地大工程地质学基础第四章 岩石风化(课件)

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2024版工程地质学基础ppt课件

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2024/1/25
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不良地质现象防治方法
2024/1/25
滑坡、崩塌防治
01
消除或减轻水的危害,改变滑坡体外形,设置抗滑建筑物等。
泥石流防治
02
生物措施(植树造林、封山育林),工程措施(修建拦挡坝、
排导槽等)。
岩溶、土洞防治
03
对岩溶洞穴进行回填或跨越处理,对土洞可采用注浆、旋喷等
方法进行加固处理。
是地质构造的重要类型之一。
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断裂构造
岩石受应力作用而发生变形,当应 力超过一定强度时,岩石便发生破 裂,甚至沿破裂面发生相对位移, 形成断裂构造。
节理构造
岩石中的裂隙,其两侧岩石没有明 显的位移,称为节理或裂隙。
12
地貌类型及特征
01
02
03
山地地貌
海拔较高,起伏较大,坡 度较陡,切割破碎,多呈 脉状分布。
工程地质学基础ppt课件
2024/1/25
1
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• 工程地质学概述 • 岩石与土体性质 • 地质构造与地貌 • 水文地质条件 • 不良地质现象及防治 • 工程地质勘察与评价
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工程地质学概述
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3
工程地质学定义与发展
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工程地质学定义
研究工程建设与地质环境相互作用 关系的科学。
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岩石类型及特征
岩浆岩
由岩浆冷却凝固形成,包括深成岩、 浅成岩和喷出岩。具有结晶结构,常 见矿物有石英、长石、云母等。
沉积岩
变质岩
由已形成的岩石在高温、高压环境下 发生变质作用形成。具有片理构造, 常见岩石有大理岩、石英岩、片麻岩 等。

《岩石的风化》课件

《岩石的风化》课件
第三十九页,共41页。
谢谢(xiè xie)各位的聆 听
第四十页,共41页。
第十三页,共41页。
(南京(nán jīnɡ)地校P78图4~2、图4~4)
第十四页,共41页。
第十五页,共41页。
风化作用
根劈作用(zuòyòng)
第十六页,共41页。
第十七页,共41页。
风化作用
寒裂风化(fēnghuà)
第十八页,共41页。
风化(fēnghuà)的概念
• 岩石在自然界中,受到气温变化,植物生长, 水流冲刷,风吹日晒等因素的影响,会发生破 碎,这种现象(xiànxiàng)叫做风化
第二十三页,共41页。
丹霞地貌(dān xiá dì mào)(广东)
第二十四页,共41页。
黄山(huánɡ shān)
(奇峰、奇石)
天涯海角(tiā
第二十五页,共41页。
长白山岩石(yánshí) 绳 长白山天池
第二十六页,共41页。
玄武岩柱状节理(jiélǐ)
形成

(xíngché ng)错落的
六边形石

第二十七页,共41页。
溶洞(róngdòng)与地下河
第二十八页,共41页。
峰林(fēnɡ lín):
路南石林(shí lín)
广西峰林(fēnɡ lín)
第二十九页,共41页。
石钟乳、石笋(shí sǔn)、石柱
第三十页,共41页。
4. 风蚀(fēngshí)地形地貌(只发生在干旱地 区)
表层(biǎocéng)涂抹液体蜡
第三十五页,共41页。
练一练
• 1 岩石在自然界中,受到﹙ ﹚, ﹙ ﹚ ﹙ ﹚,﹙ ﹚等因数(yīnshù)的影响,会发生破 碎,这种现象叫做﹙ ﹚

4第四章岩石风化工程地质研究~1.PPT.Convertor

4第四章岩石风化工程地质研究~1.PPT.Convertor

第四章岩石风化工程地质研究主要内容4.1 基本概念及研究意义4.2 影响岩石风化的因素4.3 风化壳的垂直分带4.4 防治岩石风化的措施4.1. 基本概念及研究意义岩石风化(Rock Weathering):岩石在各种风化营力作用下,所发生的物理和化学变化过程,称为岩石风化。

它包括岩石所感受的风化作用和其所产生的结果两个方面。

引起岩石风化的营力很多,主要有:太阳热能、水溶液(地表、地下及空气中的水)、空气(O2、CO2等)及生物机体等。

4.1. 基本概念及研究意义按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同,风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化三种。

