花岗岩球状风化的形成机理新析.pdf

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1、第3O卷第5期Vol_3O，No．5矽j}I电．2016年lO月MINERALRESOURCESANDGE0LOGY0ct．，2O16花岗岩球状风化的形成机理新析董荣(广东省冶金建筑设计研究院．广东广州5lO08O)摘要：花岗岩球状风化现象在自然界比较常见，其成因国内一般认为受三维裂隙控制，出露地表接受风化时，由于棱角突出，角部受三个方向的风化，棱边受两个方向的风化，而面上只受一个方向的风化，故棱角逐渐缩减，最终趋向球形。国外也有其他成因认识，如liesegang现象、卸荷载、微裂隙、体积膨胀、后期风

2、化作用等莫衷一是。本文通过认真观察，对比分析，总结出球状风化形成机理即亲水矿物吸水及失水造成的膨胀收缩的结果。关键词：花岗岩；球状风化；热胀冷缩；亲水性粘土矿物；吸水一失水中图分类号：P512．1文献标识码：A文章编号：1001—5663(2016)05—0842—041研究区慨况在广东大部分揭露的孤石都被叫为球状风化岩石，应该是有一定的误区。有些花岗岩体受断裂裂隙影响，形成多组剪性节理，较破碎部分比较容易风化，花岗岩岩石在广东地区分布较广，主要为加里东较完整部分被保留，在花岗岩全、强风化岩带中以微期

3、一燕山三期形成，燕山期为广东火山活动最强时风化岩形式存在。但是这种孤石一般保留有棱角状，期，尤其是中晚期活动最强烈，形成厚度较大花岗岩球状体不明显。本文认为还不具有球状风化的特点。体。花岗岩区工程地质条件一般较好，但是有些花岗岩地区风化岩土中球状风化等孤石发育，尤其是全风本文所定义的球状风化岩体为球状或椭球状，整个球体完整性较好，一般裂隙不明显，周围一般为全化花岗岩中的球状体花岗岩对工程影响较大。风化岩石或半岩半土状强风化岩，风化进程如剥洋葱球状风化是花岗岩地区比较突出的一个不良地质现象，工程地质条件

4、较复杂。在建、构筑物桩基础状，球状体内部岩石比较新鲜。施工过程中遇花岗岩球状风化体，具有孔口易坍塌、地层可钻性差、工艺复杂、岩面倾角大且层次多，垂直球状风化成因研究现状度控制难度较大、钻孔资料难以真实反映桩基地质实际工况等特点，会造成预制桩基础的断桩、斜桩，钻孔国内球状风化成因一般认为：岩体受三维裂隙控桩不能穿透球状风化体而需补桩，增加施工成本；更制形成四方块体，岩块出露地表接受风化时，由于棱严重的是误将球状风化体判为基岩，会引起不均匀沉角突出，易受风化(角部受三个方向的风化，棱边受两降，造成上部结构

5、失稳等问题l】]。个方向的风化，而面上只受～个方向的风化)，故棱角球状风化花岗岩其特点是风化球体的存在破坏逐渐缩减，最终趋向球形，这样的风化过程称为球状了整个花岗岩宏观的一致性、均匀性。风化。由于花岗岩球状体分布没有规律性，对工程施工国内球状风化对其成因的认识多是停留在国外造成很大的困难，分析球状风化的形成机理，对花岗研究结论，也有认为是卸载、岩石膨胀等作用的影岩球状体分布的研究具有一定的指导意义。响l2{]。国内对花岗岩球状风化的研究主要对工程上收稿日期：2016一O6—05；修回日期：2O16—0

6、6—18作者简介：董荣(1963一)，男，硕士，高级工程师．注册岩土工程师，从事岩土工程专业。E—mail：l14321993@qq．corn引文格式：董荣．花岗岩球状风化的形成机理新析[J]．矿产与地质，2016，30(5)：842—845．第3O卷第5期董荣：仡岗岩球状风化的形成机理新析843关注较多，如盾构机通过花岗岩球状风化体的掘进施是微生物作用的结果，还有学者认为岩石环状裂隙内工技术，球状风化孤石群内端承桩复合成孑L施工技铁质的聚集引起氧化还原点位的增大而形成球形环术，球状风化岩的勘察方法等

7、等。带。岩石在后期风化过程中易迁移元素的迁移和冉国外球状风化成因主要有岩石卸载、岩石膨胀、沉淀也会形成相间的环带。恒定体积改变、微裂隙以及外部应力作用等成因J。综合以上研究成果可见，球状风化形成原因还没岩石卸载的理论认为，由于地壳运动，花岗岩体有一个令人信服的观点，各种观点都有某些缺陷。不断上升，使深埋的岩体出露地表，岩石力学性质也有塑性转化为脆性。在这个过程中岩石产生卸荷而3存在的问题向外膨胀，形成层状裂隙，从而形成球状体]。岩石膨胀理论认为早期成岩时水蒸气使岩石内首先，普遍认识球状风化受节理裂隙的

8、控制作刚部压力剧增，随着岩石冷却。岩石产生收缩裂缝，之后明显有些牵强。即使棱角先风化，棱角逐渐缩减，最南于内部剩余张力作用体积发生膨胀，最后形成球状终趋向球形，但形成球体后球状风化仍然进行，而几．风化物。与其他风化特点明显不同，从后期风化特征可见并非恒定体积改变是指从能量学的角度阱，一块多面受j维节理控制，而是沿着圆形裂隙剥落(照片1、照体的岩石以球形变化改变体积可以保证在最小的表片2)，层层剥落，如剥洋葱一般。到了后期难以见到面积下达到最大的体积变化，