2019年岩土工程师《基础知识》考点:岩石风化工程地质

岩石风化工程地质

1.岩石风化的概念、风化作用类型、主要风化作用、风化壳

岩石风化：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。

风化作用类型：物理风化，化学风化和生物风化。

主要风化作用：氧化、溶解、水化、水解、碳酸化和硫酸化等作用。

风化壳：遭受风化的岩石圈表层。

2. 影响岩石风化的因素

一、气候因素：

(1)温度：温差大、冷热变化频率快，有利于物理风化;温度高，有利于化学风化;

(2)降雨：降雨量大，有利于化学及生物风化;

二、岩性因素：

(1)矿物成分(抗风化能力)：

氧化物>硅酸盐>碳酸盐和硫化物

最稳定的造岩矿物：石英

岩浆岩：酸性岩>中性岩>基性岩>超基性岩

变质岩：浅变质岩>中等变质岩>深变质岩

沉积岩：抗风化能力>岩楽岩、变质岩

(2)化学成分

K、Na 等活性强的元素比Fe、Al、Si 等活性弱的元素更容易流失。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。

(3)结构特点

单一矿物组成的岩石抗风化能力较强：单矿岩>复矿岩;

矿物成分相同：等粒结构>不等粒结构，

单粒结构岩石抗风化能力较强;

Si 质胶结>Ca 质胶结>泥质胶结

三、地质结构因素：断层、层面、节理、沉积间断面、侵入岩与围岩接触面

(1)断层带(裂隙密集带)：囊状风化

(2)层理面：差异风化—崩塌等

(3)节理、裂缝面：球形风化

四、地形因素

(1)海拔高地区：以物理风化为主;海拔低地区：化学风化速度较快。

(2)陡坡地段：风化速度较大，风化壳较薄;缓坡地段：风化速度较慢，风化壳较厚。

五、其他因素

(1)地壳运动

强烈上升期：风化速度快，风化壳厚度不大

稳定期：风化彻底，风化壳厚度大

(2)人类活动

人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等，直接加剧风化作用。

3.岩石风化的分带标志、方法及原则(重点：分带标志、方法)

分带标志

一、颜色不同：风化岩石在外观上表现出颜色的差异;

二、破碎程度：风化程度越深，原岩破碎程度愈大。

(1)从深部完整新鲜岩石至地表：岩块→块石→碎石→砂粒→粉粘粒。

(2)从总体上看，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。

三、矿物成分变化：不同风化带、矿物组合特点不同。

(1)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;

(2)弱、微风化带：矿物变异主要发生在块石裂缝周围，形成薄膜。

四、水理性质及物理力学性质的变化：

由上至下：(1)孔隙性、压缩性由大变小;(2)吸水性由强→弱;(3)波速由小→大;

(4)强度由低→高。

五、钻探掘进及开挖中的技术特性：风化程度不同的岩石，其完整性和坚固性不同，因此，勘探中的钻探方法、钻进速度、岩心采取率、掘进方法及难易程度是不同的;同时，施工中开挖方法及进度亦各异。

分带方法

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。

具体的分带方法有：

(1)地质分析法—定性分析方法：通过岩石颜色、破碎程度、矿物成分的变化

(2)指标定量法：

声波测试法：岩石风化后，声波速度变慢。

风化系数法：按风化系数Ky大小较小分带。

分带原则

(1)充分反映各风化带岩石变化的客观规律，反映各风化带岩石所具有的不同特征;

(2)分带的标志应有代表性、明确，便于掌握;

(3)将定性与定量结合起来;

(4)分带数目既不要过多，也不太少。一般采用 三分法、四分法、五分法。

4. 岩石风化的防护措施

防治岩石风化的措施一般包括两个方面：

一、对已风化产物的合理利用与处理：

(1)风化壳厚度小，全部挖出;

(2)风化壳厚度大，数十米以上时，处理措施视具体条件而定。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;对于重大工程，需挖除对工程构成危险的风化岩石。

(3)对于囊状或夹层风化带，可采用局部挖除或铺盖跨越。

二、预防岩石风化的措施：

预防岩石风化的基本指导思想是：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。

对于粘土岩类预防方法有：(1)表面铺盖(粘土、水泥、沥青材料);(2)化学材料充填(在岩石裂隙中充填化学材料，形成保护膜);(3)植被。

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