生物风化既有物理风化的,也有化学风化的作用。

因此,风化作用主要有物理风化和化学风化两种。

风化作用:组成地壳上部岩体在各种地质营力作用下,其成分和结构不断发生变化,这些改变岩体成分和结构的地质作用。

4.1. 基本概念及研究意义物理风化:指因温度变化、水的冻融、干湿交替、盐类结晶、矿物水化和植物根劈等作用而引起岩石的机械破碎的过程。

其结果既破坏了岩石结构构造,降低了岩石强度,又为化学风化打开了方便之门。

风化深度<10m。

4.1. 基本概念及研究意义化学风化:指岩石在氧、水溶液及有机体等作用下,产生化学反应,引起其结构构造、矿物成分和化学成分发生变化的过程。

其结果是活泼元素迁移、稳定元素残留原地,原生矿物不断变异,次生矿物不断形成。

风化深度数十~100m。

风化壳:遭受风化的岩石圈表层称~。

它是原岩在一定地质历史时期各种因素综合作用的产物。

风化带:地壳上部在不同程度进行着风化作用的部分。

物理风化——根劈作用4.1. 基本概念及研究意义风化岩石与原岩的区别:(1)岩石结构构造发生变化:原岩:完整性好,裂隙少,胶结强,块度大。

风化岩:完整性差,裂隙多,胶结弱或无胶结,块度小。

4.1. 基本概念及研究意义(2)岩石矿物成分和化学成分发生变化:原生矿物解体变异,活动性较强的元素随水迁移,风化营力带来的新元素参与,形成次生矿物。

风化地质学ppt课件

风化地质学ppt课件
的化学反应,形成含(OH)-的矿物。
如:正长石水解形成高岭土。
4KAlSi3O8 + 6H2O = Al4Si4O10 (OH) 8+4SiO 2 +4K(OH)
正长石
高岭土
在湿热条件下,高岭土进一步水解形成铝土矿,
Al4Si4O10 (OH) 8+ mH2O =2 Al2O3·mH2O + 4SiO 2 +4 H2O
过程中,将地表岩石和矿物破坏并剥离原地的作用。
搬运作用:风化剥蚀的产物被流水、冰川、海洋、风、重力
等搬运到其它地方的作用。
沉积作用:母岩风化剥蚀的产物在搬运过程中,由于介质条
件的变化而发生沉积,形成松散堆积物的作用。
成岩作用:松散的沉积物固结成坚硬岩石的作用。
3
按动力特征分为:
风化作用 河流地质作用 地下水地质作用 海洋地质作用 冰川地质作用 风的地质作用
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物理风化使岩石逐渐破碎,形成陆源碎屑物质,也为化学风 化提供有利条件。在高寒和干燥地区,物理风化占优势1。3
2、化学风化作用
——岩石矿物在化学反应过程中,被瓦解、破坏并产生 新矿物的作用。
引起化学风化作用的主要因素:氧和水溶液
化学风化使岩石 发生化学分解。 在潮湿炎热地区, 化学风化作用则 占主导地位。
物的机械破坏作用。
如根劈作用:植物扎根在岩石孔隙中, 随着植物的生长,根系变粗增长增多, 对周围岩石产生压力,迫使岩石裂隙扩 大从而引起岩石崩解。
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植物根劈
秦皇岛 黑山窑21
(2)生物化学风化作用——通过生物在新陈代谢中的分泌物和 死亡之后腐烂分解出来的物质对地表岩石、矿物腐蚀产生的破 坏作用。
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第四章岩石风化介绍精选课件PPT

第四章岩石风化介绍精选课件PPT

温度
温差大、冷热变化频率快:物理风化
温度高低:不仅直接影响岩石热胀冷缩和水的物理状态,而且对矿 物在水中的溶解度、生物的新陈代谢、各种水溶液的浓度和化学反 应的速度都有很大的影响。
降雨(湿度):为岩石化学风化提供了必需的水溶液,控制 着风化营力的性质和强度,影响风化作用类型及风化速度。
在降雨量小而蒸发量大的干旱地区,多为物理风化。
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二、风化类型
按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同,风 化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。
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。
其结果既破坏了岩石的结构构造,降低了岩石的强 度,又为化学风化开了方便之门。
第四章 岩石风化的工程地质研究
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 影响岩石风化的因素 风化壳的垂直分带 防治岩石风化的措施
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一、定义
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。造成岩体风化的营力主要指太 阳能、地表与地下水、空气及生物等。
风化壳:遭受风化的岩石圈表层。它是原岩在一 定的地质历史时期各种因素综合作用的产物。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,由此构成了的复 杂风化壳剖面。不同岩石,不同地区,风化壳有 很大差别。其厚度很大差别,厚者可达几百米。 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。
在风化过程中,化学反应的方式较复杂,有氧化、还原、水 化、水解、碳酸化、硫酸化、去碳等。以水化、溶解、水解和 氧化作用最为常见。

