工程地质水文地质第八章岩石风化的工程地质研究.ppt

工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究第八章 岩石风化的工程地质研究n第一节 概述n第二节 影响岩石风化的因素n第三节 风化壳的垂直分带n第四节 防治岩石风化的措施工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究第一节 概述一、定义n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n风化壳：遭受风化的岩石圈表层工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究二、风化类型n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n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n生物风化：既有物理风化特点，又具有化学风化特征工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究三、风化结果n岩体结构构造发生变化岩体完整性遭受破坏，裂隙性变大n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n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工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究第二节 影响岩石风化的因素1、气候因素n温度n温差大、冷热变化频率快：物理风化n温度高：化学风化n降雨（湿度）n降雨量大n降雨量小工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究2、岩性因素n矿物成分：抗风化能力n氧化物>硅酸盐>碳酸盐和硫化物n最稳定的造岩矿物：石英n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）n变质岩：浅变质岩>中等变质岩>深变质岩n沉积岩：抗风化能力>岩浆岩、变质岩工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究3、岩石因素n化学成分n活动性强的元素：K、Na等n活动性弱的元素：Fe、Al、Si等n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n结构特点n单一矿物组成的岩石抗风化能力较强：单矿岩>复矿岩n矿物成分相同：等粒结构>不等粒结构n单粒结构岩石抗风化能力较强nSi质胶结>Ca质胶结>泥质胶结工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究4、地质构造n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n断层带（裂隙密集带）：囊状风化n层理面：差异风化—崩塌等n节理、裂缝面：球形风化 工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究5、地形n高度n海拔高地区：以物理风化为主n海拔低地区：化学风化速度较快n坡度n陡坡地段：风化速度较大，风化壳较薄n缓坡地段：风化速度较慢，风化壳较厚工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究6、其它因素n地壳运动n强烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大n稳定期：风化彻底，风化壳厚度大n人类活动 人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究第三节 风化壳的垂直分带一、分带的意义n地基：选择基础埋深位置n边坡：选择稳定的边坡高度和坡度工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究二、分带的可能性n不同深度岩石与风化营力接触时间和程度不同n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工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究三、分带的原则n充分反应各风化带岩石变化的客观规律，反应各风化带岩石所具有的不同特征n分带的标志应有代表性、又明确，便于掌握n将定性与定量结合起来n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工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究四、分带的标志n颜色n风化岩石在外观上表现出颜色的差异n破碎程度：风化程度越深，原岩破碎程度愈大n从深部完整新鲜岩石至地表：岩块→块石→碎石→砂粒→粉粘粒n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工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究n矿物成分变化：不同风化带、矿物组合特点不同n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n弱、微风化带：矿物变异主要发生在块石裂缝周围，形成薄膜工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究n水理性质及物理力学性质的变化由上至下：n孔隙性、压缩性由大变小n吸水性由强→弱n波速由小→大n强度由低→高工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究工程的初勘阶段：以定性分带为主工程的详勘阶段：以定量分带为主n地质分析法—定性分析方法n通过岩石颜色、破碎程度、矿物成分的变化n指标定量法n波速比n风化系数工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）风化程度野外特征波速比风化系数未风化岩质新鲜,偶见风化痕迹0.9~1.00.9~1.0微风化结构基本未变,仅节理面有渲染或略有变色,有少量风化裂隙0.8~0.90.8~0.9中等风化结构部分破坏,沿节理面有次生矿物,风化裂隙发育,岩体被切割成岩块,用镐难挖,岩芯钻方可钻进0.6~0.80.4~0.8强风化结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙很发育,岩体破碎,用镐可挖,干钻不易钻进0.4~0.6<0.4全风化结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,可用镐挖,干钻可钻进0.2~0.4残积土组织结构全部破坏,已风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性<0.2工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究一、处理措施n风化厚度较小，施工条件简单时，全部挖除n风化厚度较大，数十米以上时，处理措施视具体条件而定n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n重大工程，需挖除对工程构成危险的风化岩石n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工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究工程地质学概论:第十一章 岩石风化工程地质研究二、预防措施n指导思想 通过人工措施，使风化营力与岩石隔离，使岩石免遭继续风化，或减缓风化营力的作用强度，减缓岩石的风化速度n预防对象：粘土岩类n预防手段n表面铺盖（粘土、水泥、沥青材料）n化学材料充填（在岩石裂隙中充填化学材料，形成保护膜）n植被。