风化作用与土
土的定义
①柱下独立承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。对于条形承台梁，桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm②承台的最小厚度不应小于300mm③承台的配筋，对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长布置，钢筋直径不宜小于10mm间距不宜大于200mm。对于三桩承台，承台梁的主筋除满足计算要求外，还应满足最小配筋率的规定，主筋直径不宜小于12mm，架立筋不宜小于10mm，箍筋直径不宜小于6mm。④桩嵌入承台内的长度不宜小于50mm，对大直径桩不宜小于100mm⑤混凝土桩的桩顶纵向主筋应锚入承台内，其锚入长度不宜小于35倍纵向钢筋。⑥承台混凝土强度等级不应低于C20，纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm，当有混凝土垫层时，不应小于40mm。
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1.土的定义：土是岩石风化的产物。
2.风化作用包括物理风化、化学风化和生物风化。
3.土的固体颗粒：；粒径级配曲线。
4.粘土矿物的性质：①颗粒极细，比表面积极大②吸附能力极强③粘土矿物颗粒的带电性
5.土中的水：矿物结晶水或化学结合水、结合水、自由水。
6.强结合水的特点：性质接近于固体，不能传递静水压力，没有溶解盐类的能力，密度1.2~2.4g/cm3，冰点-780C，在温度达1050C以上时才能蒸发，具有极大的粘滞性、弹性和抗剪强度。
12.如何用液性指数判断粘性土的软硬状态：① ≤0坚硬②0＜ ≤0.25硬塑③0.25＜ ≤0.75可塑④0.75＜ ≤1.0软塑⑤ ＞1.0流动
土壤矿物化学风化作用的主要类型
土壤矿物化学风化作用的主要类型1. 碳酸盐风化作用碳酸盐风化是一种常见的矿物化学风化作用，特别是在含有碳酸盐矿物的岩石中。
这种风化作用主要是由二氧化碳的溶解和反应引起的。
当二氧化碳溶解在水中形成碳酸氢根离子时，它可以与含有碳酸钙、碳酸镁等矿物质的岩石发生反应，产生溶解和沉淀作用。
碳酸盐风化作用在自然界中具有重要的地质和生态意义。
它不仅对地表岩石的破坏和剥蚀起着重要作用，还对土壤的形成和发育起到关键的调节作用。
碳酸盐风化作用还能够释放出二氧化碳，对大气中的碳循环也有一定的影响。
2. 水合作用水合作用是一种常见的矿物化学风化作用，指的是矿物质与水分子结合形成水合物的过程。
通常，水合作用会导致矿物质的结构改变，从而使其物理和化学特性发生变化。
该过程在土壤中尤为常见，因为土壤中的水分和矿物质常常密切联系。
水合作用对土壤的发育和质地起到重要的影响。
例如，土壤中的黏土颗粒就经常通过与水分子结合形成水合物，从而增加土壤的持水性和粘性。
此外，水合作用对于土壤中金属离子的迁移和转化也起着重要作用。
3. 氧化还原作用氧化还原作用是一种主要的矿物化学风化作用，涉及到物质中电子的转移。
在土壤中，氧化还原作用主要与土壤中的氧气和水分子的供应、微生物的代谢活动以及土壤中的有机物质有关。
氧化还原作用对土壤中的矿物质和有机质的性质和分布起着重要作用。
例如，在土壤中，一些含铁矿物质在还原条件下可以转化为可溶性的铁离子；而在氧化条件下，这些离子又能够沉淀为包裹在黏土颗粒表面上的氧化铁。
4. 水解作用水解作用是一种常见的土壤矿物化学风化作用，指的是水分子与矿物质发生反应，导致矿物质的结构和组成发生变化。
水解作用通常会导致矿物质的溶解和分解，从而释放出矿物质中的离子以及一些其他的化学物质。
水解作用对土壤的形成和发育起着重要作用。
例如，在土壤中，长石矿物质经过水解反应可以释放出氧化钙、氧化钠等碱性物质，从而影响土壤的酸碱性和养分平衡。
5. 融解作用融解作用是一种在高温环境下发生的矿物化学风化作用。
矿物岩石的风化作用与土壤母质
第二节矿物岩石的风化作用与土壤母质土壤是在岩石风化形成的母质上发育起来的，土壤的许多性质与成土岩石、矿物和母质类型有关。
因此有必要研究矿物岩石的风化和母质的形成与类型。
一、风化作用的概念和类型（一）风化作用概念机械破碎和化学变化的过程。
（二）风化作用的类型1．物理风化任用是指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程。
物理风化只能引起岩石形状大小的改变，而不改变其矿物组成和化学成分。
引起物理风化有主要原因是地球表面温度的变化，所以物理风化在都属于热力学风化。
因为岩石是热的不良导体，而且岩石是由体膨系数不同的多种矿物组成，在昼夜寒暑温度剧变的影响下，岩石内部便产生不均一的胀缩差异，因而发生相互顶挤和拉扯的作用，使矿物颗粒之间的联系容易遭到破坏，导致岩石的破碎。
除温度外，冰冻的挤压，流水的冲刷，风、冰川等自然动力对岩石的磨蚀，以及植物根系的穿插，均能加速岩石的破碎。
物理风化的结果，岩石由大块变成小块再变为细粒，虽然岩石的矿物组成和化学和成分没有发生改变，但却获得了原来岩石所没有的对水和空气的通透性。
由于物理风化只是机械的破碎，产生的粒子一般都在于0.01mm，毛细管作用不发达，故不具有对水分的保蓄能力。
但岩石经过物理风化后，大大增另岩石与空气的牛头马面触面积，为促进风化的进一步发展，特别为化学风化创造了有利条件。
2、化学风化作用是指岩石在化学因素作用下，其组成矿物的化学成分发生分解和改变，直至形成在地表环境中稳定的新矿物。
其特点是不仅使已破碎的岩石进一眇变细，更重要的是使岩石发生矿物组成和化学成分的改变，产生新的物质。