(完整版)2.4《岩石的风化》课件

(完整版)2.4《岩石的风化》课件
岩石的风化
猜想岩石变化的原因
岩石怎么会变成这样呢?
这些变化是什么导致的呢?
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火山
人类行为
雷劈
动植物行为
雨打
水流作用 冷热变化 风吹 地震
3
探究岩石变化的原因
视频《温度使岩石风化》
4
一、气温变化
视频《岩石的风化实验》
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小岩石
烧杯
酒精灯
镊子 6
活动过程
请大家总结、设计实验步骤,讨论实验的各种注意事项。 (1)实验前记录岩石原来的模样。 (2)用酒精灯加热岩石,然后放入冷水中,观察岩石发生的变化。 (3)观察现象。 石块裂成小块 (4)根据视频和实验得出结论。 冷热气温变化能使岩石风化
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课堂练习
1.岩石在自然界当中,受到气温变化、_植__物__生__长___ 、 _水__流___冲__刷__ 、 _风__吹___日__晒__ 等因素的影响,会发生破碎,这种现象就叫做风化。
2.想一想,岩石不断地风化,最后会变成什么? 岩石不断地风化,会变成碎石,碎石不断变小,在植物、腐殖质的 酸性物质等的作用下,最后变成土壤。
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课堂练习
1.为什么山上的岩石布满了裂缝,山脚下堆满了碎石呢?
山上的大块岩石在阳光、植物、水的作用下发生了风化作用,变得 布满了裂缝。一些岩石被进一步风化成碎石并被流水冲到山下,使山脚 下堆满了碎石。
2.乐山大佛正受到风化作用的 不断侵蚀,说说你知道有什么措施来 防止风化作用?
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课堂总结
由于受水、大气、气温或动植物的作用,岩石破 碎的现象,叫做风化。
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植物对岩石的作用
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总结
树木的根会让岩石破裂、 动物的行为会让岩石磨损、动 物的粪便会侵蚀岩石等,生物 的作用也会改变岩石的模样。

(2024年)《工程地质学》全册配套完整教学课件pptx

(2024年)《工程地质学》全册配套完整教学课件pptx
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岩石和土体物理力学性质
密度与重度
表示岩石和土体的质量分布特 征,影响工程荷载计算。
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孔隙率与孔隙比
反映岩石和土体的密实程度, 影响工程稳定性和渗透性。
含水量与饱和度
表示岩石和土体中水的含量及 状态,影响工程强度和稳定性 。
压缩性与抗剪强度
反映岩石和土体在受力作用下 的变形和破坏特性,是工程设
工程地质学定义
研究工程建设与地质环境相互作用关 系的科学。
研究对象
研究工程建设中遇到的各种地质问题 ,如地基稳定性、边坡稳定性、地下 洞室稳定性等。
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工程地质学发展历史及现状
发展历史
工程地质学起源于19世纪末,随着 工程建设规模的扩大和地质环境问题 的日益突出,逐渐发展成为一门独立 的学科。
现状
目前,工程地质学已经成为土木工程 、水利工程、交通工程等工程建设领 域的重要基础学科,为保障工程建设 的安全和经济性发挥着重要作用。
工程地质勘探
包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容
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实验室或现场试验
获得工程地质设计和施工参数,定量评价工程地质条件和工程地质问 题的手段
长期观测
用专门的观测仪器对建筑区不良的地质因素进行长时期的重复测量的 工作
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工程地质评价原则和方法探讨
区域稳定性评价
场地内岩土体的稳定性,区域环境稳 定性,区域地壳稳定性
生物措施
对于规模较大、危害严重的不良地质现象,可以采取 搬迁避让的措施来保障人民生命财产安全。
避让措施
通过植树造林、种草等生物措施来保持水土,改善生 态环境,减少水土流失和滑坡、泥石流等灾害的发生 。
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中国地质大学(武汉)844工程地质学专业课基础班次讲义

