土木工程地质-第四章-风化作用
工程地质专题-风化作用
•生物风化(biological weathering)
•生物物理风化 ---根劈作用 •生物化学风化 ---遗体新陈代谢 产生有机酸
5/28
风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在 地表形成的一个不连 续的岩土层称为风化 壳(crust of
weathering)。
土壤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ残积层
半风化 岩石
基岩
2/28
剥离作用
球状风化 图解
3/28
•化学风化(chemical weathering)
溶解作用：可溶性岩石被水溶解。 水化作用：水分子进入吸水矿物的结晶格架中。 水解作用：矿物与水作用后形成氢氧化物。硅酸
盐矿物主要通过此方式破坏。
氧化作用：低价化合物变为高价。 碳酸化作用：水中含有co2时使水解作用加剧。
6/28
1、风化作用 (weathering)：
在地表环境下由于大气、水、生物等作用，岩石在原地分解和破坏，形成 松散堆积物（土）的过程。岩石的风化物在地表形成的覆盖岩土层称为风化壳。
物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用
1/28
• 物理风化(physical weathering )
剥离作用 冰劈作用 盐类结晶胀裂作用
第四章 岩石风化分解
总体上： 恶化了岩石的工程性质. 在工程选址、岩土体 稳定、地基处理、灾害防治、工程造价等方面 都有重要意义。基础建基面处置、确定矿坑边 坡角、洞室围岩支护、基坑开挖层支护、抗滑 工程设置等都要考虑到风化问题。
第四章 岩石风化工程地质
第一节 概述 第二节 影响岩石风化的因素 第三节 风化壳岩石的垂直分带 第四节 岩体风化速度的研究 第五节 防治岩石风化的措施第 Nhomakorabea节 概述
一、风化和风化作用的概念
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。
风化壳：表层不同深度的岩石，遭受风化程度 的不同，形成不同成分和结构的多层残积物， 由其构成的复杂剖面称为风化壳。 不同岩石，不同地区，风化壳有很大差别。其 厚度很大差别，大则几百米。 地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳 。当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被 保留下来成为古风化壳。
根据岩石风化程度和特性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;
根据岩石风化的速度、风化营力的大小和风化作用的类型 等因素，确定基坑、路堑敞开时的安全期限，选择防止岩 石风化的措施。
为此，必须注意研究以下问题：
1.加强不同气候带、不同地质地理地区，在不同风化营力 作用下，风化壳的形成、分布规律及其区域工程地质特 征的研究；
残积土
二、风化岩石的工程性状及工程意义
岩石风化后，发生了一系列不同程度的变化，从而改变了岩石的工 程特性，主要表现在：
岩石矿物成分和化学成分发生变化。原生矿物经受水解、水化、 氧化等作用后，逐渐转化生成新的次生矿物，特别是粘土矿物， 从而改变了岩石的性质。
土木工程地质分章名词解释
土木工程地质分章名词解释地质学：地质学(geology)一词是由瑞士人索修尔(saussure H.B.de)于1779年提出的，指〝地球的科学〞，研究内容十分广泛，它要紧研究地球的组成、构造及其形成和演化规律。
工程地质学：是介于地质学与工程学之间的一门边缘交叉学科，它研究土木工程中的地质问题，也确实是研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质问题。
即工程地质学是为了解决地质条件与人类工程活动之间矛盾的一门有用性学科。
地质环境：地球的表层环境，即在内外营力作用下形成的与工程有关的自然地质条件。
地基：在土和岩层中修建建筑物，承担建筑物全部重量的那部分土和岩层称为建筑物的地基。
地基承载力：是指地基所能承担由建筑物基础传递来的荷载的能力。