引起化学风化的因素有水、二氧化碳和氧气等大气因素，其中最主要的是水，水分本身的作用很活泼，同时二氧化碳与氧气的作用也只有在水的参与下才级显示出来。
化学风化一般包括：（1）溶解作用。
溶解作用指岩石中的矿物溶解于水的作用。
一般矿物难溶于水，但大量的水或较高的水温则可以加大其溶解度，如1份滑石可溶于110000份水中，1份石英可溶于10000份热水中，1份云母可溶于34000份水中。
土质风化特征范文
土质风化特征范文
土质风化是自然界中常见的现象，指的是地表岩石受到气象和水文作用下逐渐发生的物理、化学和生物变化。
土质风化在地貌形态、土壤性质和水文地质方面都有着重要的影响，是地球表层发育演化的重要过程之一
1.物理风化：物理风化是由于自然界的风、水、温度等因素而使岩石表面裂纹，并逐渐破碎和剥蚀的过程。
物理风化通常包括热胀冷缩、冻融作用、风化剥蚀等过程。
在物理风化作用下，岩石会逐渐剥落成碎石，形成土壤。
2.化学风化：化学风化是由于自然界的水、酸、碱等化学作用而使岩石中的矿物成分发生变化的过程。
化学风化通常包括水解、氧化、碳酸化等过程。
在化学风化作用下，岩石中的矿物成分会发生溶解、离解、沉淀等变化，最终形成新的矿物。
3.生物风化：生物风化是由于生物体的作用而使岩石表面发生物理、化学变化的过程。
生物风化通常包括根系风化、酸类物质的分泌、微生物的作用等过程。
在生物风化作用下，生物体的作用会加速岩石的破碎和矿物成分的变化。
4.机械风化：机械风化是指由于外力作用而使岩石产生破碎和破坏的过程。
机械风化通常包括破裂、剥蚀、磨蚀等过程。
在机械风化作用下，岩石的结构会逐渐疏松，易受其他风化作用的影响。
5.热力风化：热力风化是由于地壳内部高温作用而使岩石发生变化的过程。
热力风化通常包括热膨胀、岩浆侵入、热液渗透等过程。
在热力风化作用下，岩石中的矿物会发生变质和变异，形成新的岩石。
5-3、4 风化作用
4. Soil(土壤）
（1）成土作用 （2）土壤剖面结构
Soil: mechanical and chemical weathering of sediment and the preexisting solid rock,or bedrock,underlying it produce regolith(“rock blanket”), the fragmented material covering much of the Earth’ land surface.Geologists refer to the upper few meters of regolith,which contains both mineral and organic material ,as soil.
2.Eluvium（残积物--el）
岩石风化后在原地残留的物质称残积物。
el特点：结构疏松，分选性差，磨圆度也差，不 具层理，与基岩呈过渡关系。
3.Weathering Crust(风化壳）
（1）风化壳：风化产物成为一个不连续的薄壳 覆盖在基岩上，称为风化壳。 .
The weathering crust is located between lithosphere and biosphere.It belongs to the two circles of layers. The weathering crust is the result of interaction among atmosphere, biosphere, hydrosphere, lithosphere.It is contolled by the types of rocks and bio-climate zones. The weathering crust is the important material basis of the soil circle.
矿物岩石的风化和土壤形成
第二章矿物岩石的风化和土壤形成主要教学目标：使学生了解由岩石经过风化形成母质，再由母质发育成土壤的过程。
在学习过程中要特别注意什么是母质，母质与土壤有什么区别以与土壤层次的发育顺序。
第一节风化作用一、风化作用任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定。
而地表的矿物岩石处于和它形成时的不相同的外界条件时，这种稳定性被破坏，从而发生变化，这就是矿物岩石的风化。
二、风化作用的类型1、物理风化：由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。
又叫机械崩解作用。
影响因素:温度变化,水分冻结,风力,流水,冰川的摩擦力等。
风化的结果使大岩石变成碎块，增大接触面，更利于化学风化进行。
2、化学风化：岩石的矿物成分发生化学成分和性质的变化。
主要因素：水、二氧化碳、氧气等主要化学风化作用的类型有4个：溶解作用：矿物在水中溶解的过程。
造岩矿物的溶解度大小顺序为：方解石>白云石>橄榄石>辉石>角闪石>斜长石>正长石>黑云母>白云母>石英。
水化作用：矿物与水相结合。
如赤铁矿变成褐铁矿。
水解作用：矿物与水相遇，引起矿物分解并形成新矿物。
如正长石水解后释放出钾离子，变成了高岭石。
氧化作用：二价铁氧化成三价铁。
使许多矿物和岩石表面染成红褐色。
3、生物风化：生物作用使岩石就地引起的破坏。
主要因素：根系的压力和根系分泌物 10-15磅/cm2微生物分解有机质产生酸,三、岩石风化的产物包括三部分：1、可溶性盐 :硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等2、合成次生矿物:如伊利石,蒙脱石,高岭石等粘土矿物，以与铁铝的氧化物和氢氧化物。