中国地质大学(武汉)844工程地质学专业课基础班次讲义
圆圆工作室 内部版本:仅供学习,禁止传播! 安全技术及工程 油气井工程 石油与天然气工程 0820 油气田开发工程 油气储运工程 纺织工程 纺织科学 与工程 0821 纺织材料与纺织品设计 纺织化学与染整工程 服装 制浆造纸工程 轻工技术 与工程 0822 制糖工程 发酵工程 皮革化学与工程 道路与铁道工程 交通运输工程 0823 交通信息工程及控制 交通运输规划与管理 载运工具运用工程 船舶与海洋 工程 船舶与海洋结构物设计制造 0824 轮机工程 水声工程 飞行器设计 航空宇航科学与技 术 0825 航空宇航推进理论与工程 航空宇航制造工程 人机与环境工程 武器系统与运用工程 兵器科学 与技术 0826 兵器发射理论与技术 火炮、自动武器与弹药工程 军事化学与烟火技术 核能科学与工程 核科学与技术 0827 核燃料循环与材料 核技术及应用 辐射防护及环境保护 农业机械化工程 农业工程 0828农业水土工程 农业生物环境与能源工程 农业电气化与自动化 森林工程 林业工程 环境科学 0829 0830 木材科学与技术 林产化学加工工程 环境科学 081903 082001 082002 082003 082101 082102 082103 082104 082201 082202 082203 082204 082301 082302 082303 082304 082401 082402 082403 082501 082502 082503 082504 082601 082602 082603 082604 082701 082702 082703 082704 082801 082802 082803 082804 082901 082902 082903 083001
圆圆工作室 内部版本:仅供学习,禁止传播!

《工程地质学》第四章第四纪地质与地貌PPT课件

《工程地质学》第四章第四纪地质与地貌PPT课件

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2021年3月17日
桌状山
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2021年3月17日
山岭地貌的类型 1、构造变动形成的山岭
1)平顶山 2)单面山 3)褶皱山 4)断块山 5) 褶皱断块山
2、火山作用形成的山岭 3、剥蚀作用形成的山岭
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2021年3月17日
垭口和山坡
(一)垭口
1、构造型垭口是由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成。
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§4风化地貌
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2021年3月17日
风化作用的工程意义与评价
(1)风化后物理性质发生了改变;
(2)查看风化程度
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2021年3月17日
残积土的特征与工程地质评价
残积土:岩石风化后未 经搬运而残留在原地的 松散碎屑物质。
残积土层剖面
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2021年3月17日
丘陵 <500
<200
闽东沿海丘陵
高原 >600
>200
青藏高原、黄土高原、云贵高 原
高平原
平原 低平原
>200 0~海平面 高度
吐鲁番盆地
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2021年3月17日
地貌的成因分类
内力地貌
构造地貌 火山地貌
水成地貌 面状洗刷地貌、线状冲刷地貌 、河流地貌、湖泊地貌与海洋 地貌等
三、 残积土(Qel)的特征与工程地质评价
返回
3.残积土的工程地质评价
(1)残积土的物质组成
① 粘性土组成的残积土地基:不均匀沉降问题。
② 粗岩碎屑组成的残积土地基:沉降量较小,危害小。
③ 残积土中开挖基坑:边坡稳定性取决于其组成成分。

第四章 岩石风化_PPT幻灯片

第四章   岩石风化_PPT幻灯片
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。
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。
第一节 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。
2.岩性
软质岩石比硬质岩石更易风化。

