4第四章岩石风化工程地质研究~1.ppt.convertor

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1、第四章岩石风化工程地质研究主要内容4.1基本概念及研究意义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.基本概念及研究意义岩石风化（RockWeathering）：岩石在各种风化营力作用下，所发生的物理和化学变化过程，称为岩石风化。它包括岩石所感受的风化作用和其所产生的结果两个方面。引起岩石风化的营力很多，主要有：太阳热能、水溶液（地表、地下及空气中的水）、空气（O2、CO2等）及生物机体等。4.1.基本概念及研究意义按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同，风化作用可分

2、为物理风化、化学风化和生物风化三种。生物风化既有物理风化的，也有化学风化的作用。因此，风化作用主要有物理风化和化学风化两种。风化作用：组成地壳上部岩体在各种地质营力作用下，其成分和结构不断发生变化，这些改变岩体成分和结构的地质作用。4.1.基本概念及研究意义物理风化：指因温度变化、水的冻融、干湿交替、盐类结晶、矿物水化和植物根劈等作用而引起岩石的机械破碎的过程。其结果既破坏了岩石结构构造，降低了岩石强度，又为化学风化打开了方便之门。风化深度<10m。4.1.基本概念及研究意义化学风化：指岩石在氧、水溶液

3、及有机体等作用下，产生化学反应，引起其结构构造、矿物成分和化学成分发生变化的过程。其结果是活泼元素迁移、稳定元素残留原地，原生矿物不断变异，次生矿物不断形成。风化深度数十~100m。风化壳：遭受风化的岩石圈表层称~。它是原岩在一定地质历史时期各种因素综合作用的产物。风化带：地壳上部在不同程度进行着风化作用的部分。物理风化——根劈作用4.1.基本概念及研究意义风化岩石与原岩的区别：（1）岩石结构构造发生变化：原岩：完整性好，裂隙少，胶结强，块度大。风化岩：完整性差，裂隙多，胶结弱或无胶结，块度小。4.1.

4、基本概念及研究意义（2）岩石矿物成分和化学成分发生变化：原生矿物解体变异，活动性较强的元素随水迁移，风化营力带来的新元素参与，形成次生矿物。如绿泥石、绢云母等鳞片状矿物；高岭石、蒙脱石、水云母等粘土矿物；铁、铝、硅的氧化物或轻氧化物。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。4.1.基本概念及研究意义（3）岩石工程地质性质弱化：岩石风化，矿物成分、化学成分和结构构造均向弱的方向发生变化。因此，岩石力学强度降低、压缩性增加、渗透系数增加、水敏性增加等。总之，

5、风化后，岩石在工程建筑上的优良性质削弱了，不良性质增加了，使工程地质条件恶化。4.1.基本概念及研究意义1.根据岩石风化程度及其空间分布，选择最适宜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，即确定合理的建设基面高程；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、船闸及露天矿采坑合理的稳定边坡角；研究意义:4.1.基本概念及研究意义4.根据风化产物的特性（破碎

6、程度、坚固性等）及场地工程地质条件，选择地下洞室施工开挖的设备和方法，确定对已风化岩石的处理措施；5.根据岩石风化速率、风化营力、风化作用类型及影响岩石风化的因素等，确定基坑、路堑保持开敞状态的安全期限，选择防止岩石风化的措施。全风化、中风化石灰岩全风化花岗岩全风化、强风化砂泥岩互层风化不均匀现象4.2.影响岩石风化的因素一、气候气候是控制风化营力的性质和强度的主要因素。反映气候特点的气象要素很多，其中对岩石风化影响较大的主要是温度和雨量。1）温差大，有利于物理风化：促使岩石热胀冷缩、刺激矿物溶解、生物

7、新陈代谢。温度高有利于化学风化。2）雨量大，有利于化学风化及生物风化：加速元素迁移，利于生物繁殖。岩石风化是多种因素综合作用的复杂过程。包括：气候、岩性、地质构造、地形，水文地质条件等因素。4.2.影响岩石风化的因素二、岩性岩石的抗风化能力与其形成环境、矿物成分及结构构造关系极为密切。成岩环境与地表环境差异愈大，原岩风化变异愈强烈。岩石的抗风化能力的大小，主要取决于组成岩石的矿物成分。造岩矿物稳定性见表4-1.表4—1常见造岩矿物的抗风化稳定性4.2.影响岩石风化的因素A、岩石矿物成分●氧化物>硅酸盐>

8、碳酸盐和硫化物　●最稳定的造岩矿物：石英●岩石抗风化顺序：沉积岩>岩浆岩、变质岩●岩浆岩抗风化顺序：酸性岩（花岗岩）>中性岩（闪长岩、安山岩）>基性岩（玄武岩）>超级性岩（橄榄岩）；●变质岩抗风化顺序：浅变质岩>中等变质岩>深变质岩；●沉积岩风化厚度不大，但风化速度很快。B、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C、结构特点单矿岩（石英岩）抗风化能力