3、残余的碎屑:难风化的矿物和各种岩屑。
四、矿物风化的难易1、影响因素：外界环境条件和矿物本身的成分和结构。
2、外界条件相同时，矿物风化的相对稳定性，由易到难顺序为:石膏，方解石<辉石<角闪石<黑云母<斜长石<正长石<白云母<石英<粘土矿物五、影响岩石风化难易的因素：1、矿物的组成、结构和构造2、形成时的热力条件与目前所处环境的差异3、岩石的节理和裂隙发育状况。
风化作用对地质地貌的影响与评价
风化作用对地质地貌的影响与评价地貌是地球表面地形的总称，它与地壳的构造、气候、地质作用等因素密切相关。
在地貌的形成过程中，风化作用起着重要的作用。
风化作用是指风对地表岩石、土壤等的侵蚀、破碎、搬运和堆积的过程，其对地貌的影响是多方面、多层次的。
风化作用对地貌的影响首先体现在地表形态方面。
风能够加速物质的侵蚀和搬运，形成不同的地貌类型。
比如，在荒漠地区，风作用下的沙丘波浪现象是一种常见的地貌现象。
沙丘背风面受风的冲击最大，而原地风向越大，则细沙被更远地输送，形成长形沙丘；反之，原地风尘越弱，则沙尘不易爬升到顶峰，形成低矮圆形沙丘。
此外，沙尘暴等自然灾害也是风化作用对地貌的一种表现，它能够改变地表的形貌，甚至带来环境的恶化。
其次，风化作用还会对地下地貌产生一定影响。
强烈的风化作用能够分解、破碎岩石，形成各种粒状物质，这些物质经过水体或地面的保护，会逐渐沉积进入地下。
长期以来，这些风化作用产物在地形抬升作用下，不断堆积，最终形成沉积岩和沉积构造。
这些沉积构造对地下水的富集和储存起着重要的作用。
例如，在干旱地区，风化作用引起的石膏、盐类等物质的富集，形成了特殊的含盐地下水层，为当地居民提供了必需的淡水资源。
此外，风化作用还会对土壤质地产生一定的影响。
风化作用能够分解岩石表层，形成土壤，而不同的岩石风化程度和风化产物的不同会导致土壤结构的差异。
比如，石灰岩的风化后会形成肥沃的石灰土，而花岗岩的风化产物则是颗粒较大的砾石土。
这些不同土壤的形成，对农业的发展和植被的分布产生重要的影响。
然而，就风化作用对地貌的评价而言，也存在一些负面影响。
在一些地区，强烈的风化作用会导致土地的退化和沙漠化的发生。
尤其是在人类进行大规模砍伐森林、过度开垦土地、不合理利用水资源的情况下，风化作用会被进一步加剧，加速土壤的侵蚀和水资源的流失，破坏生态平衡。
综上所述，风化作用对地质地貌的影响是具有深度和广度的。
它通过改变地表形态、影响地下地貌和土壤质地等方面，对地貌起着重要的塑造作用。
第九章 风化作用
采石场中岩石的席理
（2）岩石、矿物的热胀冷缩发生剥离作用 ）岩石、 岩石是热的不良导体，在长期的昼 夜、季节性温差变化的影响下，岩 体表里受热不均，胀缩交替，反复 进行，致使岩体表里间产生裂隙甚 至崩解成碎块。
岩石热胀冷缩导致岩石 破坏过程示意图
（3）岩石空隙中水的冻结与融化引起冰劈作用 ） 冰劈作用——岩石裂隙中的水冻结成冰，使岩石受撑而破裂 的作用。
类型 碎屑型 硅铝—氮化物 硫酸盐型 硅铝—碳酸盐 型
气候条件 寒带及高山 寒冷气候区 干旱气候
标型元素
标型矿物 原生矿物
风化作用程度标志 物理风化形成的碎屑物
Cl、Na、 岩盐、硝石、芒硝、 Na、Ca、Mg析出的形 S(Ca、Mg) 硬石膏等 成氮化物，硫酸盐富集 Ca、Mg （Na） 碳酸盐、芒硝、高 岭石、有时有锰的 氧化物和氢氧化物 及粘土矿物 二氧化硅部分流失、主 要聚集Ca、Mg碳酸盐， Mg、Na元素部分聚集
褐铁矿
黄铁矿
常见的金属硫化物中往往共生 有铁的硫化物,在地表风化形成 残留原地的褐铁矿顶盖,叫“铁 帽”。
（2）溶解作用 ）
水是天然的优良溶剂。水分子是偶极分子，能与偶极型或离子型的分 子相结合。大部分矿物是离子键型化合物,当其与天然水接触时,部分 易溶离子脱离矿物进入水中，呈溶解状态被水带走。矿物的溶解度取 决于矿物的化学特性，以及温度、压力、水中二氧化碳含量和pH值等。 卤化物类、硫酸盐和碳酸盐类矿物为易溶或较易溶矿物，而硅酸盐类 矿物为难溶矿物。溶解作用可以选择性地带走岩石中的易溶矿物，留 下一些空洞；也可以把可溶性单矿物岩溶解殆尽，而难溶物质则残留 原地。 常见矿物的溶解度从大到小顺序为：
影响土壤发育的因素主要是气候和植被。
我国的主要土壤类型
风化作用与土
破坏,不仅改变其物理状态,同时也改变其化学成分,并可形成新矿物的 作用,称为化学风化作用.化学风化作用的方式主要有溶解作用、水化 作用、水解作用、碳酸化作用和氧化作用等.
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2.1 风化作用
• ３.生物风化作用 • 岩石在动植物及微生物影响下所起的破坏作用,如植物根部楔入岩石
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2.2 土的性质及工程分类
• 孔隙率和孔隙比都说明土中孔隙体积的相对数值.孔隙率直接说明土 中孔隙体积占土体积的百分比值,概念非常清楚.地基土层在荷载作用 下产生压缩变形时,孔隙体积和土体总体积都将变小,显然,孔隙率不能 反映孔隙体积在荷载作用前后的变化情况.一般情况下,土粒体积可看 作不变值,故孔隙比就能反映土体积变化前后孔隙体积的变化情况.因 此,工程计算中常用孔隙比这一指标.
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2.1 风化作用
• 实际上,在土粒被搬运的过程中,颗粒大小、形状及矿物成分仍在进一 步变化,并在沉积过程中常因分选作用而使土在成分、结构、构造和 性质上表现出有规律的变化.
