风化作用的工程影响和防治措施

论述风化作用的工程影响及其处理措施摘要风化作用极为类型，影响风化作用的因素、风化作用的工程意义、岩石风化测量、风化作用的防治。关键词风化作用类型影响因素调查防治一、风化作用风化作用可分为两部分。 机械的或物理的风化作用包括由于热、水、冰、压力等大气状态导致岩石和土壤分解。 化学风化作用包括与大气化学物质的直接反应和与生物化学物质的反应(生物风化作用)，最终使岩石、土壤、矿物分解。岩石分解的物质与有机物质结合形成土壤。 由于土壤的矿物成分依赖于母质，因此由一块岩石形成的土壤往往缺乏一块或多块肥沃土壤所需的矿物质，而由多块岩石混合形成的土壤(冰川、风成、冲积物等)往往形成肥沃的土壤。1 .风化作用的类型物理风化由于物理或机械风化，岩石分解。 机械风化的主要过程是海蚀，海蚀减少碎屑和其他微粒的大小。 但是，机械风化与化学风化环相关，机械风化产生的龟裂会增加进行化学风化的表面面积。 化学风化裂缝的矿物也帮助岩石分解。a .热膨胀热膨胀和洋葱状风化剥离作用，被称为日光风化和热冲击，通常像沙漠等每天的温度差很大。 温度白天上升，晚上急剧下降的岩石白天受热膨胀，晚上冷却收缩。 应力通常施加在外侧。 这个应力使岩石的外层以薄片状态剥离。 这种现象是由温度差构成的，但水蒸气的存在会加强热膨胀的效果。b .冻融风化这种风化作用在接近冰点的山区很常见。 霜能引起风化，其原因经常被认为是水在裂缝处结冰后膨胀，其实几乎与此现象无关。 很长一段时间以来，人们都知道湿土会结冰。 在不结冰的地方，水通过薄层汇集到生长中的底冰，膨胀和结冰。 同样的现象也发生在岩石的细孔中。 她们因为吸收附近液体的水而增加。 冰晶的生长引起岩石的弱化，最后分裂。 矿物表面、冰与水之间的分子间力维持不冻结的薄层，在水分输送和底冰蓄积时会引起矿物表面间压力。化学风化化学风化包括岩石成分的变化，常导致其形态的崩溃。 这种风化反复一段时间a .溶解作用：矿物溶解于水的过程b .水化作用：矿物与水相结合c .水解作用：矿物遇水，引起矿物降解，形成新矿物d .氧化作用：二价铁氧化为三价铁。 把许多矿物和岩石的表面染成红褐色e .碳酸化作用：溶于水的co与HCO3形成co 3，夺取盐类矿物中的k、Na、Ca等金属离子，与易溶的碳酸盐结合，与水一起移动，分解原矿物。生物风化有些动植物释放酸性化学物质引起化学风化。 最常见的生物风化化学风化形式是释放螯合物，也是酸的一种。 这种化学物质从植物中释放出来，作为分解其下面土壤的铝、铁成分使用。 土壤中植物的残骸形成有机酸，溶于水而引起化学风化。 螯合物的过量释放会影响附近的岩石和土壤，可能会引起灰化土的形成。二、影响风化作用的因素1气候因素：影像风化作用的气候因素主要指降水量和温度。 降水量丰富、水循环快的地区有利于化学风化的温度是图像化学反应的速度，水中游离氧的含量和水的解离度随温度升高而增大，水中CO2的含量随温度升高而减小，但温度升高10倍则反应速度加倍，因此氧化作用和水溶液的作用随温度升高而加快另外，气候控制着数量和类型，风化作用产生了各自不同的图像。地球气候的分带性决定了风化作用速度及其产物类型的分带性。2地形要素：在海拔相对较大的中低纬度山地，可见海拔不同的气候带，具有不同类型的风化作用。地形陡缓，风化作用也不同。 