工程地质学第七章不良地质现象的工程地质问题

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1、第七章不良地质现象的工程地质问题主要内容§7.1风化作用§7.2河流地质作用§7.3滑坡与崩塌§7.4泥石流§7.5岩溶与土洞§7.6地震及其效应地壳上部的岩土层经受着各种内外动力地质作用，如地壳运动、地震、流水作用以及人类工程活动等因素作用的影响而发生变化，这些变化又影响着原有宏观地质、地貌和地形条件的改变，并产生不良地质现象。例如：火山爆发、地震、滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、修建水库诱发地震；城市过量抽取地下水引起地面沉降。据估计我国由地质灾害造成的损失占各种灾害总损失的35％。在地质灾害中，崩塌、滑坡、泥石流及人类工程活动诱发的浅表生地质灾害造成的损失占一半以上，每年约损失200亿

2、元，而且大多集中在我国中西部山区和高原地区，这对我国经济建设重点逐渐向中西部转移和开发西部战略有重要的意义和影响，必须予以足够重视。因此，对于工程地质任务来讲，对这些不良地质现象应查明其类型、范围、活动性、影响因素、发生机理、对工程的影响和评价以及为改善场地的地质条件而采取的防治措施。§7.1风化作用地表或接近地表的岩石在大气、水和生物活动等因素影响下，发生物理的和化学的变化，致使岩体崩解、剥落、破碎，变成松散的碎屑性物质，这种作用称为风化作用。具体表现为矿物岩石在结构、构造甚至化学成分的逐渐变化，岩石由整块岩石变成碎块，由坚硬变成疏松，组成岩石的矿物发生分解而形成新矿物，从而降低了岩石的

3、强度和稳定性。风化作用使岩石产生裂隙，破坏岩石的整体性，影响地基边坡的稳定性。此外，许多滑坡、崩塌等不良地质现象大多是在风化作用的基础上逐渐形成和发展起来的。因而，对风化作用的了解、风化带及其岩石风化程度的确定，对评价工程建筑条件是必要的。7.1.1风化作用类型按风化营力的不同，岩石的风化可分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用三种类型。1.物理风化作用在温度变化、岩石裂隙或孔隙水的冻融或盐类结晶所产生的应力等作用下，岩石发生机械破碎的过程称为物理风化作用。物理风化是最简单的风化作用，只使岩石发生崩解，形成岩屑，岩石由坚硬变得疏松。温度变化和岩石裂隙中水分的冻结是岩石物理风化作用的因

4、素。当温度发生变化时，由于岩石为不良的导热体，导热率不同，膨胀系数很不均一。所以，当热状态改变时，岩石产生热胀冷缩，内部产生应力，使晶粒间的联结遭到破坏，导致岩石产生裂缝而逐渐破碎。渗入裂缝中的水在低温时冻结成冰，体增大，产生压力，扩大岩石裂缝，引起岩石崩裂。2.化学风化作用化学风化作用是指岩石在水和各种水溶液的化学作用和有机体的生物化学作用下所引起的破坏过程。其特点是不仅破碎了岩石，而且最重要的是岩石的成分发生了变化。化学风化作用由水化作用、氧化作用、水解作用以及溶解作用。（1）水化作用：是水和某种矿物结合，这种作用可使岩石因体积膨胀而招致破坏。CaSO4+2H2O＝CaSO4·2H2O

5、硬石膏遇水后生成二水石膏，二水石膏在结晶时，体积膨胀。(2)氧化作用：这种作用是氧和水的联合作用，对氧化亚铁、硫化物、碳酸盐类矿物表现比较突出。FeS2+7O2+H2O＝FeSO4+H2SO4黄铁矿在风化过程中会析出游离的硫酸，硫酸具有很强的腐蚀作用，能溶蚀岩石中某些矿物，形成一些洞穴和斑点，致使岩石破坏。（3）水解作用：是指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。4K（AlSi3O8）+2CO2+4H2O＝Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3(正长石)（高岭土）正长石经水解后，形成高岭土、石英和碳酸钾，碳酸钾被水溶解带走，剩下的是疏松的高岭土和石英混在一起。（4）溶

6、解作用：自然界的水能直接溶解岩石使岩石破坏。最容易溶解的是卤化盐类（岩盐、钾盐），其次是硫酸盐（石膏、硬石膏），再次是碳酸盐类（石灰岩、白云岩）CaCO3+CO2+H2O＝Ca（HCO3）2碳酸钙变成重碳酸钙后，被水溶解带走，结果石灰岩便形成溶洞。在石灰岩地区经常有溶洞、溶沟等岩溶现象，就是这种溶解作用造成的。此外，当水的温度增高以及压力增大时，水的溶解作用就会比较活跃。3.生物风化作用岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用成为生物风化作用。它对岩石的破坏有物理作用（例如植物的根在岩石裂缝中生长，像楔子一样劈裂岩石)和化学作用（例如生物新陈代谢所析出的碳酸、硝酸及有机酸等对岩石的破坏作

7、用)两种。7.1.2岩石风化程度和风化带岩石受到风化以后，不论其外观特征或物理力学性质都会发生一系列的变化。根据这些变化，我们可以概略地判断岩石的风化程度。1.岩石风化程度的判断（1）岩石的颜色岩石受到风化作用后，颜色和光泽发生变化，而未经风化的岩石的造岩矿物保持着固有的颜色和光泽。例如，花岗岩受到风化后，具有玻璃光泽的正长石即变成土状的白色粉末，而黑云母的色泽也变得深暗，因而使整个岩石失去原有色泽。（2）岩石的矿物成分