• 工程地质学中所说的土或土体,是指与工程建筑物的变形和稳定相关 的第四纪沉积物,它有别于通常所称的“土壤”.松散物质沉积成土后, 如果能稳定一个相当长的时期,则靠近地表的土体将经受生物化学及 物理化学作用,即成壤作用形成所谓的“土壤”;未形成“土壤”的表 层受到剥蚀、侵蚀而再破碎、再搬运、再沉积等地质作用,时代较老 的土体在上覆沉积物的自重压力及地下水的作用下,经受成岩作用(或 称固结作用),逐渐固结成岩,强度增高.土体固结成岩后,又可在适宜的 条件下风化、搬运、沉积成土,如此周而复始、不断循环.
第三章 岩石风化与土壤形成
土壤形成速率和所需的时间
许多土壤中在100年内就可使土壤有机质达到准平衡； 在较有利的条件下，一个弱发育的B层可在数百年内形成; 在400～500年的成土时间内,就可看出粘粒由A层向B层的迁移。
二 人类生产活动对土壤形成的影响 人类的生产活动直接影响土壤的肥力性质，而且也会对自然成土 因素产生影响。有的生产活动，如耕作，绿化荒山，封山育林等， 对土壤形成起促进作用； 相反，炼山，掠夺性地利用土地,土壤污染等则会对土壤造成很 大的破坏。
水解和碳酸化作用的实质是，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。 水解和碳酸化作用的实质是，矿物中的盐基离子被子氢离子取代。
石灰岩的化学风化
CaCO3 ＋ H2CO3
溶解度很低
(H2O+CO2)
Ca(HCO3) 2
溶解度较高
平衡的变化： 平衡的变化： (1)当CO2充足时，且有一定的湿度，平衡一直向右 充足时，且有一定的湿度，
岩石经各种自然因子作用发生各种风化作用，由大变小，由粗变细，最后 形成了疏松多孔的松散物质。 这类物质具有松散，多孔的特性，并可通气透水和保存少量水分，另外有 极少的一点养分。我们称之为母质。它是土壤的骨架部分，也是植物矿质 营养的最初来源。 当地球上出现生物后，低等植物开始在母质上生长，其分泌物和残落物及整 个枯死的植物体使母质中有机质含量增加，随着时间的推移，母质协调和供 应水，肥，气，热的能力不断提高，最后母质产生质的变化，具备了能够不 间断地供给植物水肥协调水气热的能力，这时母质就成了土壤。
第一节岩石风化与土壤形成
图3-9 土壤剖面示意图
2.土壤层次
（1） 大致与地表平行的土壤层次称土层。在土壤形 成过程中所产生的土层叫发生学土层（河滩地的土壤层 次只叫土层，流水携带因重力分离沉积下来）。可用下 列基本图示予以说明 。
（2）土壤层次划分
以国际代号为例，土壤层总体可分为以下层次(如图).
暗棕壤剖面图
潮土剖面图
微生物、植物根系、动物等，在岩石风化初期主 要是低等生物如细菌、真菌、 地衣等。
风化作用
根劈作用
（三）影响风化的因素
1. 内因（岩石的性质）
岩石本身的性质以及组成岩石的矿物纯度影响着风 化的速度和强度。
组成岩石的矿物成分和性质 岩 石 特 征 岩石的结构 岩石的构造
影响因素
2. 外因（岩石所处的环境条件）
风化作用
风化作用实质上表现为一系列崩解和分解
崩解：岩石由大块变成碎块，再 渐变成细粒，其形状和大小改变 了，但化学成分不发生变化。
分解：岩石风化过程 中化学成分发生变化
物理风化 生物风化 化学风化
自然界中，三种风化作用通常是联合进行与相 互助长的， 划分它是为了讨论方便。
风化作用
（二）风化作用类型
冰川沉积物和冰水沉积物
二、土壤形成
五大成土因素
生物作用
母质
气候、地形、时间
土壤
本质过程
接受能量及物质
母质
放出能量及物质
土壤
五大成土因素作用下进行物质能量的转换
（一）土壤形成过程中的大小循环学说
1. 地质大循环
地质大循环是一个开放性系统，作用时间长，是大范围的 物质循 环运动。
2. 生物小循环 生物吸收
（1）溶解作用 水是一种极性溶剂，岩石中的矿物都是无
土的定义
1、土的定义：土是由岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的无粘结或弱粘结的沉积物。
2、土的三相：土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土孔隙中的水）、气相（土孔隙中的气体）三部分组成，简称为土的三项体系。
3、土粒的组成表示方法：土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示），它可用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。
常用的粒度成分的表示方法是累计曲线法，它是一种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标（按对数比例尺）表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。
4、土的各种指标换算：5、不均匀系数，曲率系数：6、液限、塑限、液性指数，塑性指数；7、砂土的相对密实度，标准贯入实验；8、土的工程分类；9、土中水的类型10、土的渗透性、11、渗透系数，12、影响土的渗透性的因素；13、土中自重应力的计算，有效应力原理；14、土体压缩特点，本质；15、压缩模量，弹性模量，变形模量；16、饱和粘性土地基沉降的三个阶段；17、土的抗剪强度，库伦定律，极限平衡理论；18、土压力的三种类型及关系，静止土压力计算；19、郎肯土压力理论与库伦土压力理论异同；20、土坡滑动失稳的原因，土坡的滑动安全系数21、粘性土坡的稳定性分析方法（了解概念）22、地基承载力，极限承载力，容许承载力，地基的三种破坏形式；23、按规范确定地基承载力的方法步骤；题型及题量分布一、填空题（每空2分，共28分）二、单项选择题（每小题3分，共15分）三、简答题（每小题5分，共25分）四、计算题（3题，共32分）《地基与基础》复习提要责任教师蒋静本课程所使用的教材是由沈克仁主编，建工出版社出版。