陡坡地下水位低，植被稀疏，物理风化相对强，产物难以残留，未风化的岩石不断受风化的缓坡平地化学风化和生物风化相对强，矿物完全分解，风化产物原地残留，母岩被垄断，不利于物理风化，最后形成大量粘土和残矿床。坡的方向也有图像，中低纬度阳坡昼夜温差大，冻结风化强于阴坡，阳坡比阴坡凹凸。3 .地质因素：主要受岩石矿物成分、岩石结构和构造运动的影响。 三、风化作用的工程意义岩石受风化作用，改变物理化学性质，其变化情况因风化程度而异。 例如岩石的龟裂度、空隙率、透水性、亲水性、膨胀收缩性和可塑性等随风而增加，岩石的抗压和剪切强度等随风而减少，风化壳成分的不均匀性、生产率和厚度的不规则性随风而增加。 因此，岩石风化程度越深的地区，工程建筑物的地基承载力越低，岩石边坡越不稳定。 风化程度直接影响工程设计与施工，如矿山建设、场地选择、水库坝基、大桥桥基和铁路路基等地基开挖深度、灌水基应达到的深度和厚度、边坡开挖坡度和防护及加固方法等因岩石风化程度而异。 因此，工程建设前必须调查和研究岩石风化的程度、速度、深度和分布情况。四、岩石风化的测量工程上，岩石风化的情况可以用两个方面来表现。 一种是岩石风化的程度，另一种是岩层风化的深度或风化岩层的厚度。1、岩石风化程度岩石风化时，其物理力学性质发生变化或变化。 这种变化的大小取决于风化程度的强弱。 不同风化程度岩石物理力学性质的变化大小不同。 路堑边坡坡度、桥基埋深、隧道衬砌厚度和施工方法选择、山区公路边坡表面保护等与岩石风化程度密切相关。 因此，在岩土工程中，岩石风化不能局限于风化现象的一般描述，应结合以下情况评价风化程度。(1)岩石颜色的变化岩石中矿物成分的变化首先反映在颜色上。 未风化的岩石颜色鲜艳，风化越重，颜色越暗。 野外观察中，要注意表面和内部颜色的比较，注意干燥和潮湿时岩石色调的不同，间接地决定风化程度。(2)岩石矿物成分的变化；岩石矿物成分的变化与岩石的风化程度直接相关。 岩石中易风化的各种矿物成分的变化，如花岗岩中的黑云母、长石、风化程度越重，应注意这些不稳定的矿物变成充分的次生矿物。 部分沉积岩风化后成分变化不明显，但风化较重的岩石常出现二次石膏和含水氧化铁。(3)岩石破碎程度；岩石破碎度是岩石风化程度等级中最重要的指标之一。 岩石风化破碎在岩石中产生了大量风化裂隙，应着重观察风化裂隙的长度、宽度、密度、形状及裂隙中的二次填充物情况。 直接判定岩石风化程度的强弱。(4)岩石物理力学性质的变化岩石风化程度越重，硬度越低，整体性越差，力学性质也越差。 野外观察中，可以用锤子敲击、用刀划线、用手折叠等简单的方法进行试验，也可以根据需要进行野外的当场压缩和剪切试验。2、岩石风化深度岩石的风化作用一般是从地表向岩体内部前进的，因此越接近地表风化作用越强，岩石的风化程度也越严重，越往岩石的内部，岩石的风化就越轻微，向未风化的新鲜岩石转移。 在同样的外部自然条件下，同类岩石风化层的厚度越厚，其风化程度也越严重。但是，岩石随着向内部浓淡，风化程度逐渐连续，风化深度的下限也不太清楚。 在较重要的工程建筑中，以地面以下风化极严重、风化相当严重、风化较轻的4条带合计为岩石风化深度，地基和围岩不太要求的普通工程建筑物只有前3条带，风化较轻的带不包括在风化深度之内。 地面观测不能确定风化深度和风化带整体情况，工程建筑需要明确地表下岩层整体风化情况的，应进行勘探和勘探。