1、岩石的概念以及分类岩浆岩的矿物成分、产状、结构与构造、分类沉积岩的矿物成分、结构与构造、分类变质岩的矿物成分、结构与构造、分类 （变质作用类型）296-21.61.6岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质一、一、岩石的工程性质岩石的工程性质常用指标常用指标二、二、风化作用风化作用三、三、岩石的工程分类岩石的工程分类296-3物理性质水理性质力学性质重量性质重量性质孔隙性质孔隙性质吸水性吸水性透水性透水性软化性软化性抗冻性抗冻性强度性质强度性质变形性质变形性质296-4密度（密度（）和重度（）和重度（）r r、r rsat、r rd（、sat、d）等）等颗粒密度（颗粒密度（s）和比重（）和比重（d
2、s）ds=s/w孔隙比（孔隙比（e）与孔隙度（）与孔隙度（n）裂隙率（裂隙率（KT）物理性质nneeen11;、s，n、e，岩石的工程性质296-5孔隙度多用于松散土、石，而裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。296-6水理性质吸水性岩石在浸水过程中具有的吸水性能透水性岩石容许水透过的能力软化性岩石浸水后强度降低的性能抗冻性岩石抵抗冻融破坏的性能可溶性岩石被水溶解的性能膨胀性岩石吸水后体积增大引起岩石结构破坏的性能崩解性岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈碎块状崩开散落的性能296-7表示岩石吸水性的指标表示岩石吸水性的指标吸水率吸水率（w1）饱和吸水率饱和吸水率（w2）饱和系数饱和系数（kw）岩
3、石的吸水性取决于本身所含裂隙、孔隙的数量、大小、开闭程度及分布情况。296-8FvFIKFdldhKQ指岩石容许水透过的能力，用渗透系数k来表示。水在孔隙、裂隙中渗透流动，大多服从达西定律：岩石的透水性岩石的透水性296-9RRKcR岩石的软化性岩石的软化性软化性用软化系数来表示，它是指岩石饱和状态下与天然风干状态下单轴抗压强度之比，即：软化性取决于岩石中的矿物成分和孔隙性。296-10岩石的抗冻性岩石的抗冻性岩石的抗冻性与岩石的结构有关。岩石的抗冻性与岩石的结构有关。表示岩石抗冻性的指标有：表示岩石抗冻性的指标有：强度损失率强度损失率重量损失率重量损失率296-11力学性质强度性质岩石在外力
4、作用下发生破坏时所能承受的最大应力变形性质296-12强度性质强度性质干燥试样抗压强度饱和试样抗压强度冻融试样抗压强度t sn tgj+c2DPIs抗抗 压压 强强 度度(R)抗抗 拉拉 强强 度度(Rt)抗抗 剪剪 强强 度度()点荷载强度点荷载强度（Is）回回 弹弹 强强 度度（N）296-13变形性质OA段：裂隙压密阶段AB段：弹性变形阶段BC段：塑性变形、裂隙扩展阶段296-14变形模量 E0=s/e弹性模量 E50=s50/eD泊松比 n e 横/e纵岩石变形性质的指标岩石变形性质的指标296-15二、风化作用二、风化作用地表及地面以下一定深度的岩石，在地表及地面以下一定深度的岩石，