工程地质条件：指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合，包括地层岩性、地质构造、水文地质条件、地表地质作用、地势地貌等。
地势地貌：地势指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形状特点；地貌那么说明地势形成的缘故、过程和时代。
水文地质：是地质学中研究地下水的分支，包括地下水的成因、埋藏、分布动态和化学成分等方面的内容。
工程地质问题：已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和进展，构成威逼阻碍工程建筑安全的地质问题称为工程地质问题。
第二章地壳及其物质组成地质作用：塑造地壳面貌的自然作用即地质作用。
内力地质作用：其动力来自于地球自身、且要紧发生在地壳内部的塑造地壳面貌的自然作用。
外力地质作用：由太阳辐射热引起并要紧发生在地壳的表层的自然作用。
人为地质作用：指由人类工程活动引起的地质效应，又称为工程地质作用。
矿物：天然形成的单中化合物，为均质固体，具有相对稳固的化学成份和物理性质。
条痕：将矿物在无釉瓷板上刻画后留下的矿物粉末的颜色。
光泽：矿物表面对可见光的反射能力。
硬度：矿物抗击外力机械作用的强度。
第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
河谷地貌
上游地区，由于坡度陡，流速大， 上游地区，由于坡度陡，流速大， 垂直侵蚀作用强。 在中游地区，一般两岸受侧方侵 在中游地区，一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强，因而河谷斜 坡的形状比较开展，谷底比较宽 阔。 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 作用强，河谷开展，成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多，成广大 平原，洪水容易泛滥。
洪积土： 洪积土：当山洪急流携带大量石块泥砂在山口以外
的平缓地带沉积下来便形成洪积土。
洪积土的特征： 洪积土的特征：
物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。 洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多 为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。 洪积物质随近山到远山 呈现由粗到细的分选作用， 但碎屑物质的磨圆度由于 搬运距离短而仍不佳。山 洪大小交替的分选作用， 常呈不规则的交错层状构 造，交错层状构造往往形 成夹层、尖灭及透镜体等 产状。
第四章
第四纪沉积物及其工程地质特征
内容提要： 内容提要：
一、风化作用及残积土 二、地表流水的地质作用 三、海洋的地质作用 四、湖泊的地质作用 五、冰川的地质作用 六、风的地质作用
第四纪地质Quarternary 第四纪地质Quarternary Geology
工程地质学-第四章 风化作用
水的冻融
贮藏在地表岩石 空隙中的液态水， 当温度下降到摄氏 零度以下时，就会 结冰，结冰后的体 积体积增大1／11左 右空隙中产生巨大 的，这种压力就会 岩石裂开。
山西省新广武～原平高速公路5号高边坡 （坡高58m）尚未开挖，倾向坡面软弱结构面明显
古风化壳：地质历史时期形成的的风化壳。
★找矿： 因风化壳上常有风化矿床（见铝土矿）
★ 恢复古地理，古气候： 不同风化壳的厚度、成分来研究，因它们直接
与气候有关。
★ 构造研究： 古风化壳具有不整合意义（不整合面上常有风
化壳存在），因此它又可叫风化剥蚀面，通过不 整合面研究（古风化壳）可知地壳运动的性质。
如：块状岩石遭 受多组裂隙破坏，在 交叉处最易风化， 最后将岩石变为球形 体（球状风化）。
构造运动的影响： 上升区—风化较强、 物理风化盛行， 稳定或下降区—地形 平坦，风化产物堆积 原地，流水，生物丰 富，化学风化、生物 风化盛行
球形风化
球形风化
球形风化
第四节 风化作用的产物
土壤 岩石经过物理风化作用、化学
第三节 影响风化石作柱风用化的前后因对比素
气候因素
