04第四章外力地质作用对工程影响.ppt

第1节风化作用 外力作用－外力地质作用； 外力地质作用－－风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、地下水作用等； 其中搬运、剥蚀和沉积作用按动力性质分为风化作用、地表流水作用、地下水作用等； 盐类结晶胀裂作用 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。 碳酸化作用：水中含有co2时使水解作用加剧。 氧化作用：低价化合物变为高价。 生物风化(biological weathering) 1、物理风化 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，其特点是破坏后岩石的化学成分不改变，只是岩石发生崩解、破碎、形成碎屑； 引起其发生物理分化的主要因素：岩石的释重、温度变化以及岩石裂隙中水分的冰结； （1）岩石的释重： 上覆岩石风化或剥蚀－－随之产生向上或向外的膨胀力－－形成新的节理－－为水空气提供通路； （2）热力风化（温度变化）：地球表面所受太阳辐射有昼夜和季节的变化，由于岩石是不良导热体，所以受阳关影响的岩石昼夜温度变化仅限于很浅地表；而由温度变化引起岩体膨胀所产生的压应力和收缩所产生的张应力也仅限制于表层，这两种过程的频繁交替逐使岩石表层产生裂缝以至呈片状剥落； （3）水的冰融与融化：岩石孔隙或裂隙中的水在冰结成冰时，体积膨胀（约增加9%）,因而对围限它的岩石裂隙壁施加很大的压应力（一般可达200 MPa ），使岩石裂隙加深加宽，当冰融化时，水沿扩大了的裂隙渗入到岩石更深的内部，并再次冰结成冰，这样其频繁发生，至使岩石崩裂成碎屑，称为～ 。 （4）可溶盐的结晶与潮解：该盐类一般具有巨大的吸湿性，能从空气中吸收大量的水分而溶解，最后成为液体； 稳定升高、水分蒸发，盐分又结晶析出，体积增大； 上述在岩石的孔隙和裂隙中结晶时具有撑裂作用，使裂隙逐渐扩大，导致岩石松散破坏； 2、化学风化作用 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；化学风化使岩石中的裂隙加大，孔隙增多，这样就破坏了原来岩石的结构和成分，使岩层变成松散的土层； 其主要形式：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用； （1）溶解作用：指水直接溶解岩石矿物的作用，使岩石遭受破坏; 水是一种极好的溶剂，常含有O2、CO2、以及其他盐类，有一定的溶解能力，很多矿物能溶解于水，但其溶解度大小不同； 常见矿物按其溶解度大小依次为：最容易分解是卤化盐（岩盐和钾盐），其次是硫酸盐（石膏CaSO4?2H2O、硬石膏CaSO4）; 再次是碳酸盐类（石灰石、白云岩等）； （2）水化作用：有些矿物和水接触后，其离子与水分子相互结合得相互牢固，形成新的含水矿物；从而改变了原有的分子式，引起体积膨胀，使岩石破坏； 在岩石中，大部分矿物不含水，其中某些矿物在地表与水接触后形成的新矿物，几乎都含水，如硬石膏水化成为石膏： （3）水解作用：矿物离析产物与水中的H+和OH-岩石中大部分矿物属于硅酸盐和铝硅酸盐，它们为弱酸强碱化合物，因而水解作用较普遍，如正长石水解成高岭土： (4)碳酸化作用：当水中溶有CO2时，除H＋和OH－ 离子外，还有CO３２－和HCO３－；碱金属及碱土金属与之相遇发生反应形成碳酸盐，为～； (5)氧化作用：该作用常在有水存在时发生，常遇水化作用相拌进行，在自然界中，低氧化合物，硫化物和有机化合物最易遭受氧化作用； 尤其低价铁，常被氧化成高价铁。 常见的黄铁矿（FeS2)，在水溶液中可氧化，变成硫酸亚铁（FeSO4）和硫酸（H2SO4）,而硫酸具有腐蚀作用； 硫酸亚铁进一步氧化成褐铁矿（Fe2O3.2H2O） 黄铁矿在风化过程中也会析出游离的硫酸，这种硫酸具有很强的腐蚀作用，能溶蚀岩石中的某些矿物，形成一些洞穴和斑点，致使岩石破坏；硫酸也对建筑物产生腐蚀作用； ４、影响风化作用的因素 1）气候因素；温度、雨量、昼夜温差； 2）地形因素；地形高差大，风化严重；地形平缓，则风化较差； 3）地质因素：矿物组成、结构、构造等； 矿物风化相对稳定性：石英，白云母，正长石，普通角闪石，--黑云母，方解石，石膏等； 结构上：粗较细易分化； 构造上：不连续面越大，则岩石遭受其风化越严重； 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)。 岩石风化的防治： 岩石风化的防治方法主要有： (1)挖除法：适用于风化层较薄的情况，当厚度较大时通常只将严重影响建筑物稳定的部分剥除； (2)抹面法：用使水和空气不能透过的材料