第四章 岩石风化分解

岩石的工程性质恶化。如透水性增强，抗水性减弱，亲水性增加， 强度和弹性模量降低，变形量增大等。 总之，风化后的岩石在工程建筑上优良性质减弱了，不良性质 则增加了，使工程地质条件恶化。
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。
结构构造的变化。岩石的完整性遭到破坏，风化破坏岩石颗粒间 联接，扩大岩石原有裂隙，产生新的风化裂隙，降低结构面的粗 糙程度，使岩石分裂成碎块，破坏岩体的完整性。整体状、块状、 层状结构岩体变为碎裂结构岩体，甚至散体结构的土体。坚硬岩 石可变为软弱岩石，甚至松散土。
1.气候 气候是控制风化性质和强度的主要因素。温度和降雨量是物
理风化、化学风化和生物风化的基础，是风化过程和风 化强度的推动力，其地带性导致风化壳分别的地带性。 温度影响化学反应的速率，温度增高，岩石及矿物的风 化作用加剧；降雨量控制着化学反应以及淋滤可溶性矿 物所需的水分，水分增多，风化壳中粘粒含量增多。在 潮湿的热带，风化强度约是温带的3倍，寒带的10倍 （Bridges,E.M,1978）。所以在湿热地区一般以化学风化 为主，风化深度较大；高寒地区气温低，干旱荒漠地区 日照强烈且年降雨量小。这些地区的岩石多以物理风化 为主，风化深度一般不大。
风化作用:地壳表层岩石在各种风化营力作用下所发生 的一切物理和化学变化的地质作用称为风化作用。风 化分为物理风化、化学风化和生物风化。
风化作用的类型： 物理风化:是指在气候和温度变化、岩石裂隙或空隙中
水的冻溶或盐类结晶所产生的应力等作用下岩石在原 地发生的机械崩解或作用或破碎过程。这种作用主要 发生在地表，它使岩石裂开或崩解成大小不等的碎块， 从比较完整坚硬的状态变为松散破碎的状态，在成分 上并未发生显著的变化，它主要有以下方式：1）温度 变化（特别是昼夜的温度）引起岩石矿物的热胀冷缩； 2）冰劈作用；3）盐分结晶的撑裂和潮解作用。
到矿物晶格中去，形成新的含水矿物。称为水化作用。 这种作用常使矿物体积膨胀，对周围岩石产生压力，促 使岩石破坏。
4）水解作用：矿物在溶于水的过程中，其自身离解出 的离子与水中部分离解的和离子间的交换反应，称为 水解。
5）碳酸化作用：溶于水中的CO2形成CO-3和HCO-3， 它们可以夺取盐类矿物中的一部分金属离子，结合成 易溶的碳酸盐而随水迁移，使原来的矿物分解，这种 变化称为碳酸化作用。在化学风化过程中，岩石和矿 物不仅会破碎，还会被分解，矿物的内部结构受到破 坏，直至形成在地表条件下稳定的新矿物，使岩石的 化学成分和物理性质都发生显著变化。
2.加强风化岩体结构、构造的研究以及对物理力学性质的 影响，特别要重视不同风化带岩石的微结构特征；
3.风化软弱夹层的工程地质性质的研究；
4.采用各种新技术、新方法研究岩石风化程度和风化带划 分的定量评价指标；
5.重视岩体风化速度的观测各预测。
第二节 影响岩石风化的因素
岩石风化是多种因素综合作用的复杂过程，主要与气候、岩 性、地质构造、地形地貌、水文地质等因素的不同影响 有关.
化学风化：是指在氧、水溶液及二氧化碳等作用下，所 发生的一系列复杂化学变化，引起岩石的结构构造、矿 物成分和化学成分发生变化的过程。其主要方式有：
1）氧化作用：是大气和水中的游离氧与矿物化合生成氧 化物的过程。
2）溶解作用：是指矿物溶于水的过程。 3）水化作用：有些矿物能够吸收一部分中性水分子参加
三.岩石风化工程地质研究的目的
根据岩石风化的程度及其空间分布，选择最适宜的建筑物 的场址；
根据岩石物理力学性质和建筑物的类型、等级等，根据工 程要求，合理确定基岩的利用高程，确定地基中需挖除的 风化岩石的厚度，减少岩石工程施工中的剥离量，以节省 工程投资，加快施工进展；
根据岩石风化程度、速度及性质，确定合理的斜坡稳定边 坡角；
生物风化作用:是由于生物的生命过程中，直接和间接 引起的岩石破坏作用。它也可分为二种类型，即生物 物理风化和生物化学风化。前者如植物在生长过程中， 深入岩石空隙的根系逐渐变粗、增长和加多，使岩石 裂隙拓宽、加深和形成新裂隙，从而引起岩石破坏的 根劈作用。后者则是通过生物的新陈代谢和生物遗体 腐烂分解进行的。生物在新陈代谢过程中分泌出的各 种物质以及生物死亡后分解成的腐殖质，都可以引起 岩石的化学变化。
上述三类风化作用及其风化方式都具有独立的意义。 但是在许多情况下，它们相伴而生，并相互影响和促 进，共同破坏着岩石。
由于各种风化营力的结合不同，常使某些地区 以某一种风化为主。
风化壳:是遭受风化的岩石圈表层。 风化岩:是指岩石经风化后在结构、成分、性质
等产生不同程度变异的岩石。 残积土:岩石已完全风化成土而未经搬运的称为