气候因素主要是降水量、 湿度和温度。因水在风化 中作用强烈，而温度对风 化速度。
1 寒冷区——物理风化为主 （寒冻风化），化学风化 生物风化不强烈。
2 干旱区——温差大，降水 少，物理风化为主。
3 炎热潮湿区——水多，气 温高，生物繁茂，所以化 学、生物风化强烈 。
第三节 影响风化作用的因素
工程地质学-第四章土
固相——包括多种矿物成分组成土的骨架， 骨架间的空隙为液相和气相填满，这些空 隙是相互连通的，形成多孔介质；
液相——主要是水(溶解有少量的可溶盐类)； 气相——主要是空气、水蒸气，有时还有沼
孔径
10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.1 (0.075)
200g土
筛余
P
0
100
10
95
16
87 筛 18 78 分 24 66 法
22 55 38 36 72
水分法
小于某粒径之土质量百分数P（％） 10 5.0 1.0 0.5 0.10 0.05 0.01 0.005 0.001
浅海沉积物主要由细粒砂土、黏性土、 淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构 造，较疏松，含水量高，压缩性大而强 度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
7、风积土(eolian deposit)：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎 屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利 的条件下堆积起来的一类土，颗粒主要由 粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙 大，结构松散。最常见的是风成砂和风成 黄土，部分风成黄土具有强烈的湿陷性。
原生矿物 ● 由岩石经物理风化生成的， ● 颗粒成分与母岩的相同， ● 常见的有石英、长石和云母 ● 颗粒较粗，多呈浑圆形状， ● 吸附水的能力弱，无塑性。
次生矿物 ●由原生矿物经化学风化生成的新矿物 ●它的成分成分与母岩的完全不同， ●有高岭石、伊利石和蒙脱石粘土矿物 ● 颗粒极细，且多呈片状， ● 性质活泼，吸附水能力强，具塑性。
河漫滩相冲积土：
土木工程地质第四章-第四节 风化作用
主要发生在昼夜 温差变化大的地 区。
巨石的风化解体
球状风化
球状风化
球状风化
球状风化
戈壁滩
戈壁滩
戈壁滩
戈壁滩
沙漠
（2）冰劈作用：主要发生在雪线附近。（如:水结冰 时，体积增加1／11，对两壁岩石产生 96Mpa的压力）
冰劈作用
寒冻风化
第四节 风化作用 一. 定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用
下，发生机械破碎和成分改变的过程。
花岗岩的球状风化
花岗岩风化坡面
砂岩的风化
砂岩及泥岩的风化
泥岩的风化
砂岩及泥岩的风化
砂岩的风化
砂岩的风化
砂岩的风化
泥岩的风化
泥岩的风化
砂岩的风化
第四节 风化作用
二. 风化作用类型： 1. 物理风化：指岩石在自然因素作用下以机械破碎为
3. 气候：
寒冷干燥 物理风化为主 温暖潮湿 化学风化为主
4. 地形：
陡峻： 物理风化为主 平缓： 化学风化为主
沿节理风化
沿节理风化
差异风化
第四节 风化作用
四. 岩石风化程度分级： 1. 分级依据：
矿物颜色：与新鲜岩石相比，颜色越暗淡，风化越严重。 岩矿石物破成碎分程：度次：生风矿化物裂越隙多越（多如，次风生化粘越土严、重褐。铁矿等），风化越严重。 岩石力学性质：与新鲜岩石相比，力学强度越低，风化越严重。 岩体结构：岩体结构越差，风化程度越高。
Байду номын сангаас
成分：热敏感矿物（暗色矿物）易风化；复矿物易风化。
颗粒大小：颗粒越粗越易风化；斑状结构易风化。
结构：颗粒形态：针、柱、片状矿物易风化。
风化作用
四、岩石风化作用的评价与防治 1.风化岩与风化带 1.风化岩与风化带 风化岩 风化带 力学性质 完整性 差 差 成分 次生 全风化带 强风化带 中风化带 微风化带 好 好 原岩 未风化带
2.残积物 1）概念：岩石风化的产物－残积层 2）工程地质特征： 工程地质特征： （1）成分 磨圆度、 （2）磨圆度、分选性 残积层产状：厚度、 （3）残积层产状：厚度、层理 不均匀沉降 （4 ） 边坡滑动