根据实践经验，在以物理风化为主的地区，风化深度一般为10m或15m以下的以化学风化为主的地区，岩石风化深度可达数十米甚至100米。工程中常常根据具体工程的特点和需要，根据岩石的风化情况进行一定的加固和处理，以提高岩石的完整性和强度。 这种处理方法主要有水泥砂浆、粘土砂浆、沥青砂浆、硅化法等。 边坡工程中最常用的是边坡防护。五、风化作用的防治为了制定防止岩石风化的正确措施，首先要明确建筑工地影响岩石风化的主要地质营运力、风化作用类型、岩石风化速度、风化顶壳垂直带及其空间分布、各风化带岩石的物理力学性质，并了解建筑物类型、规模和对地质体的要求。防止岩石风化的措施一般是两个方面：之一对风化产物的含处理利用和处理，二是防止岩石进一步风化。 现在我简单介绍一下1 .风化岩石的处理措施风化壳厚度小(如数米以内)时，施工条件简单时，风化岩石全部挖出，重建筑基础安全可靠的新鲜岩石。风化壳厚度大，如10米多、数十米以上，处理措施应当按具体条件决定。 负荷不大、地基要求低的建筑物，如普通工业民用建筑物、强风化带，甚至强风化带也要满足要求，不要挖掘，要选择合理的基础施工深度。 在重型建筑，特别是重型水工建筑中，对地基岩体稳定的要求很高，其钻探深度取决于建筑类型、规模以及风化岩的物理力学性质，需要钻探的只有物理力学性质威胁到建筑稳定的风化岩。 如我国三峡水利枢纽，水库被选为强度较高的前震旦系结晶岩，根据巨大水库的要求，经过多年的研究，在弱风化带内部声波纵向速度以4000m/s为界分成上下两部分，弱风化带及其以上的剧烈、强风化带必须挖掘，水库基础设置在弱风化带的顶部。风化壳的厚度很大，但处理后经济效益和效益成反比合理挖掘时，不挖掘也可以。 地基强度不能满足要求时，用锚杆和水泥砂浆加固，加强地基岩体的完整性和坚固性。 要求水工建筑物地基的抗渗重量，可以用水泥、沥青。 粘土等材料进行防渗帷幕灌浆处理。在当地基础上存在囊状风化，其深度不太深的情况下，可以在可能的条件下进行挖掘。 在囊状风化的深度大的情况下，根据具体的条件，用混凝土的外罩进行越过或加强处理。激烈风化带开挖的边坡和地下洞穴应采取支护、加固、防排水等措施，以保证边坡岩体和洞穴围岩在施工和应用期间的稳定性。2防止岩石风化的措施大部分岩石风化后，改变了原岩的物理力学性质，形成了巨大的风化壳。 这是地质历史时期发生的结果，其速度一般较慢，在工程使用期间岩体稳定性不会显着下降。 但是，含有粘土岩和粘土质的岩石等岩石风化速度快，一露出来几天到几分钟就开始出现风化裂隙，几年到几个月原岩的性质就会发生显着变化。 施工前可以满足建筑物要求，但在工程使用期限内风化不符合建筑物要求的岩石，以及施工钻井中易风化的岩石，应采取防止岩石风化的措施。防止岩石风化的基本指导思想是：人工处理后，将风化营养力与受保护的岩石隔离开来，保护岩石免受风化，降低风化力的强度，减慢岩石的风化速度。 例如，为了防止温度变化引起的物理风化，可以在受保护的岩石表面用粘性土或砂土铺被子，其厚度必须超过该地区年温影响深度的5-10cm。 据说被子使用亚粘土效果很好。 在防止气温变化影响的同时，由于渗透性弱，可以防止气液的侵入。 为了防止水和空气侵入岩体，可以用水泥、沥青、粘土等材料涂抹受保护的岩石表面，或者用灰浆填埋岩石的间隙。国外采用各种化学材料渗透岩石，填埋岩石缝隙，在缝隙墙壁上形成保护膜，使