工程地质水文地质--第八章 岩石风化的工程地质研究

1、第八章 岩石风化的工程地质研究,第一节 概述 第二节 影响岩石风化的因素 第三节 风化壳的垂直分带 第四节 防治岩石风化的措施,第一节 概述,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：遭受风化的岩石圈表层。,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。 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。,

2、三、风化结果,岩体结构构造发生变化 岩体完整性遭受破坏，裂隙性变大 岩石的矿物成分和化学成分发生变化 形成次生矿物：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 压缩性变大（由基岩粘土） 渗透性增大,总体上：恶化了岩体的工程地质性质,第二节 影响岩石风化的因素,1、气候因素 温度 温差大、冷热变化频率快：物理风化 温度高：化学风化 降雨（湿度） 降雨量大 降雨量小,2、岩性因素,矿物成分：抗风化能力 氧化物硅酸盐碳酸盐和硫化物 最稳定的造岩矿物：石英 岩浆岩：酸性岩（花岗岩） 中性岩（闪长岩、安山岩） 基性岩（玄武岩） 超基性岩（橄榄岩） 变质岩：浅变质岩

3、中等变质岩深变质岩 沉积岩：抗风化能力岩浆岩、变质岩,3、岩石因素,化学成分 活动性强的元素：K、Na等 活动性弱的元素：Fe、Al、Si等 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 Si质胶结Ca质胶结泥质胶结,4、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,5、地形,高度 海拔高地区：以物理风化为主 海拔低地区：化学风化速度较快 坡度 陡坡地段：风化

4、速度较大，风化壳较薄 缓坡地段：风化速度较慢，风化壳较厚,6、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,第三节 风化壳的垂直分带,一、分带的意义 地基：选择基础埋深位置 边坡：选择稳定的边坡高度和坡度,二、分带的可能性,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,总之：在整个风化剖面上，风化程度不同的岩石表现出不同的物理、矿物组合特征。从地表至深部新鲜基岩，风化是逐渐过渡的。,三、分带的原则,充分反应各风化带岩石变化的客观规律，反

5、应各风化带岩石所具有的不同特征。 分带的标志应有代表性、又明确，便于掌握 将定性与定量结合起来 分带数目既不要过多，也不太少。 三分法、四分法、五分法 四分法：剧风化带、强风化带、弱风化带、微风化带,四、分带的标志,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

6、,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,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 波速比 风化系数,岩土工程勘察规范（GB50021-2001）,一、处理措施,风化厚度较小，施工条件简单时，全部挖除 风化厚度较大，数十米以上时，处理措施视具体条件而定 一般工业民用建筑物，可选择足够强度的风化层作地基，设置合理的基础埋置深度 重大工程，需挖除对工程构成危险的风化岩石 对于囊状或夹层风化带，可采用局部挖除或铺盖跨越,第四节 防治岩石风化的措施,二、预防措施,指导思想 通过人工措施，使风化营力与岩石隔离