三、影响岩石风化作用的因素
气候因素（气温变化、降水、生物） 气候因素（气温变化、降水、生物） 地形因素（高度、坡度、切割程度） 地形因素（高度、坡度、切割程度） 地质因素（矿物成分、结构、构造） 地质因素（矿物成分、结构、构造）
化学风化时造岩矿物的相对稳定性(抗风化能力) 化学风化时造岩矿物的相对稳定性(抗风化能力)
不同的地质因素引 起差异风化
花岗岩奇峰怪石
差 异 风 化
矿物成分、结构、 矿物成分、结构、构造及节理状况不同的岩石共生在一 它们抵抗风化的能力不一致， 起，它们抵抗风化的能力不一致，则抗风化能力强的岩 石突出地表，抗风化能力弱的岩石凹入， 石突出地表，抗风化能力弱的岩石凹入，这一现象称为 差异风化。 差异风化。
风成地貌
二、风化作用类型 按风化作用的性质 －物理风化 物理风化是指地表岩石因温度变化和孔隙水的 冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。 冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。是一 种机械风化。 种机械风化。 －化学风化 化学风化是指岩石在水、 化学风化是指岩石在水、水溶液和空气中的氧 与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、 与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、 碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。 碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。 －生物风化 生物在其生长和分解过程中， 生物在其生长和分解过程中，直接或间接地对 岩石矿物所起的物理和化学的风化作用。 岩石矿物所起的物理和化学的风化作用。
土木工程地质考题分类总结
土木工程地质考题分类总结一：名词解释（20考其10，不代表20个全部已经涵盖）1.地质环境和地质作用（名词解释）工程地质条件，也称地质环境，是场地岩土体的物质组成及工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象、天然建筑材料等各项因素的总和。
在地质历史的发展过程中，使得地壳的物质共同组成、结构和地表形态不断变化的促进作用。
泛称为地质促进作用。
2.风化作用和变质作用（名词解释）风化作用：在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下，并使地表岩层出现碎裂、水解的一种毁坏促进作用变质作用：由于地壳运动、岩浆作用等等引起物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用3.矿物与岩石（名词解释）矿物是在地壳中天然形成的、具有一定化学成分，一定形态和物理性质的自然元素的和化合物岩石就是在地壳发展过程中由一种或多种矿物以一定的规律共同组成的自然集合体4.岩石的结构与结构（名词解释）结构：是岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及他们的相互关系构造：指矿物在岩石中排列顺序和填充方式所反映出来的外貌特征5.层理构造与片理构造（名词解释）沉积岩在构成过程中，由于沉积环境的发生改变，并使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成份上出现生变化而显现出来的成层现象，称作层理结构指岩石中片状、柱状、针状或板状矿物受定向压力作用重新组合，呈相互排列的现象，称为片理构造6.不资源整合（名词解释）由于沉积过程发生间断，岩层在形成年代上是不连续的，中间缺少沉积间断期的岩层，而两种形成年代不相连续的岩层叠合在一起，这种现象称为不整合7.裂隙和断层（名词解释）裂隙又称节理，就是岩体受力脱落后两侧岩块没显著相对加速度的小型脱落结构。
岩体受力脱落后，脱落面两侧岩块出现显著相对加速度的脱落结构，称作断层。