以下对本课程的重难点简单阐述，以便同学们参考学习。
本课程期末考试为开卷考试。
考试内容均在本复习要点范围内。
考试题型有填空、选择或判断、简答等占50分，设计计算占50分。
第一章土的物理性质与分类重点掌握内容1．土的各物理性质指标的定义、表达式及其在工程上的实际应用。
各种成土因素在土壤形成过程中的作用
各种成土因素在土壤形成过程中的作用土壤是由不同的物质和成土因素的相互作用下形成的。
各种成土因素在土壤形成过程中发挥不同的作用，包括物理因素、化学因素和生物因素。
下面将详细介绍各种成土因素在土壤形成过程中的作用。
1.物理因素物理因素主要包括气候、水、岩石和地形。
这些因素对土壤形成有着重要的影响。
气候：气候是土壤形成的重要因素之一、降水和温度是气候的两个重要组成部分，它们直接影响土壤形成的速率和性质。
降水可以溶解和运输土壤中的溶质，并影响岩石和土壤颗粒的风化和侵蚀。
温度可以影响化学反应的速率，从而影响土壤中的化学过程。
水：水对土壤形成有着重要的影响。
水是岩石风化和碎屑物质运输的重要介质。
水能使土壤中的岩石颗粒被剥离和移动，进而形成沉积。
水还可以运输溶解的物质，如有机物和离子，进入土壤中。
此外，水还能影响土壤的排水性，有助于形成不同种类的土壤。
岩石：岩石是土壤形成的起点。
在岩石的风化过程中，物理因素如气候和水，以及生物因素如植物根系的作用和土壤动物的活动，可以通过分解和磨碎岩石颗粒来促进岩石的风化。
岩石风化的产物逐渐形成了岩石颗粒的混合物，这是土壤的基础。
地形：地形对土壤形成有着重要的影响。
山地和山谷的地形产生不同的土壤类型。
山地上陡峭的坡度使得水的流动更快，有利于土壤的侵蚀和移动。
山谷地形反而形成了水分和养分的堆积，促进了土壤的形成。
2.化学因素化学因素主要是指岩石的化学组成和风化作用。
化学反应对土壤中的成分组成和性质产生了重要的影响。
岩石的化学组成：不同类型的岩石有不同的化学组成，这直接影响了土壤的性质。
富含矽酸盐的岩石通常风化较慢，因此形成的土壤富含矿物质。
而富含碳酸盐的岩石易于溶解，形成的土壤通常具有较高的酸性。
风化作用：风化是化学因素对土壤形成的关键过程。
风化作用包括物理风化和化学风化。
物理风化主要是指温度变化、水的冷缩膨胀和物理分离等因素引起的岩石颗粒破碎。
化学风化是指岩石中的矿物质在水和大气中发生化学反应，从而形成新的矿物质和溶解的物质。
风化作用的工程影响和防治措施
风化作用的工程影响和防治措施风化作用是地貌演变中的一种自然力量。
它能够使岩石、土壤受到破坏，导致工程中的不良效应，如路基变形、土方塌方、地基沉降、钢筋锈蚀等。
因此，在工程设计、建设和维护中，必须重视风化作用的影响，采取有效的防治措施，下面将从影响和防治两个方面进行阐述。
1.路基变形在路基工程中，地面上的土壤、石块等经过长期的风雨侵蚀和氧化作用后失去稳定性，造成路基变形，导致路面损坏和车辆运行安全问题。
特别是在潮湿环境和高温的气候中，物理风化和化学风化会更加严重，增加了路基的不稳定性。
2.土方塌方土方工程是很大的一类工程，如深基坑、挖土运输路线等。
然而，地表存在的土壤和岩石受风化作用的影响导致土方失去稳定性，出现坍塌、滑坡等。
这不仅会对周边环境造成极大危害，也会让土方工程进展受到阻碍。
3.地基沉降地基是房屋的基础，而沉降可能会导致建筑结构的破坏。
风化作用使得地下的土壤失去稳定性，导致地基沉降，甚至出现地基下沉的情况，这不仅会影响房子的整体结构，也会影响到整条街区的安全。
4.钢筋锈蚀在生产、建设等过程中，经常会使用到钢筋，而钢筋容易受风化作用导致生锈，进而影响钢筋的质量，甚至导致建筑物的崩塌。
这需要在工程设计和施工中采用适当的防腐措施，以保障建筑物的安全性。
1.科学选址科学选址是工程建设的第一步，避开弱风化带，选址在风化程度较小的地段是非常必要的。
2.防护要对坡面和路基等进行防护措施。
对于坡面，可以种植植物，增强根系的稳定性；对于路基，可以施工防渗帷幕或者降低渗透压力，防止土体水分流失。
3.维护在工程建设后的维护中，需要定期维护，及时修补。
对于坍塌的土方，可以进行封堵措施，防止水分进入土层之中，减缓土体变质。
4.防腐风化作用会导致钢筋生锈，建筑物失去稳定性，因此，在钢筋的选择、设计以及施工细节中，都要注意防腐措施，采用特殊钢筋和建筑施工防腐化技术等。
常常在施工中使用防腐剂，以提高钢筋的防腐性。
总之，风化作用对工程的影响是不可忽视的，它导致的不良效应会在长期的使用中表现出来。
土壤的化学风化作用有哪些
土壤的化学风化作用有哪些引言土壤化学风化是地球表层岩石在原位分解和溶解的过程，是地壳中重要的地质作用之一。
化学风化是通过溶液的作用，将岩石中的矿物质分解、溶解和转化为新的物质，并改变岩石的结构和性质。
本文将探讨土壤的化学风化作用及其对土壤形成和发展的影响。
1. 溶解作用溶解是土壤化学风化过程中最常见的一种作用。
水通过渗透和渗流进入土壤，其中溶解的碳酸氢根离子能够将含有碳酸钙的岩石快速分解为溶液。
溶液中的离子还可与氢离子结合形成弱酸，进一步溶解含有硅酸盐矿物的岩石。
2. 氧化还原作用氧化还原作用是指物质在氧化和还原反应中电子的转移过程。
在土壤中，有机物和无机物的氧化还原反应是常见的化学风化过程。
有机物的氧化可以通过微生物的作用、氧化剂的存在以及氧气的作用来实现。
无机物的氧化还原作用主要包括硫酸盐的氧化反应、氧化亚铁的转化等。