工程地质学课件PPT

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2、力学强度降低,压缩性变大。
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风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在地 表形成的个不连续的岩土层 称为风化壳(crust of weathering).
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
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岩石风化程度划分:
岩土工程勘察规范(GB 50021—2001) 和《 建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)的 划分方案:全、强、中、微、未风化带.
时间增长强度能部分恢复的性能。
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膨胀土(expansive soil):
是种富含亲水性黏土矿 物,且随含水量的增减体积 发生显著胀缩变形的硬塑性 黏土.
分布:
全国。云南、广西、贵州、 湖北最具代表性。一般位于 山前丘陵地区或河谷高阶地 上。
图 3-27 因外墙基土收缩、基础 向外扭转,墙体呈水平裂缝
洪积层外围的细碎屑沉积地段, 在沉积过程中受到周期性的干燥, 粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时, 则洪积层结构较牢固承载力比较 高。上述两地段之间过度地带, 由于经常有地下水溢出,土质弱, 承载力低,作为建筑物地基时应 慎重对待。
山前洪积扇剖面图
4
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河流侵蚀作用方式:以机械磨蚀为主, 化学蚀为辅.
河流侵蚀作用方向: 下蚀
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第节 风化作用及残积土
风化作用(weathering):在地表条件下,自然界的岩
石受大气、水、生物等因素影响,在原地发生机械崩解 或化学分解,形成松散堆积物的过程.
风化类型:
物理风化 化学风化 生物风化
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物理风化 (physical weathering)
• 温差风化
球状风化图解
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摄于三峡工程工区
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风化程度划分

风化程度划分

岩石风化程度学科:工程地质学词目:岩石风化程度英文:degree of rock weathering释文:岩石风化程度是风化作用对岩体的破坏程度,它包括岩体的解体和变化程度及风化深度。

岩石的解体和变化程度一般划分成:全风化、强风化、弱风化、微风化等四级。

确定岩石风化程度主要依据的是矿物颜色变化、矿物成分改变、岩石破碎程度和岩石强度变化四个方面的特征变化情况;根据对上述4个方面的判断,可以将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。

四个方面的特征变化情况;根据对上述4个方面的判断,可以将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。

如何确定基岩的风化程度请大家来谈谈基岩风化程度的划分依据1 沿海花岗岩地区分带明显且厚度大,具备定量划分的条件,其他岩性不好说2 用标贯可确定。

n<30残积土,30<=n=<50全风化,n>50强风化楼上给出的老岩土规的划分标准,而且不修正的,实践中看,n>50不修正作为强风化上限多数是土状的东西用标贯是不准确的,有两个方面:1、标贯操作有误差,工作人员一般不热心打标贯。

2, 是标贯超过20米(有的说是25米),标贯数据误差比较大,通过修正也不能完全反应地层情况。

3根据钻孔用肉眼判定岩层的风化程度,各个行业应该是一致的。

如果岩芯呈土状或土柱状,或者大部分呈土状或土柱状,手可搓碎,即可判定是全风化。

如果岩芯大部分呈块状、碎块状,手不可掰开,或者用力才能掰开,锤击声闷,即可判定为强风化。

若岩芯颜色新鲜,很少矿物质,多呈柱状,锤击声脆,即可判定是弱风化或微风化。

4我想各个地质区域的岩性其划分条件是不一样的,比如花岗岩就可以用力学指标去判定,其它的大多数还是以经验判定。

主要还是根据各类岩石岩性,其风化后所表现出的各种特征来判定。

我在,以泥质粉砂岩为主,其强风化就表现出泥土状及碎片状,强度很低,手可折断;中风化,裂隙较发育,层面多见Fe、Me 质,而且泥质成分肉眼就可感觉偏多;余下划分的基本就需靠岩石强度去调整了。