8.风化作用（名词解释）在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下，使地表岩石发生破碎、分解的一种破坏作用9.地形与地貌(名词解释)地形：专指地表既成形态的某些外部特征，如高低起伏、坡度大小和空间分布等。
4.1_风化作用解析
温度变化是引起岩石物理风化作用 的最主要因素。 （1）由于温度的变化产生温差，温差 可促使岩石膨胀和收缩交替地进行，久
之则引起岩石破裂。（2）岩石本身的某
些性质，如岩石的颜色、矿物成分和矿
物颗粒的大小等对于温度变化的感应程
度是不同的。
物理风化
花岗岩层状剥落
层状裂隙
花岗岩机械风化及冰楔
球状风化的形成
特点：不仅破碎了岩石，而且改变了
化学成分，产生了新的矿物，直到适应新 的化学环境为止。
化学风化作用类型：水化作用、氧化
作用、水解作用，以及溶解作用。
•水化作用
是水分和某种矿物质的结合，在结合 时，一定分量的水加入到物质的成分里， 使岩石破坏。
改变了矿物原有的分子式，引起体积膨胀，
如硬石膏（ CaSO4 ）遇水后变成普通
石膏 CaSO42H2O ）其体积膨胀 60 ％，这
对围岩产生巨大压力，使围岩胀裂。
• 氧化作用
氧化作用常是在有水存在时发生 的，在水溶液，低氧化合物、硫化 物和有机化合物发生了氧化反映。
如：黄铁矿（ FeS2 ）－氧化－ 硫 酸 亚 铁 （ FeSO4 ） 和 硫 酸 （ H2SO4 ），而硫酸有腐蚀作用， 能溶蚀岩石中某些矿物，形成一些 洞穴和斑点，致使岩石破坏。
风化作用的基本类型及特征表
（二）风化作用的影响因素
不同矿物的抗风化能力
相对稳定性 造岩矿物
很稳定的 较稳定的
不太稳定的 不稳定的
石英 粘土矿物 白云母、正长石、酸性斜长石
角闪石、辉石、方解石、白云石 黑云母、橄榄石、基性斜长石
抗化学风化的能力，主要取决于岩石中造岩矿物在 地表风化条化件下的化学稳定性
不 同 岩 石 抗 风 化 能 力 比 较
土木工程地质分章名词解释
土木工程地质分章名词解释地质学：地质学(geology)一词是由瑞士人索修尔(saussure H.B.de)于17 79年提出的，指“地球的科学”，研究内容十分广泛，它要紧研究地球的组成、构造及其形成和演化规律。
工程地质学：是介于地质学与工程学之间的一门边缘交叉学科，它研究土木工程中的地质咨询题，也确实是研究在工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合理地处理和正确使用自然地质条件和改造不良地质条件等地质咨询题。
即工程地质学是为了解决地质条件与人类工程活动之间矛盾的一门有用性学科。
地质环境：地球的表层环境，即在内外营力作用下形成的与工程有关的自然地质条件。
地基：在土和岩层中修建建筑物，承担建筑物全部重量的那部分土和岩层称为建筑物的地基。
地基承载力：是指地基所能承担由建筑物基础传递来的荷载的能力。
工程地质条件：指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合，包括地层岩性、地质构造、水文地质条件、地表地质作用、地势地貌等。
地势地貌：地势指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形状特点；地貌则讲明地势形成的缘故、过程和时代。
水文地质：是地质学中研究地下水的分支，包括地下水的成因、埋藏、分布动态和化学成分等方面的内容。
工程地质咨询题：已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和进展，构成威逼阻碍工程建筑安全的地质咨询题称为工程地质咨询题。
第二章地壳及其物质组成地质作用：塑造地壳面貌的自然作用即地质作用。
内力地质作用：其动力来自于地球自身、且要紧发生在地壳内部的塑造地壳面貌的自然作用。
外力地质作用：由太阳辐射热引起并要紧发生在地壳的表层的自然作用。
人为地质作用：指由人类工程活动引起的地质效应，又称为工程地质作用。
矿物：天然形成的单中化合物，为均质固体，具有相对稳固的化学成份和物理性质。
条痕：将矿物在无釉瓷板上刻画后留下的矿物粉末的颜色。
光泽：矿物表面对可见光的反射能力。
硬度：矿物抗击外力机械作用的强度。
土木工程地质习题部分答案