3. 碳酸盐溶解作用碳酸盐溶解是土壤化学风化中的重要环节。
CO2通过大气、土壤和生物的过程进入土壤中，与水反应生成碳酸根离子，使土壤中的碳酸钙岩石溶解。
在土壤中，碳酸盐溶解反应是一个缓慢而持续的过程，其速率取决于土壤中的水分和温度等因素。
4. 水合作用水合作用指的是固体物质与水反应生成水合物的过程。
在土壤中，水合作用对于盐类矿物的溶解和析出起着重要作用。
当土壤中的水分充足时，水合作用有助于矿物颗粒的分散，增强土壤的透水性和透气性。
而干旱条件下，水合作用会减弱，导致土壤颗粒紧密堆积，降低土壤的渗透性。
5. 吸附反应吸附是固体表面吸附溶液中的气体或离子的过程。
土壤中的吸附反应主要包括：阳离子的吸附、阴离子的吸附和有机物质的吸附。
这些吸附反应可以改变土壤中的离子组成和化学性质，影响土壤的肥力和养分的供应。
结论土壤的化学风化是地球表层岩石在原位分解和溶解的过程，通过溶解作用、氧化还原作用、碳酸盐溶解作用、水合作用和吸附反应等多种化学作用来改变岩石的结构和性质。
这些化学风化作用对土壤的形成和发展起着重要的影响，调节土壤肥力、改善土壤结构和保护生态环境等方面发挥着重要作用。
原创土壤矿物化学风化作用的主要类型
原创：土壤矿物化学风化作用的主要类型引言土壤矿物化学风化是土壤中矿物组分与水、气体、有机质等物质相互作用的过程，通过这一过程，矿物质中的元素逐渐被溶解、迁移和转化，进而影响土壤的特性和质量。
土壤矿物化学风化作用的主要类型包括：碳酸盐风化、铝铁风化、硅酸盐风化以及硫酸盐风化。
本篇文档将详细介绍这四种主要类型的矿物化学风化作用。
1. 碳酸盐风化碳酸盐风化是指土壤中的碳酸盐矿物受到水和二氧化碳的作用，逐渐溶解的过程。
这一过程常见于富含碳酸盐矿物的岩石和土壤中，如石灰石和白云石等。
碳酸盐风化的主要反应如下：CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+ + 2HCO3-碳酸盐风化过程中，二氧化碳（CO2）溶解于水中形成碳酸（H2CO3），进一步与碳酸盐矿物反应生成可溶性的钙离子（Ca2+）和碳酸氢根离子（HCO3-）。
碳酸盐风化使得土壤的pH值降低，释放出钙离子和碳酸氢根离子，影响土壤的肥力和化学性质。
2. 铝铁风化铝铁风化是指铝和铁矿物与水和氧气的作用，逐渐转化为可溶性和胶体态的氧化物和氢氧化物。
这一过程常见于富含铁铝矿物的土壤中，如铁锈矿和蓝泥矿等。
铝铁风化的主要反应如下：Fe2SiO4 + 3O2 + H2O → Fe(OH)3 + H2SiO4在铝铁风化过程中，铁矿物与氧气和水反应生成氢氧化铁（Fe(OH)3）和硅酸（H2SiO4）。
这些产物通常以胶体态存在，对土壤的颜色、结构和持水能力等产生影响。
3. 硅酸盐风化硅酸盐风化是指硅酸盐矿物与水和酸溶液的作用，逐渐溶解和转化为可溶性硅酸盐的过程。
硅酸盐风化广泛存在于各种土壤类型中，如沉积土壤和龟裂土等。
硅酸盐风化的主要反应如下：KAl3Si3O10(OH)2 + 2H+ + 9H2O → 3Al(OH)3 + 4Si(OH)4 + K+硅酸盐风化过程中，硅酸盐矿物与酸性水溶液反应生成氢氧化铝（Al(OH)3）和硅酸（Si(OH)4），其中硅酸可被水溶解成可溶性硅酸盐（Si(OH)4）。
风化作用的产物有哪些类型
风化作用的产物有哪些类型1. 沉积岩风化作用是地质过程中的一种重要现象，它通过长时间的风吹、水侵蚀和化学反应，将岩石颗粒逐渐破碎并转化为不同的物质。
这些由风化作用产生的物质称为风化产物。
风化作用的产物有多种类型，其中最常见的是沉积岩。
沉积岩是由岩屑、化学沉积物或有机物在水或风的作用下沉积而成的岩石。
风化过程中，岩石会被风吹得破碎，并将破碎的岩石颗粒搬运到其他地方。
当这些岩石颗粒沉积在湖泊、河流或海洋等水体中时，它们逐渐堆积形成新的岩层。
这些新岩层就是由风化作用的产物沉积而成的沉积岩。
常见的沉积岩包括砂岩、泥岩和石灰岩等。
砂岩是由砂粒沉积堆积而成的，泥岩是由粘土和细砂颗粒沉积形成的，而石灰岩则是由含有大量碳酸钙的沉积物堆积而成的。
这些沉积岩经过长时间的地壳运动和压实作用，逐渐形成坚硬的岩层。
2. 黄土另一种常见的风化作用产物是黄土。
黄土是由黏土矿物和细粒颗粒混合而成的土壤。
它的形成过程主要涉及风的作用和长时间的风化作用。
当地表的岩石被风吹得破碎后，岩石颗粒会被风力搬运到其他地方，逐渐形成黄土层。
黄土的颜色通常呈现黄褐色，这是由于其中含有丰富的粘土矿物和铁氧化物。
黄土层一般具有较强的风化性质，容易受到风的侵蚀。
黄土在中国是一种常见的土壤类型，尤其在黄土高原地区特别常见。
黄土层通常较深厚，被广泛应用于农业生产和土壤保持。
3. 腐殖质腐殖质是另一种重要的风化作用产物。
它是由植物残体经过微生物分解和化学氧化作用形成的有机物质。
腐殖质通常具有深褐色或黑色，含有丰富的有机质和养分，对土壤的肥力和保水性具有显著影响。
腐殖质主要形成于植物死亡和分解的过程中。
当植物体有机物质逐渐被细菌、真菌和其他微生物分解时，就会释放出大量的有机质。
这些有机质在水的作用下会逐渐被细菌降解和氧化，最终形成腐殖质。
腐殖质在农业和环境保护中起着重要作用。
它可以改善土壤的结构、保持水分和提高养分的保持能力。
此外，腐殖质还能够吸附有机和无机物质，降低有害物质对环境的污染。
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2.2 土的性质及工程分类
• 土的饱和度(Sr)与含水率(w)均为描述土中含水程度的三相比例指标, 饱和度越大,表明土孔隙中充水越多.Sr 为０~１００％.干燥时,Sr＝０; 孔隙全部为水充填时,Sr＝１００％.