5、在气温气温变化变化、水溶液水溶液、气体气体及及生物生物等各种营力的作用等各种营力的作用下，逐渐产生裂隙、发生机械破碎和矿物成分下，逐渐产生裂隙、发生机械破碎和矿物成分的改变，丧失完整性的过程。的改变，丧失完整性的过程。296-161.基本概念基本概念 坚硬岩石出露地表太阳辐射水圈、大气圈、生物圈发生变化缓慢逐渐崩解、分离为岩屑或土层岩石的变化（物理、化学性质），称为风化风化作用风化壳松散岩屑和土层残积土（残留在原地）风化岩（保留原岩结构和构造）296-17风化作用类型风化作用类型物理风化物理风化岩石在自然因素作用下，发生岩石在自然因素作用下，发生机械机械破碎破碎，而无明显的成分改变。，而无明显
6、的成分改变。化学风化化学风化地表岩石受水、氧及二氧化碳的作地表岩石受水、氧及二氧化碳的作用而用而发生化学成分的变化发生化学成分的变化，发生破，发生破碎并碎并产生新矿物产生新矿物的作用的作用。生物风化生物风化由于由于生物的活动生物的活动对岩石与矿物所引对岩石与矿物所引起的破坏作用，包括机械破坏与化起的破坏作用，包括机械破坏与化学破坏学破坏。296-18物理风化的影响因素与主要方式物理风化的影响因素与主要方式v 岩石的热胀冷缩岩石的热胀冷缩v 冰劈作用冰劈作用v 盐类结晶的撑裂作用盐类结晶的撑裂作用v 岩石的释荷岩石的释荷296-19 岩石的热胀冷岩石的热胀冷缩缩296-20物理风化作用296-2
7、1冰劈作用冰劈作用296-22潮解性盐类潮解性盐类在夜间潮解在夜间潮解在白天盐类结晶，对周围岩石产生压力在白天盐类结晶，对周围岩石产生压力盐类结晶的撑裂作用盐类结晶的撑裂作用反复进行，能反复进行，能使岩石撑裂。此作使岩石撑裂。此作用主要见于气候干用主要见于气候干旱地区。旱地区。吸收水分吸收水分溶解盐类溶解盐类渗入岩石内部渗入岩石内部烈日照晒烈日照晒296-23盐类结晶造成的干裂（科罗拉多，美国）盐类结晶造成的干裂（科罗拉多，美国）296-24岩石从地下深岩石从地下深处变到地表条件时处变到地表条件时由于上覆静压力减由于上覆静压力减小而产生张应力形小而产生张应力形成一系列与地表平成一系列与地表平行
8、的宏观和微观的行的宏观和微观的内部破裂面。形成内部破裂面。形成这种裂隙构造的作这种裂隙构造的作用称为用称为剥离作用剥离作用。岩石的释荷岩石的释荷296-25在物理风化作用强烈的地区，其在物理风化作用强烈的地区，其结果结果是在陡坡、山是在陡坡、山麓和沟谷中产生大量的危石、碎石和岩屑，这是麓和沟谷中产生大量的危石、碎石和岩屑，这是造成崩造成崩坍、落石、泥石洪流坍、落石、泥石洪流的基本条件。的基本条件。物理风化形成的碎石滩（约旦）物理风化形成的碎石滩（约旦）296-26化学风化作用化学风化作用溶解作用溶解作用水化作用水化作用氧化作用氧化作用碳酸化作用碳酸化作用水解作用水解作用地表岩石受水、氧及二氧化
9、碳的作用而地表岩石受水、氧及二氧化碳的作用而发发生化学成分的变化生化学成分的变化，并，并产生新矿物产生新矿物的作用。的作用。296-27溶解作用296-28水化作用水化作用有些矿物能吸收一定量的水参加到矿物晶有些矿物能吸收一定量的水参加到矿物晶格中，形成含水分子的矿物，称为水化作用。格中，形成含水分子的矿物，称为水化作用。如：如：CaSO4（硬石膏）（硬石膏）+2H2O CaSO42H2O（石膏）（石膏）296-29水水解作用解作用水解作用的水解作用的实质是水的电离实质是水的电离产物产物(H(H+及及OHOH-)进进入矿物晶格，分入矿物晶格，分别取代阳离子和别取代阳离子和阴离子，从而使阴离子，
