第4章 岩石风化工程地质研究.pptVIP

第三章 岩石风化的工程地质研究 提 要 概述 影响岩石风化的因素 风化壳的垂直分带 防治岩石风化的措施 一、定义 风化：岩石在各种风化营力作用下，发生的物理和化学变化过程。 风化壳：表层不同深度的岩石，遭受风化程度的不同，形成不同成分和结构的多层残积物，由其构成的复杂剖面称为风化壳。 不同岩石，不同地区，风化壳有很大差别。其厚度很大差别，大则几百米。 地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳。当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被保留下来成为古风化壳。 二、风化类型 物理风化：由于温度变化、水的冻融、盐类结晶、植物根劈等力的作用下，引起岩石的机械破碎，而不伴随有化学成分和矿物成分明显变化的现象。 主要发生在干旱寒冷的地区，风化深度相对较小。 化学风化：岩石在水、氧及有机体等作用下所发生的一系列化学变化过程，引起岩石结构构造、矿物成分和化学成分的变化。 多发生于温暖潮湿的地方，风化深度可达百米以上。 生物风化：既有物理风化特点，又具有化学风化特征。生物新陈代谢产生有机质或机械破坏，如释放大量有机物酸及CO2 ，加强水溶液溶解能力 。 多发生于温暖潮湿的地方，风化深度可达百米以上。 主要风化作用：氧化、溶解、水化、水解、碳酸化和硫酸化等作用。 工程意义 总体上： 恶化了岩石的工程性质. 在工程选址、岩土体稳定、地基处理、灾害防治、工程造价等方面都有重要意义。基础建基面处置、确定矿坑边坡角、洞室围岩支护、基坑开挖层支护、抗滑工程设置等都要考虑到风化问题。 化学成分 活动性强的元素：K、Na等，随水流失。 活动性弱的元素：Fe、Al、Si等，残留在原地。 含活动元素多者易于风化。同一种元素，所组成的化合物不同，岩石的抗风化能力也不同 结构特点 单一矿物组成的岩石抗风化能力较强：单矿岩复矿岩 矿物成分相同：等粒结构不等粒结构，单粒结构岩石抗风化能力较强，细粒粗粒 Si质胶结Ca质胶结泥质胶结 原因：导热性不同、胀缩性不同、比表面积不同。 三 地质构造 地质结构面：断层、层面、节理、沉积间断面、侵入岩与围岩接触面等 断层带（裂隙密集带）：囊状风化 层理面：差异风化—崩塌等 节理、裂缝面：球形风化 其它因素 地壳运动 强烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大 稳定期：风化彻底，风化壳厚度大 人类活动 人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等 不同深度岩石与风化营力接触时间和程度不同 矿物风化具有阶段性 钾长石→绢云母→水云母→高岭石 黑云母→蛭石→蒙脱石→高岭石 颜色 风化岩石在外观上表现出颜色的差异 破碎程度：风化程度越深，原岩破碎程度愈大 从深部完整新鲜岩石至地表： 岩块→块石→碎石→砂粒→粉粘粒 总体上： 上部以粉粘粒为主，夹砂粒、碎石 下部以块石、碎石为主，裂缝中夹粉粘粒、砂粒 矿物成分变化：不同风化带、矿物组合特点不同 剧风化带：除石英外，大部分矿物已经变异，形成稳定的矿物，如粘土矿物 弱、微风化带：矿物变异主要发生在块石裂缝周围，形成薄膜 水理性质及物理力学性质的变化 由上至下： 孔隙性、压缩性由大变小 吸水性由强→弱 波速由小→大 强度由低→高 四、分带的方法 工程的初勘阶段：以定性分带为主 工程的详勘阶段：以定量分带为主 地质分析法—定性分析方法： 通过岩石颜色、破碎程度、矿物成分的变化 指标定量法 (1)声波测试法：岩石风化后，声波速度变慢 预防方面 指导思想 通过人工措施，使风化营力与岩石隔离，使岩石免遭继续风化，或减缓风化营力的作用强度，减缓岩石的风化速度 预防对象：粘土岩类 预防手段 表面铺盖（粘土、水泥、沥青材料） 化学材料充填（在岩石裂隙中充填化学材料，形成保护膜） 植被 * * 第一节 概述 岩体结构构造发生变化 岩体完整性遭受破坏，结构性丧失，空隙性增大，矿碎成块石、碎石或土体。 岩石的矿物成分和化学成分发生变化 可溶矿物溶解流失，耐风化矿物残留下来，形成稳定性好的次生矿物：如绿泥石、绢云母、高岭石、蒙脱石等。 岩体的工程地质性质发生变化 如：力学强度的降低 压缩性变增大（由基岩→粘土） 渗透性增强 次生矿物的抗水性降低、亲水性增强，易崩解、膨胀、软化。 三、风化结果及工程意义 第二节 影响岩石风化的因素 一、 气候因素 温度 温差大、冷热变化频率快有利于物理风化；温度变化对岩石在水中的溶解度和化学反应速度、水溶液浓度都有有较大影响，从而影响化学风化的速度。 降雨（湿度） 各种化学风化是水（C