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1-糜棱岩和角砾岩;2-碎裂岩; 3-强风化岩及其底板界线; 4-弱风化岩及其底板界线; 5-微风化和新鲜岩体
1-强风化岩体及其底板界线; 2-弱风化岩体及其底板界线; 3-微风化和新鲜岩体;4-岩脉; 5-花岗-闪长岩
球形风化现象
地形
n
n
地形条件既可直接影响岩石的风化作用,又可通 过对气候及水文地质条件的影响,间接地影响岩 体的风化。在不同地形条件下(高度、坡度、切 割程度等),风化作用的类型、风化速度、风化 程度、风化壳厚度及其空间分布是不同的。地形 不同还影响沟谷侧侵作用和残积物滞留条件。 高度
n n n
岩浆岩:酸性岩(花岗岩)>中性岩(闪长岩、安山岩)> 岩浆岩:酸性岩(花岗岩)>中性岩(闪长岩、安山岩)>基性岩(玄武 岩)> 岩)>超基性岩(橄榄岩); 变质岩:浅变质岩>中等变质岩> 变质岩:浅变质岩>中等变质岩>深变质岩; 沉积岩:抗风化能力大于岩浆岩、变质岩,风化厚度一般不大。 沉积岩:抗风化能力大于岩浆岩、变质岩,风化厚度一般不大。 斜长石:在碱性环境下蚀变顺序为,绢云母→绿泥石、蛭石→ 斜长石:在碱性环境下蚀变顺序为,绢云母→绿泥石、蛭石→蒙脱石; 在酸性环境下为高岭石化; 黑云母:水化脱钾、氧化→ 黑云母:水化脱钾、氧化→水云母化; 辉石、角闪石:水解→绿泥石→蒙脱石; 辉石、角闪石:水解→绿泥石→ 白云母: 伊利石→蒙脱石→ 白云母:→伊利石→蒙脱石→高岭土; 石英: 硅酸→石髓→ 石英:→硅酸→石髓→次生石英。
n
主要矿物的蚀变趋势为: 主要矿物的蚀变趋势为:
n n n n n
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一般情况下岩石风化的最终产物常表现为石英、高岭土、氧化 一般情况下岩石风化的最终产物常表现为石英、高岭土、氧化 铁、铝土矿的组合。
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化学成分
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活动性强的元素:K、Na等,经风化后,易脱离母岩随水溶 活动性强的元素:K Na等,经风化后,易脱离母岩随水溶 液流失 n 活动性弱的元素:Fe、Al、Si等,经风化后,易于停留在原 活动性弱的元素:Fe、Al、Si等,经风化后,易于停留在原 处 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,如方解石中的含钙化合物易风化,而斜长石中的含钙化 合物较稳定 单一矿物组成的岩石抗风化能力较强:单矿岩>复矿岩(因 单一矿物组成的岩石抗风化能力较强:单矿岩> 为导热性、膨胀性较均一) n 矿物成分相同:等粒结构>不等粒结构(胀缩性) 矿物成分相同:等粒结构> n 细粒结构岩石抗风化能力较强(因为比表面积大,连结力较 强) n 成分相近的碎屑沉积岩的抗风化能力与胶结物性质有关:Si 成分相近的碎屑沉积岩的抗风化能力与胶结物性质有关:Si 质胶结>Ca质胶结> 质胶结>Ca质胶结>泥质胶结
岩性因素
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岩体的抗风化能力与其形成环境、矿物成分及结构构 造关系极为密切。当成岩环境与地表环境差异愈大时, 原岩风化变异愈强烈,即岩石的抗风化能力愈弱。
矿物成分 n 化学成分 n 结构特征
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Hale Waihona Puke 矿物成分n nn
岩石抗风化能力的大小,主要决定于组成岩石的矿物成分。 在地表环境下,常见造岩矿物的抗风能力是不同的。一般情况 下,矿物在风化过程中的稳定性由大到小的顺序是:氧化物>硅 下,矿物在风化过程中的稳定性由大到小的顺序是:氧化物> 酸盐>碳酸盐和硫化物。当岩石中不稳定矿物含量较多时,其抗 酸盐>碳酸盐和硫化物。当岩石中不稳定矿物含量较多时,其抗 风化能力较弱;相反,则其抗风化能力较强。最稳定的造岩矿 物是石英 物是石英 各类岩石的抗风化能力由大到小的顺序如下: 各类岩石的抗风化能力由大到小的顺序如下:
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钾长石→绢云母→水云母→ 钾长石→绢云母→水云母→高岭石; 辉石→角闪石→绿泥石→水绿泥石→蒙脱石→ 辉石→角闪石→绿泥石→水绿泥石→蒙脱石→多水高 岭石→ 岭石→高岭石; 黑云母→蛭石→蒙脱石→ 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。
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海拔高地区:以物理风化为主 海拔低地区:以化学风化为主,风化速度较快 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
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坡度
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其它因素
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地壳运动:特点控制着风化作用发生的总趋势 地壳运动:特点控制着风化作用发生的总趋势
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地壳强烈上升的地区:风化速度较快,但易遭外力侵 蚀剥蚀,风化壳厚度往往并不大。 地壳长期处于相对稳定的地区:岩体与风化营力接触 的时间较长,风化变异彻底, 的时间较长,风化变异彻底,风化壳分布广泛,厚度 也较大。 也较大。
四、研究意义及目的