土木工程地质习题部分答案1工程地质学工程地质学是地质学的一个分支，是研究与工程建筑活动有关的地质问题的学科一、矿物矿物是在地壳中天然形成的，具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物，通常是无机作用形成的均匀固体岩石岩石是天然产出的具有一定结构构造的矿物集何体。
层理层理是指岩层中物质的成分、颗粒大小、形状和颜色在垂直方向发生变化时产生的纹理，每一个单元层理构造代表一个沉积动态的改变片理岩石中矿物呈定向平行排列的构造称为片理构造岩层岩层是沉积地层的基本单位，它是物质成分、结构、内部构造和颜色等特征上与相邻层不同的沉积层称为岩层岩石结构岩石结构是指岩石中矿物的结晶程度、晶粒的大小、形状及它们之间的相互关系二、地质构造构造运动引起地壳岩石变形和变位，这种变形、变位被保留下来的形态被称为地质构造。
岩层产状岩层在空间分布状态的要素称岩层产状要素。
一般用岩层面在空间的水平延伸方向、倾斜方向和倾斜程度进行描述。
分别称为岩层的走向、倾向和倾角。
褶曲褶皱构造中任何一个单独的弯曲称为褶曲，褶曲是组成褶皱的基本单元。
节理节理是指岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断裂面没有明显相对位移时的断裂构造。
断层断层是指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面有明显相对位移时的断裂构造。
地层地史学中，将各个地质历史时期形成的岩石称为该时期的地层地质图地质图是把一个地区的各种地质现象，如地层岩性、地质构造等，按一定比例缩小，用规定的符号、颜色、花纹、线条表示在地形图上的一种图件三-河流（谷）阶地河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形称阶地或台地。
隔水层隔水层是不能透过并给出水，或透过和给出水的数量微不足道的岩层。
含水层能透水且含有重力水的岩土层残基层经淋滤作用后残留在原地的松散破碎物质称残积层。
水的硬度地下水的硬度是指水中所含钙、镁离子的数量。
淋滤作用大气降水渗入地下的过程中，渗流水不仅能把地表附近细小破碎物质带走，还能把周围岩石中易溶成分溶解带走。
地质地貌——风化作用
类型：化学风化分为溶解、水
化、水解、碳酸化和氧化这五 种作用。
水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无机盐，在 水中都将产生一定程度的溶解。矿物在水中的溶解 度主要是由组成矿物的各种元素的电价、离子半径、 负电性、离子电位和化合键的类型等决定的。 一些矿物的溶解度大小顺序为：食盐>石膏>方解石> 橄榄石>辉石>角闪石>滑石>蛇纹石>绿帘石>正长石> 黑云母>白云母>石英，岩石中易溶解矿物的含量越 多越易风化。
• 在岩石中，大部分矿物不含水，但某些矿物和水接
触后，可以形成新的含水矿物。如硬石膏和赤铁矿
•
CaSO4（硬石膏 ）+H2O=CaSO4 •2H20（石膏）
• Fe2O3（赤铁矿）+nH2O---—Fe2O3·nH2O（ 褐铁矿）
• 矿物水化，硬度降低，密度减小，体积增大，溶解
度增加。同时，由于自身体积膨胀，对围岩产生巨 大压力，从而促进风化进行。
水解作用：水中呈离解状态的H+和OH-离子 与 风化矿物中的离子发生交换的反应。 碳酸化作用：溶解在水中的CO2成为H2CO3溶 液后，其可以促进对岩石的水解作用。 氧化作用：氧化作用经常是在水的参与下， 通过空气和水中游离氧实现的。许多变价 元素在缺氧情况下常形成低价元素的矿物， 在地表氧环境下易形成高价元素的新矿物。
（二）地形
1、地势高度：随海拔高度增加，气温逐渐降低， 气候表现出明显的垂直分带性。 2、地势起伏程度：地势起伏大的山区或巨大悬 崖峭壁上，表面风化产物不断下坠，使新鲜岩石裸露， 风化速率越大，其物理风化更为活跃。地势低缓的地区， 风化产物多残留在远处或只经短距离搬运，松散的风化 产物可以形成很厚的覆盖层，使风化作用强度减弱。 3、坡向：直接影响日照强度和水分蒸发，对于 中低纬度山区岩石的风化影响较大。
地质作用--风化
地质作用--风化1概念风化作用（weathering）是指地球和宇宙间、地壳表层与大气圈、水圈和生物圈之间物质与能量转化的表现形式。
风化作用是在大气条件下，岩石的物理性状和化学成分发生变化的作用。
作用的营力有太阳辐射、水、气体和生物。
按岩石风化的性质分物理风化和化学风化两种基本类型。
