工程岩土学07风化作用对岩体工程地质性质的意义.pptVIP

* 1.风化作用——组成地壳上部的岩体，在太阳的辐射、水、大气以及生物等各种营力的作用下，其成分和结构不断地发生变化。这些改变岩体成分和结构的地质作用，总称为风化作用（物理风化、化学风化、 生物风化）。 一般情况下，愈靠近地表，风化营力愈活跃，风化作用也就愈强烈，向内则逐渐减弱，直至完全停止。 概 述 §7.1 地球内部圈层的划分 3.风化壳——风化带的上部，风化相对强烈而对人类建筑活动可能发生较大影响的部分。 4.风化对岩体的作用的主要趋势—— 通过改变岩石原来的矿物成分，结构和构造，从而降低它们的工程地质性能。 2.风化带——地壳上部在不同程度上进行着风化作用的部分。 风化带的厚度决定于岩体的特点以及自然地理和水文地质条件。 5. 从工程地质观点,研究岩体风化的意义 —— ①风化作用在地壳中进行的部位和普遍性，以及它在时间上的延续性；②风化作用所给予的岩体工程地质性能的影响。 从工程地质观点所研究的岩体，实际上都是在不同程度上经受过，而且仍在继续不断经受着风化作用的岩体。因此，在研究岩体的工程地质性质时，无论在任何情况下，都必须考虑风化作用对它们的影响。 对于某些抗风化能力极弱的岩石，风化极为迅速。不仅要研究风化程度，而且还要预测风化速度。因此，风化作用研究意义重大。 一.改变岩体结构 (一)破坏颗粒间的联结 (二)产生和加剧岩体的裂隙化 风化作用能够严重降低岩体的工程地质性能，这种降低是通过改变岩体的结构（包括改变岩石的结构）和改变岩体的矿物成分来实现的。 (三)降低裂隙面的粗糙程度 风化作用降低 岩体工程地质性能的机制 §7.2 ①绝大多数岩石都是复矿物的组合体，具有不同的热胀冷缩能力，（昼夜、季节性）温度变化时，发生不均一的膨胀或收缩。多次差异性胀缩，会逐渐破坏颗粒间（矿物颗粒之间、颗粒与胶结物之间）的联结。 ②水合（水化）作用使矿物颗粒发生体积膨胀，从而破坏颗粒间的联结。 岩石具有比土优良的工程地质性质，主要原因在于岩石矿物颗粒之间存在致密而牢固的联结，此联结一旦破坏，岩石工程地质性能下降。 (一)破坏颗粒间的联结—— ①温度升降，干湿变化都会使不同岩体产生微裂隙（肉眼看不见）和显裂隙（肉眼可见）； ②风化营力深入原有的裂隙，使裂隙规模增大（延伸长度，张开度等方面）； (二 )产生和加剧岩体的裂隙化—— 结构面增多 间距减小 岩体结构发生变化（整体块状结构 碎裂结构、散体结构等） ，工程地质力学性能降低。 冻融作用 (三 )降低裂隙面的粗糙程度—— 裂隙面的粗糙程度是决定未充填的结构面抗剪强度的主要因素。 见第5章 § 5.4 结构面的强度——未被充填的结构面的强度主要决定于：结构面两壁的起伏形态、粗糙程度和凸起体的强度 原生铝硅酸盐矿物 新的次生粘土矿物 作用 （如高岭石、蒙脱石、伊利石，降低岩体工程地质性质） 水解 但高岭石，蒙脱石，伊利石的生成并不是风化作用的最终阶段，风化作用的最终产物是成分最简单、最稳定的水赤铁矿、蛋白石、铝土矿等。 波雷诺夫将火成岩的风化过程划分为四个阶段—— Ⅰ破碎阶段 Ⅱ富钙质阶段 Ⅲ酸性硅铝化阶段 Ⅳ铝土化阶段 P145 表7-2 玄武岩风化过程4个阶段的划分及特点 二. 产生次生粘土矿物（改变矿物成分） 岩石的抗风化能力 气候 地貌 研究岩体风化特征时，要注意以上这些因素对岩体风化特征的影响，从而从整体上掌握岩体质量、岩体力学性质在空间上的变化特征。 影响岩体风化的主要因素 §7.3 一.岩石的抗风化能力 1. 矿物生成条件与地表风化条件的差异，火成岩、变质岩的抗风化能力低于沉积岩；深成侵入岩的抗风化能力低于喷出岩 2. 矿物成分越单一，胀缩性越一致，抗风化能力也越高 3.矿物颜色的深浅，导致吸热和散热能力的差异，浅色矿物的抗风化能力高于深色矿物，因此酸性、中性火成岩的抗风化能力高于基性和超基性火成岩 P75 表4-1 主要造岩矿物的抗风化稳定性 4. 组成岩石的颗粒大小越均一，颗粒越细小，岩石的抗风化能力越高 5.岩石中的空隙和岩体中结构面的发育程度，决定了岩体风化程度和风化深度，因为空隙和结构面是风化营力进入岩体内部的通道，岩体沿结构面的风化程度总是高于完整岩石部分。 气温（气温高低，温差幅度，变化频率） 雨量 湿度 二.气候 P146 佩蒂尔 图7－1 1－强物理风化（年平均气温低，年平均降雨量小） 5－强化学风化（年平均气温高，年平均降雨