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由于风化作用使岩体矿物成分与化学成分产生变化,岩石 的结构、构造改变,完整性遭到破坏,恶化了岩体的工程 性质。因此,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。 根据岩石风化的程度及空间分布,选择最适于修建建筑的 根据岩石风化的程度及空间分布,选择最适于修建建筑的 场址,进行合理布局 根据风化岩石的物理力学性质及其与建筑物类型、等级、 荷载性质及大小的适应性,确定合理的建基面高程、确定 荷载性质及大小的适应性,确定合理的建基面高程、确定 持力层 根据岩石风化速度、风化程度及各风化带岩石的物理力学 性质,确定各类开挖边坡的合理坡角; 根据风化产物的特性(破碎程度、坚固性等)及场地工程 地质条件,选择地下洞室施工开挖的设备及方法,确定对 地质条件,选择地下洞室施工开挖的设备及方法,确定对 已风化岩石的处理措施 已风化岩石的处理措施 根据岩石风化速度、风化营力、风化作用类型及影响因素 等,确定岩基暴露的安全期限与预防风化的措施,如确定 基坑、路堑保持开场状态的安全期限,选择防止岩石风化 基坑、路堑保持开场状态的安全期限,选择防止岩石风化 的措施等
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降雨(湿度):为岩石化学风化提供了必需的水溶液,控 降雨(湿度):为岩石化学风化提供了必需的水溶液,控 制着风化营力的性质和强度,影响风化作用类型及风化速 度。
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在降雨量小而蒸发量大的干旱地区,多为物理风化。 在潮湿多雨地区,则以化学风化为主,风化较强烈,风化速度较快, 风化深度大。
不同气候条件下风化作用的类型和强度、风化产物的性 质等均不相同。
第四章
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岩石风化的工程地质研究
概述 影响岩石风化的因素 风化壳的垂直分带 防治岩石风化的措施
第一节 第二节 第三节 第四节
一、定义
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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。造成岩体风化的营力主要指太 和化学变化过程。造成岩体风化的营力主要指太 阳能、地表与地下水、空气及生物等。 风化壳:遭受风化的岩石圈表层。它是原岩在一 定的地质历史时期各种因索综合作用的产物。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,由此构成了的复 杂风化壳剖面。不同岩石,不同地区,风化壳有 很大差别。其厚度很大差别,厚者可达几百米。 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。
二、风化类型
按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同,风 化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。 物理风化:由于温度变化、水的冻融、盐类结晶、植 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 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。 随有化学成分和矿物成分明显变化的现象。 其结果既破坏了岩石的结构构造,降低了岩石的强 度,又为化学风化开了方便之门。 主要发生在干旱寒冷的地区,如我国西北的干旱寒 冷及高山寒冷地区,风化深度相对较小,一般小于 10m 。
分带的原则
为工程建筑目的而进行的风化壳垂直分带应考虑 以下原则: 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 目前地矿与水利水电部门多采用四分法:剧风化带 (全风化带)、强风化带、弱风化带、微风化带
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化学风化:岩石在水、氧及有机体等作用下所发生的 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 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。 和化学成分的变化。 其实质是原岩中较活泼的元素发生迁移,较稳定的 其实质是原岩中较活泼的元素发生迁移, 元素残留原地,原生矿物不断变异,与新环境相适应 元素残留原地,原生矿物不断变异,与新环境相适应 的次生矿物不断形成的过程。 次生矿物不断形成的过程。 在风化过程中,化学反应的方式较复杂,有氧化、 还原、水化、水解、碳酸化、硫酸化、去碳等。以水 化、溶解、水解和氧化作用最为常见。 多发生于温暖潮湿的地方,风化深度可达百米以上。 生物风化:既有物理风化特点,又具有化学风化特征。 生物新陈代谢产生有机质或机械破坏,如释放大 量有机物、酸及CO2 ,加强水溶液溶解能力 。 量有机物、酸及CO2
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人类活动 人工开挖基坑、边坡、隧洞、砍伐森林等,将已 风化的岩体或覆盖层挖除,使得风化微弱甚至新 鲜岩体裸露,并与活跃的风化营力直接接触从而 加剧了岩体风化。
分带的可能性
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岩体的风化程度总是在地表比较强烈,从地表向 下至岩体内部,风化程度逐渐变弱,直至新鲜基 岩,即风化壳在铅直剖面上具有分带性。 不同深度岩石与风化营力接触时间和程度不同, 风化营力多是由表及里的。 矿物风化具有阶段性,如主要硅酸盐矿物风化转 变的阶段为:
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