岩體風化

岩體風化

岩體風化(weathering of rock mass):在水、大氣、溫度和生物等應力的作用下,地殼上部岩體的物質成分和結構發生變化,從而改變岩體力學性質的過程和現象。風化了的岩體工程地質性能發生惡化,給建築工程帶來不良影響。

簡介


一般情況下,岩體的風化程度呈現出由表及裡逐漸減弱的規律。但由於岩體中岩性並不均一,且有斷裂存在,所以岩體風化的情況並不一定完全符合一般規律。岩體風化厚度一般為數米至數十米,沿斷裂破碎帶和易風化岩層,可形成風化較劇的岩層。斷層交會處還可形成風化囊。在這兩種情況下深度可超過百米。
根據風化程度,一般將岩體的風化部分劃分為3個或4個風化帶。分帶多少視建築物類型、規模,以及各部門的習慣而有所不同。劃分風化帶的方法大致有3種:①現場根據岩石顏色、礦物晶面光澤和粗礦物顆粒的變化、裂隙發育程度、錘擊反應和手控易碎程度用肉眼鑒定。②用化學或礦物成分分析方法鑒定活動金屬元素的遷移程度或易風化礦物的變異比率。③用簡易的物理力學性質測試方法測試風化岩石與新鮮岩石單軸抗壓強度的對比、回彈狀況和點荷載變化。劃分風化帶的目的在於建築施工時,充分利用可利用的部分,挖除不能滿足施工要求的部分以確保工程安全,並減少施工量和工程費用。
岩體風化分為:①物理風化,如氣溫變化使岩石脹縮導致破裂等;②化學風化,如低價鐵的黃鐵礦在水參與下變為高價鐵的褐鐵礦;③生物風化,如植物根系可使岩石的裂隙擴張等。岩體風化的速度和程度取決於岩石的性質和結構、地質構造、氣候條件、地形條件、人類活動的影響等。.

風化過程


從岩石風化的細部特徵來分析,尤其是化學風化,首先是從一些易風化的結構面(如裂隙面、層理面、片理面)開始,逐漸向岩體內部風化,結構面風化強烈一些(如呈土狀),距風化面越遠則風化越微弱,形成碎塊夾土狀。下圖為片岩的風化斷面,總體判斷呈弱風化狀態,沿結構面處呈土狀,其內部風化較弱,按此發展下去,到強風化狀態則會呈碎塊夾土狀。

風化程度


1、未風化:岩質新鮮偶見風化痕迹。
風化程度
風化程度
2、微風化:結構基本未變,僅節理面有渲染或略有變色,有少量風化裂隙。
3、中(弱)風化:結構部分破壞,沿節理面有次生礦物,有風化裂隙發育,岩體被切割成岩塊。用鎬難挖,干鑽不易鑽進。
4、強風化:結構大部分破壞,礦物成分顯著變化,風化裂隙發育,岩體破碎,用鎬可挖,干鑽不易鑽進。
5、全風化:結構基本破壞,但尚可辨認,有殘餘結構強度,可用鎬挖,干鑽可鑽進。
6、殘積土:組織結構全部破壞,已成土狀,鍬鎬易開挖,干鑽易鑽進,具可塑。
圖片所標為公路橋樑勘察定名方法,弱風化相當於中風化

風化地特徵


1.風化變色及礦物蝕變。
2 岩石組織結構的變化。
3 風化類型(或形式)及地質特徵(風前述)。
4 沿結構面的風化程度及充填物。
5 圍岩中地下水滲流狀態。

特殊風化類型


1 風化夾層或夾層狀風化:沿層狀岩體的層間擠壓破碎帶或軟硬相間的軟弱岩層有加深風化現象,稱為風化夾層;而沿塊狀岩體中的斷層及節理密集帶或變質岩中的片理、板理等結構面形成加劇風化現象,稱為夾層狀風化。
2 深風化槽或風化囊:當岩體中存在規模較大、延展較深的斷層碎碎帶或斷裂交匯帶、不穩定礦物富集帶、岩脈與斷裂交叉帶及地下水循環交替較強的局部裂隙發育帶時,常能見到這種現象。這時風化的底部界線突然加深。三峽工程三斗坪壩址結晶岩斷裂帶中形成的深槽狀風化,斷裂帶弱風化帶的下限要比圍岩平均低20m,最深處可達80m,長度數十米。