2019年巖土工程師《基礎(chǔ)知識》考點:巖石風化工程地質(zhì)

巖石風化工程地質(zhì)

1.巖石風化的概念、風化作用類型、主要風化作用、風化殼

巖石風化：巖石在各種風化營力作用下，所發(fā)生的物理和化學變化的過程。

風化作用類型：物理風化，化學風化和生物風化。

主要風化作用：氧化、溶解、水化、水解、碳酸化和硫酸化等作用。

風化殼：遭受風化的巖石圈表層。

2. 影響巖石風化的因素

一、氣候因素：

(1)溫度：溫差大、冷熱變化頻率快，有利于物理風化;溫度高，有利于化學風化;

(2)降雨：降雨量大，有利于化學及生物風化;

二、巖性因素：

(1)礦物成分(抗風化能力)：

氧化物>硅酸鹽>碳酸鹽和硫化物

最穩(wěn)定的造巖礦物：石英

巖漿巖：酸性巖>中性巖>基性巖>超基性巖

變質(zhì)巖：淺變質(zhì)巖>中等變質(zhì)巖>深變質(zhì)巖

沉積巖：抗風化能力>巖楽巖、變質(zhì)巖

(2)化學成分

K、Na 等活性強的元素比Fe、Al、Si 等活性弱的元素更容易流失。同一種元素，所組成的化合物不同，巖石的抗風化能力也不同。

(3)結(jié)構(gòu)特點

單一礦物組成的巖石抗風化能力較強：單礦巖>復礦巖;

礦物成分相同：等粒結(jié)構(gòu)>不等粒結(jié)構(gòu)，

單粒結(jié)構(gòu)巖石抗風化能力較強;

Si 質(zhì)膠結(jié)>Ca 質(zhì)膠結(jié)>泥質(zhì)膠結(jié)

三、地質(zhì)結(jié)構(gòu)因素：斷層、層面、節(jié)理、沉積間斷面、侵入巖與圍巖接觸面

(1)斷層帶(裂隙密集帶)：囊狀風化

(2)層理面：差異風化—崩塌等

(3)節(jié)理、裂縫面：球形風化

四、地形因素

(1)海拔高地區(qū)：以物理風化為主;海拔低地區(qū)：化學風化速度較快。

(2)陡坡地段：風化速度較大，風化殼較薄;緩坡地段：風化速度較慢，風化殼較厚。

五、其他因素

(1)地殼運動

強烈上升期：風化速度快，風化殼厚度不大

穩(wěn)定期：風化徹底，風化殼厚度大

(2)人類活動

人工開挖基坑、邊坡、隧洞、砍伐森林等，直接加劇風化作用。

3.巖石風化的分帶標志、方法及原則(重點：分帶標志、方法)

分帶標志

一、顏色不同：風化巖石在外觀上表現(xiàn)出顏色的差異;

二、破碎程度：風化程度越深，原巖破碎程度愈大。

(1)從深部完整新鮮巖石至地表：巖塊→塊石→碎石→砂粒→粉粘粒。

(2)從總體上看，上部以粉粘粒為主，夾砂粒、碎石;下部以塊石、碎石為主，裂縫中夾粉粘粒、砂粒。

三、礦物成分變化：不同風化帶、礦物組合特點不同。

(1)劇風化帶：除石英外，大部分礦物已經(jīng)變異，形成穩(wěn)定的礦物，如粘土礦物;

(2)弱、微風化帶：礦物變異主要發(fā)生在塊石裂縫周圍，形成薄膜。

四、水理性質(zhì)及物理力學性質(zhì)的變化：

由上至下：(1)孔隙性、壓縮性由大變小;(2)吸水性由強→弱;(3)波速由小→大;

(4)強度由低→高。

五、鉆探掘進及開挖中的技術(shù)特性：風化程度不同的巖石，其完整性和堅固性不同，因此，勘探中的鉆探方法、鉆進速度、巖心采取率、掘進方法及難易程度是不同的;同時，施工中開挖方法及進度亦各異。

分帶方法

工程的初勘階段：以定性分帶為主。

工程的詳勘階段：以定量分帶為主。

具體的分帶方法有：

(1)地質(zhì)分析法—定性分析方法：通過巖石顏色、破碎程度、礦物成分的變化

(2)指標定量法：

聲波測試法：巖石風化后，聲波速度變慢。

風化系數(shù)法：按風化系數(shù)Ky大小較小分帶。

分帶原則

(1)充分反映各風化帶巖石變化的客觀規(guī)律，反映各風化帶巖石所具有的不同特征;

(2)分帶的標志應(yīng)有代表性、明確，便于掌握;

(3)將定性與定量結(jié)合起來;

(4)分帶數(shù)目既不要過多，也不太少。一般采用 三分法、四分法、五分法。

4. 巖石風化的防護措施

防治巖石風化的措施一般包括兩個方面：

一、對已風化產(chǎn)物的合理利用與處理：

(1)風化殼厚度小，全部挖出;

(2)風化殼厚度大，數(shù)十米以上時，處理措施視具體條件而定。一般工業(yè)民用建筑物，可選擇足夠強度的風化層作地基，設(shè)置合理的基礎(chǔ)埋置深度;對于重大工程，需挖除對工程構(gòu)成危險的風化巖石。

(3)對于囊狀或夾層風化帶，可采用局部挖除或鋪蓋跨越。

二、預(yù)防巖石風化的措施：

預(yù)防巖石風化的基本指導思想是：通過人工措施，使風化營力與巖石隔離，使巖石免遭繼續(xù)風化，或減緩風化營力的作用強度，減緩巖石的風化速度。

對于粘土巖類預(yù)防方法有：(1)表面鋪蓋(粘土、水泥、瀝青材料);(2)化學材料充填(在巖石裂隙中充填化學材料，形成保護膜);(3)植被。

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