岩石风化工程地质ppt课件.ppt

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1、4岩石风化工程地质4.1概述4.2影响岩石风化的因素4.3风化壳的垂直分带4.4防治岩石风化的措施4.1概述组成地壳的岩石其形成环境是十分复杂的。岩石在各种风化营力作用下，所发生的物理和化学变化的过程称为岩石风化(RockWeathering)。它包括岩石所感受的风化作用及其所产生的结果两个方面．引起岩石风化的营力很多，但主要的是太阳热能、水溶液(地表、地下及空气中的水)，空气(O2及CO2等)及生物有机体等，按照风化能力及其引起的岩石变异的方式不同，风化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。物理风化物理风化是由于温度的变化(特别是昼夜的温变)，水的冻融、干湿交替，盐

2、类结晶，矿物水化和植物根劈等作用下所产生的应力，引起岩石的机械破碎，而不伴随化学成分和矿物成分的显著变化，其结果既破坏了岩石的结构构造，降低了岩石的强度，又为化学风化打开了方便之门。这种作用主要发生在干寒地区，如我国北方、西北的干旱寒冷及高山寒冷地区，岩石的风化深度较小，一般小于10m。化学风化岩石在氧、水溶液及有机体等作用下所发生的一系列复杂的化学反应，引起其结构构造，矿物成分和化学成分发生变化的过程，称为化学风化。其实质是原岩中较活泼的元素发生迁移，较稳定的元素残留原地，原生矿物不断变异，与新环境相适应韵次生矿物不断形成的过程。在风化过程中，化学反应的方式较复杂，有氧化、

3、还原、溶解、结晶、水化、水解、碳酸化、硫酸化、去碳、中和等作用。在自然界中，化学风化是多种方式综合作用的结果，其中以水化、溶解、水解和氧化作用最为常见。化学风化多以水力介质，其影响深度与地下水的循环交替条件极为密切。岩石一股风化深度为数十米，大者可达100余米，因而工程上的实际意义也较大。遭受风化的岩石圈表层叫做风化壳(weatheredcrust)，它是原岩在一定的地质历史时期各种因素综合作用的产物。风化岩石与原岩比较，已产生了一系列的变化，主要表现在以下几个方面：(1)岩体的结构构造发生变化，岩石风化后其空隙性增大，块度变小，原岩破碎成块石、碎石、砂粒、粉粒及粘粒。这种变

4、化使原岩的结晶联结削弱以致丧失，成为水胶联结关甚至无联结状态，使完整性较好，坚固性较高的岩体，变成破碎松软、性质易变的土体。(2)岩石的矿物成分和化学成分发生变化。风化过程中，原岩中的矿物逐渐解体变异，活动性较强的元素不断随水迁移流失，同时，由于风化营力所携带的新元素的参与，形成了新的次生矿物。如绿泥石、绢云母等鳞片状矿物，细分散的高岭石、蒙脱石、水云母等粘土矿物，铁、铝、硅的氧化物或氧氧化物。这些次生矿物不仅在晶系特点，晶粒大小，结晶程度均与原生矿物不同，而且还增加了水及有机组分。(3)岩石的工程地质性质恶化。岩石风化后，由于岩石的矿物成分，化学成分和结构构造发生变化，而导

5、致岩石工程地质性质上的系列变化。如力学强度降低，压缩性可以从基本不可压缩的基岩，变为庄缩性颇大的粘性土；透水性发生畸变，在完整风化削面上，遭受中等风化的岩石其渗透系数比下伏新鲜岩石成倍增加；表层遭受强烈风化的岩石，其渗透系数又降低，岩石彻底风化后所形成的次生矿物，其抗水性降低，亲水性增高，对水的敏感性加大，易于崩解，膨胀和软化。总之，风化后的岩石在工程建筑上的优良性质削弱了，不良性质刚增加了，使工程地质条件大为恶化。岩石风化是地壳表层大陆化时期较为普遍的动力地质作用，它与工程选址布局、岩(土)体稳定、地基处理、施工方法、施工期限、工程造价等关系极为密切。当在岩石风化强烈、风化

6、深度较大的地区建筑大型工程(如高坝)时，不得不采取大量的挖方措施；清除(部分或全部)风化岩石，将大坝基础置于稳定可靠的基岩之上，或者进行加固或防渗处理。这样必然大大增加造价，又延误工期。有时采取降低工程设计规模，以便与地基状态相适应。如安徽省青弋江陈村水库，其坝基为志留系砂页岩，原拟100m高的混凝土重力坝建在新鲜岩石之上。后因风化壳很厚，开挖及回填工程均较大，经方案的技术，经济比较后，将坝高降低到75m；并以风化岩石为坝基。许多道路及露天矿采坑边坡变形破坏往往与岩石风化有关。如河北省迁安县大石河露天铁矿采坑，由黑云母斜长片麻岩组成，采矿过程中发生多处边坡崩滑；其中规模较大，

7、变形体高达20m以上者，多为强烈风化岩石。在某些花岗岩地区修建地下洞室时，因对岩石风化估计不足而发生洞口坍塌，造成人身事故，又延误工期。风化也使某些作为建筑材料的岩石适用性下降；岩石风化工程地质研究目的：①根据岩石风化的程度及其空间分布，选择最适于修建建筑物的位址，对各种工程建筑物进行合理布局；②根据风化岩石的物理力学性质与建筑物类型、等级、荷载性质及大小的适应性，确定地基中需要挖除的风化岩石的厚度，即确定合理的建基面高程；③根据岩石风化速度，风化程度及各风化带岩石的物理力学性质，确定基坑、路堑、船闸及