• 工程上将Sr 作为砂土湿度划分的标准,即 • 稍湿的:Sr＜５０％; • 很湿的:５０％≤Sr≤８０％; • 饱和的:Sr＞８０％. • ４. 特定条件下土的密度 • (１)土的干密度.土的孔隙中完全没有水时的密度称为土的干密度,是
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2.2 土的性质及工程分类
• 孔隙率和孔隙比都说明土中孔隙体积的相对数值.孔隙率直接说明土 中孔隙体积占土体积的百分比值,概念非常清楚.地基土层在荷载作用 下产生压缩变形时,孔隙体积和土体总体积都将变小,显然,孔隙率不能 反映孔隙体积在荷载作用前后的变化情况.一般情况下,土粒体积可看 作不变值,故孔隙比就能反映土体积变化前后孔隙体积的变化情况.因 此,工程计算中常用孔隙比这一指标.
• ２.化学风化作用 • 处于地表的岩石,与水溶液和气体等在原地发生化学反应逐渐使岩石
破坏,不仅改变其物理状态,同时也改变其化学成分,并可形成新矿物的 作用,称为化学风化作用.化学风化作用的方式主要有溶解作用、水化 作用、水解作用、碳酸化作用和氧化作用等.
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2.1 风化作用
• ３.生物风化作用 • 岩石在动植物及微生物影响下所起的破坏作用,如植物根部楔入岩石
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2.2 土的性质及工程分类
• ２.反映土松密程度的指标 • (１)土的孔隙比e.土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比,即
• 孔隙比用小数表示.其是一个重要的物理性指标,可以用来评价粉土层 的密实程度.
• (２)土的孔隙率.土的孔隙率是土中孔隙所占体积与总体积之比,以百 分数表示,即
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2.1 风化作用
• 实际上,在土粒被搬运的过程中,颗粒大小、形状及矿物成分仍在进一 步变化,并在沉积过程中常因分选作用而使土在成分、结构、构造和 性质上表现出有规律的变化.
• 工程地质学中所说的土或土体,是指与工程建筑物的变形和稳定相关 的第四纪沉积物,它有别于通常所称的“土壤”.松散物质沉积成土后, 如果能稳定一个相当长的时期,则靠近地表的土体将经受生物化学及 物理化学作用,即成壤作用形成所谓的“土壤”;未形成“土壤”的表 层受到剥蚀、侵蚀而再破碎、再搬运、再沉积等地质作用,时代较老 的土体在上覆沉积物的自重压力及地下水的作用下,经受成岩作用(或 称固结作用),逐渐固结成岩,强度增高.土体固结成岩后,又可在适宜的 条件下风化、搬运、沉积成土,如此周而复始、不断循环.
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2.2 土的性质及工程分类
• (２)土的含水率w.土中所含的水分的质量与固体颗粒质量之比,一般用 百分率表示,即
• 由式(２.２)可见,含水率应是土中固体相与液体相之间在质量上的比 例关系,而不能提供有关土中水的性质的概念.土的含水率也可用土的 密度ρ 与土的干密度ρd 计算得到,即
裂隙、穴居动物掘土、生物的新陈代谢等产生的有机酸、碳酸和硝酸 等的腐蚀作用,称为生物风化作用.因为生物风化是通过物理风化和化 学风化完成的,所以有人将生物物理风化和生物化学风化分别归类于 物理风化和化学风化之中.因此自然界的风化作用,实质上只有物理风 化和化学风化两种基本类型.
• ２.1.３ 岩石的风化与土的形成
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2.1 风化作用
• (２)冻融风化.岩石由于水的周期性冻结和融化造成的机械崩解作用称 为冻融风化.岩石裂隙中的水在冻结成冰时,体积膨胀大约为９％.因而, 它对裂隙两壁的岩石可以施加很大的膨胀压力,起到楔子的作用,称为 “冰劈”,使岩石裂隙加宽加深.据研究,１g水结冰时,可产生９６.０ MPa的压力,使储水裂隙进一步扩大.当冰融化时,水沿扩大了的裂隙更 深地渗入岩石的内部,软化或溶蚀岩体.当再次冻结成冰时,重新对岩石 施加压力,扩大裂隙.这样,水反复冻结融化,就可使岩石的裂隙不断加深 加宽,最后破裂成碎屑.
• 自然界土的孔隙率与孔隙比的数值取决于土的结构状态,因此,它是表 征土结构特征的重要指标.数值越大,土中孔隙体积越大,土结构越疏松; 反之,结构越密实.土的松密程度差别越大,土的孔隙比变化范围也越大, 可为０.２５~４.０,相应孔隙率为２０％~８０％,
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2.2 土的性质及工程分类
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2.1 风化作用
• ２.土的形成 • 地壳表层广泛分布着的土是岩石圈表层在漫长的地质历史里,经受各
种复杂的地质作用而形成的地质体.我国大部分地区的松软土都形成 于第四纪时期,而第四纪是距今最近的地质年代,因此,其沉积的历史相 对较短,是未经胶结硬化的沉积物,通常称为“第四纪沉积物”. • 坚硬岩石经过风化、剥蚀等外力作用,破碎成大小不等的岩石碎块或 矿物颗粒(其中部分矿物可转变为次生矿物),这些岩石碎屑物质在斜坡 重力作用、流水作用、风力吹扬作用、冰川作用及其他外力作用下被 搬运到别处,在适当的条件下沉积成各种类型的土体.