在岩石风化过程中，这两类风化通常是同时进行，而且往往是互相影响、又互相促进的。
2分类2.1物理风化物理或机械风化造成岩石分解。
机械风化的主要过程为海蚀，海蚀把碎屑物及其它微粒的大小减少。
但机械风化与化学风化环环相扣，如机械风化造成的裂缝会増加进行化学风化的表面面积。
岩石是热的不良导体，在温度的变化下，表层与内部受热不均，产生膨胀与收缩，长期作用结果使岩石发生崩解破碎。
在气温的日变化和年变化都较突出的地区，岩石中的水分不断冻融交替，冰冻时体积膨胀，好像一把把楔子插入岩石体内直到把岩石劈开、崩碎。
以上两种作用属物理风化作用。
(a)白天；（b）夜间2.2化学风化化学风化包含岩石成分的改变，常常引致其形态的崩溃。
这种风化会在一段期间反复发生。
溶解作用原理天然的降雨有些微的酸性，因为大气中的二氧化碳溶入雨水中，造成弱碳酸。
在未受污染的环境，雨水的酸碱值约为5.6。
因为大气中的二氧化硫及氮氧化物等气体会引起酸雨。
这些氧化物与雨水起反应形成更强的酸，令酸碱值降至4.5或3.0。
，由火山爆发或化石燃料而来，能够在雨水中成为硫酸，从而在落下的二氧化硫，SO2岩石上引起溶解作用。
2.3生物风化生物亦有可能参与物理风化（同时亦有化学风化）。
地衣及藓类植物在光秃秃的岩石表面生长，做成一个更为潮湿的化学微环境。
岩石被这些生物附上后会加强在岩石上表面微表层进行的物理与化学分解。
大范围的幼苗发芽及植物的根部除了在岩石上裂隙施加物理压力外，亦提供一个水及化学物的渗透渠道。
挖洞动物及昆虫分布在底岩附近的土壤表层亦会增加水及酸的渗透性和进行氧化过程的表面积。
工程岩土与测试之风化作用介绍
测试结果分析
01
岩石硬度：不同风化程度的岩石硬度不同，
可通过测试岩石硬度来判断风化程度
02
岩石颜色：风化程度越高，岩石颜色越深，
可通过测试岩石颜色来判断风化程度
03
岩石结构：风化程度越高，岩石结构越松散，
可通过测试岩石结构来判断风化程度
04
岩石含水量：风化程度越高，岩石含水量越
高，可通过测试岩石含水量来判断风化程度
工程岩土与测试 之风化作用介绍
目录
01. 风化作用的概念 02. 风化作用的测试方法 03. 风化作用在工程岩土中的应
用
04. 风化作用测试的案例分析
1
风化作用的概念
风化作用的定义
风化作用是指岩石在地球表面受到自然因素（如风、水、温度变化等）的影 响，发生物理和化学变化，导致岩石破碎、分解、消失的过程。
01
风化程度可以 通过实验室测 试和现场调查 来确定
03
02
风化程度影 响工程岩土 的强度和稳 定性
04
风化程度对工 程岩土的设计 和施工具有重 要指导意义
风化作用对工程岩土的影响
岩石强度降低：风化作用导致岩石强度降低， 影响工程稳定性
岩体变形：风化作用导致岩体变形，影响工 程结构的安全性
地下水渗流：风化作用导致地下水渗流，影 响工程防水性能
01 岩石破碎：风化作用导致岩 石破碎，形成碎屑和砂粒
02 土壤形成：风化作用产生的 碎屑和砂粒形成土壤，为植 物生长提供养分
03 地貌变化：风化作用导致地 貌变化，形成各种地貌特征， 如峡谷、丘陵等
04 地下水循环：风化作用影响 地下水循环，形成地下水系 统，为植物生长提供水分
2
风化作用的测试 方法
工程地质风化作用
工程地质风化作用第一节风化作用一、风化作用的意义风化位于地壳表面或接近于地面的岩石经受着风、电、大气降水和温度等大气营力以及生物活动等因素的影响～岩石会发生破碎或成分变化～这种变化的过程称为风化。
风化营力风化作用可理解为岩石中的物理和化学作用～而引起这些作用发生的风化因素统称为风化营力。
风化作用的结果1.导致岩石的强度和稳定性降低～对工程建筑条件起着不良的影响;2.促进滑坡、崩塌等不良地质现象的形成和发展。
二、风化作用类型按风化营力的不同～风化作用可分为三大类型物理风化作用化学风化作用生物风化作用(一) 物理风化作用物理风化作用是指岩石在风化营力的影响下～产生一种单纯的机械破坏作用。
特点破坏后岩石的化学成分不改变～只是岩石发生崩解、破碎、形成岩屑～岩石由坚硬变疏松。
引起岩石物理风化作用的因素:主要是温度变化和岩石裂隙中水分的冻结。
温度变化温度变化是引起岩石物理风化作用的最主要因素。
由于温度的变化产生温差～温差可促使岩石膨胀和收缩交替地进行～久之则引起岩石破裂。
我们知道～岩石是热的不良导体～导热性差～当它受太阳照射时～表层首先受热发生膨胀～而内部还未受热～仍然保持着原来的体积～这样～必然会在岩石的表层引起壳状脱离。
在夜间～外层首先冷却收缩～而内部余热未散～仍保持着受热状态时的体积～这样表层便会发生径向开裂～形成裂缝。
由于温度变化所引起的这种表里不协调的膨胀和收缩作用～昼夜不停地长期进行～就会削弱岩石表层和内部之间的联结～使之逐渐松动～在重力或其它外力作用下产生表层剥落。
岩石本身的某些性质～如岩石的颜色、矿物成分和矿物颗粒的大小等对于温度变化的感应程度是不同的。
1.含深色矿物多的岩石～其颜色较深～当温度发生变化时～其膨胀和收缩的幅度也大～所以较之浅色岩石容易风化;2.岩石中一般含有多种矿物～如花岗岩含有石英、长石和角闪石等矿物～它们的热膨胀系数不同～如在50?时～石英的热膨胀系数为31X10E-6～正长石为17×10E-6～角闪石为28.4×10E-6。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CaSO4 H2O CaSO4 2H2O(体积增大1.5倍)
（3）氧化作用：
4FS2 15O2 11H2O 2Fe2O3 3H2O 8H2SO4
（4）碳酸化作用：
2KAISi3O2 3H2O K2CO3 4SiO2 H2O Al2Si2O5 (OH )4
岩石的化学风化
（3）盐类结晶作用：主要发生在强烈蒸发的干旱地 区。（如: 明矾结晶，体积膨胀 50％，压力达40kg/cm2）
黄土高原
第二节 风化作用
2. 化学风化：指岩石在自然因素作用下以化学成分改变 为主，无明显机械破碎的过程。
（1）溶解作用：
CaCO3 H 2O CO2 Ca(HCO3 )2 Ca2 2HCO3
（1）热胀冷缩作用： 主要发生在昼夜 温差变化大的地 区。
巨石的风化解体
球状风化
球状风化
球状风化
球状风化
戈壁滩
戈壁滩
戈壁滩
戈壁滩
沙漠
（2）冰劈作用：主要发生在雪线附近。（如:水结冰 时，体积增加1／11，对两壁岩石产生 96Mpa的压力）
冰劈作用
寒冻风化
寒冻风化
寒冻风化
2. 分级：（共五级） 未风化 微风化 弱风化 强风化 全风化
风化程度分带
风化程度分带
风化程度分带
第二节 风化作用
五. 风化防治措施：
灌浆 堵塞裂隙。 喷 清浆 除护 强坡 风和 化封 和闭 全基 风坑 化。 层。 排除地下水。 工程加固。
喷浆护坡和框梁
喷浆护坡和框梁
拱形骨架护坡
拱形骨架护坡植草
岩石的化学风化
元谋土林
化学风化的花岗岩
化学风化的花岗岩
第二节 风化作用
3. 生物风化：指由生物活动过程引起的岩石风化。 （1）生物物理风化：根劈作用 （2）生物化学风化：有机酸侵蚀
生物物理风化-根劈作用
第二节 风化作用
三. 影响岩石风化的因素
1. 岩石性质
成因：岩石形成环境与目前环境差异越大，越易风化。
第二节 风化作用
一. 定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用 下，发生机械破碎和成分改变的过程。
花岗岩的球状风化
花岗岩风化坡面
砂岩的风化
砂岩及泥岩的风化
泥岩的风化
砂岩及泥岩的风化
砂岩的风化Βιβλιοθήκη 砂岩的风化砂岩的风化
泥岩的风化
泥岩的风化
砂岩的风化
第二节 风化作用
二. 风化作用类型： 1. 物理风化：指岩石在自然因素作用下以机械破碎为 主，无明显成分改变的过程。
3. 气候：
寒冷干燥 物理风化为主 温暖潮湿 化学风化为主
陡峻： 物理风化为主
4. 地形： 平缓： 化学风化为主
沿节理风化
沿节理风化
差异风化
第二节 风化作用
四. 岩石风化程度分级： 1. 分级依据：
矿物颜色：与新鲜岩石相比，颜色越暗淡，风化越严重。 岩矿石物破成碎分程：度次：生风矿化物裂越隙多越（多如，次风生化粘越土严、重褐。铁矿等），风化越严重。 岩石力学性质：与新鲜岩石相比，力学强度越低，风化越严重。 岩体结构：岩体结构越差，风化程度越高。
筐窗护坡植草
成分：热敏感矿物（暗色矿物）易风化；复矿物易风化。
颗粒大小：颗粒越粗越易风化；斑状结构易风化。
结构：颗粒形态：针、柱、片状矿物易风化。
结晶程度：结晶越好越易风化。
构造：构造越复杂（如：气孔、层理、片理等），越易风化。
第二节 风化作用
2. 地质构造：岩 节石 理越 越破 复碎 杂， （越 指易 节风 理化 组。 数和密度），越易风化。