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2.2 土的性质及工程分类
• ２.２.１ 土的三相组成
• 土是地壳表层广泛分布的物质,是最新地质时期的堆积物.土的组成一 般是由作为土
• 骨架的固体矿物颗粒、孔隙中的水及充满孔隙的空气组成的三相体系 (图２.１).
• ２.２.２ 土的物理性质指标
• １.三项基本物理指标 • (１)土粒相对密度Gs.其是指土粒质量与同体积４℃纯水的质量之比,
• 冻融风化能否进行,取决于水能否成冰.在标准状态下,水结成冰的温度 是０ ℃.但是岩石裂隙和孔隙中的水并非处于标准条件下,它们一般都 由于岩石和其他因素处于较大的压力下.随着压力的增加,水的冰点温 度也要降低.
上一页 盐类结晶作用.岩石裂隙中的水溶液由于水分蒸发,盐分逐渐饱和, 当气温降低、溶解度变小时,盐分就会结晶出来,对岩石裂隙产生压力, 逐渐促使岩石破裂.
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2.2 土的性质及工程分类
• 一般砂土天然含水率都不超过４０％,以１０％~３０％最为常见,一般 黏性土大多为１０％~８０％,常见值为２０％~５０％.
• (３)土的天然密度ρ.其是土的总质量与总体积之比,即单位体积土的质 量,单位是g/cm３,即
• 天然状态下土的密度变化范围较大.一般黏性土密度变化范围为１.８~ ２.０g/cm３;砂土密度变化范围为１.６~２.０g/cm３,腐殖土密度变 化范围为1.５~１.７g/cm３.土的密度可在室内及野外现场直接测定. 室内一般采用“环刀法”测定,称得环刀内土样质量,求得环刀容积,再 计算两者的比值.
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2.2 土的性质及工程分类
• 天然状态下土的含水率称为土的天然含水率.对结构相同的土而言,天 然含水率越大,表明土中水分越多.土的含水率是土的物理状态重要的 指标,它决定着土(尤其是黏性土)的力学性质.天然含水率是实测指标, 是计算干密度、孔隙率、饱和度的主要数据,又是工程设计直接应用 的一个重要参数.
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2.2 土的性质及工程分类
• ２.２.３ 土的渗透性
• 无黏性土虽孔隙较大,但因数量少,孔隙比相对较低,一般为０.５~０.８, 孔隙率相应为３３％~４５％;黏性土则因孔隙数量多和大孔隙的存在, 孔隙比常相对较高,一般为０.６７~１.２,相应孔隙率为４０％~５５ ％,少数近代沉积的未经压实的黏性土,孔隙比甚至在４.０以上,孔隙率 可大于８０％.
• ３. 反映土中含水程度的指标 • (１)土的含水率w.详见２.２.２节第１.(２)的相关内容. • (２)土的饱和度Sr.土中孔隙水的体积与孔隙总体积之比,以百分数表示,
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2.1 风化作用
• 一般来说,地质成因相同,处于相似的形成条件下的土体,其工程地质特 征也将具有很大的一致性,因此,对第四纪沉积物的成因进行研究,以及 根据沉积物形成的地质作用及其营力方式、沉积环境、物质组成等划 分土的成因类型是很有必要的.按成因类型,作为第四纪沉积物的土可 分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖泊沉积物、海洋沉积物、 风积土和冰积土等.
• 土的天然含水率由于土层所处自然条件(如水的补给条件、气候条件、 离地下水面的距离等)及土层孔隙发育的程度不同,其数值差别很大.近 代沉积的三角洲软新土或湖相黏土结构疏松,天然含水率可达５０％~ ２００％;全新世前的黏土,由于经过较长时间的压密,其孔隙体积小, 即使全部被水充满,天然含水率也可能小于２０％.干旱气候地区,土的 含水率更小,可能小于１０％.
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2.1 风化作用
• ２.１.２ 风化作用的类型
• 按风化作用的性质和特征,风化作用可划分为以下三类. • １. 物理风化作用 • 岩石在风化的作用下,只发生机械破坏,无成分改变的作用,称为物理风
化作用.引起岩石物理风化作用的因素主要包括温度的变化、冻融风 化及盐类结晶作用等. • (１)温度变化.温度变化是导致物理风化的主要因素.岩石是热的不良 导体,白天阳光强烈照射,岩石表层首先受热膨胀,内部未变热,体积不变; 晚上,由于气温下降,岩石表层开始收缩,这时岩石内部可能还在升温膨 胀.这种表里不一致的膨胀、收缩长期反复作用,岩石就会逐渐开裂,导 致完全破坏.花岗岩的球状风化是这种作用的代表.
第2章 风化作用与土
• 2.1 风化作用 • 2.2 土的性质及工程分类
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2.1 风化作用
• ２.１.１ 风化作用的基本概念
• 无论怎样坚硬的岩石,一旦露出地表,在太阳辐射作用下并与水圈、大 气圈和生物圈接触,为适应地表新的物理、化学环境,都必然会发生变 化,这种变化虽然缓慢,但年深日久,岩石就会逐渐崩解,分离为大小不等 的岩屑或土层.岩石的这种物理、化学性质的变化称为风化;引起岩石 这种变化的作用称为风化作用;被风化的岩石表层称为风化壳.在风化 壳中,岩石经过风化作用后,形成松散的岩屑和土层,残留在原地的堆积 物称为残积土;尚保留原岩结构和构造的风化岩石称为风化岩.