10、从而使矿物解体形成新矿物解体形成新的含水矿物的过的含水矿物的过程程 。在高倍的电子显微镜下，可以看到残在高倍的电子显微镜下，可以看到残余的长石被腐蚀并被包裹的样子。余的长石被腐蚀并被包裹的样子。296-30水解作用风化的花岗岩（马达加斯加）水解作用风化的花岗岩（马达加斯加）296-31氧化作用氧化作用当岩石和矿物当岩石和矿物暴露于地表或位于暴露于地表或位于地表层时，与氧充地表层时，与氧充分接触，发生一系分接触，发生一系列氧化反应。列氧化反应。氧化作用尤其氧化作用尤其对金属矿物和含铁对金属矿物和含铁矿物质风化表现强矿物质风化表现强烈。烈。地表的地表的“铁帽铁帽”预示着地下铁矿的存在。预示着地下铁
11、矿的存在。296-32碳酸化作用碳酸化作用水中的水中的COCO2 2从矿物中夺取盐基，将破坏原岩从矿物中夺取盐基，将破坏原岩中的矿物，生成新的碳酸盐，使原有矿物分解，中的矿物，生成新的碳酸盐，使原有矿物分解，这种变化称为碳酸化作用。如：这种变化称为碳酸化作用。如：4KAlSi3O8+2CO2+4H2OAl4Si4O10(OH)8+8SiO2+2K2CO3 长石长石 高岭石高岭石296-33生物风化作用生物风化作用生物物理风化作用生物物理风化作用生物化学风化作用生物化学风化作用根劈、动物钻洞、根劈、动物钻洞、挖土、人类活动挖土、人类活动吸收矿物中某些吸收矿物中某些元素分泌各种酸元素分泌各种酸类溶
12、解岩石，微类溶解岩石，微生物的分解作用生物的分解作用由于生物的活动对岩石与矿物所引起的破由于生物的活动对岩石与矿物所引起的破坏作用，为坏作用，为生物风化作用生物风化作用。296-34生物物理风化作用生物物理风化作用根劈作用根劈作用296-35生物化学风化作用生物化学风化作用296-36各类风化作用的关系各类风化作用的关系物理风化、化学风化、生物风化物理风化、化学风化、生物风化相伴而生，相互影响、相互促进相伴而生，相互影响、相互促进在不同地区，由于自然条件的差异，各类在不同地区，由于自然条件的差异，各类风化作用的主次不同。风化作用的主次不同。西北干旱区西北干旱区以以物理风化物理风化为主；为主；东
13、南沿海地区东南沿海地区以以化学风化化学风化为主。为主。296-37突岩（沙特阿拉伯）突岩（沙特阿拉伯）干旱地区物理干旱地区物理化学风化作用共同形成化学风化作用共同形成296-38影响岩石风化的因素影响岩石风化的因素岩石性质岩石性质：岩石的岩石的成因成因、矿物成分矿物成分及及结构构造结构构造不同，抵抗风化不同，抵抗风化的能力也不同的能力也不同地质构造地质构造：节理、裂隙和破碎带节理、裂隙和破碎带气候、气体、气候、气体、水及生物等水及生物等外因：外因：各种自然因素各种自然因素内因内因296-39气候气候干冷地区：以干冷地区：以物理风化物理风化为主，产物以岩石碎屑为主。为主，产物以岩石碎屑为主。湿热
14、地区：以湿热地区：以化学风化化学风化为主，生物风化亦强，矿物分解为主，生物风化亦强，矿物分解彻底。产物以大量残留粘土为主；彻底。产物以大量残留粘土为主；克雷帕特拉石柱克雷帕特拉石柱埃及埃及纽约纽约296-40.成因成因岩石的形成环境岩石的形成环境与与目前所处的环境目前所处的环境的的差异小差异小，则则抵抗风化的能力就抵抗风化的能力就强强，反之则容易风化。，反之则容易风化。沉积岩沉积岩：（碎屑岩：（碎屑岩化学岩和生物岩）化学岩和生物岩）岩浆岩岩浆岩：（酸性岩：（酸性岩基性岩）基性岩）变质岩变质岩：（浅变质：（浅变质深变质）深变质）沉积岩沉积岩岩浆岩和变质岩岩浆岩和变质岩岩石性质岩石性质2 2矿物成
15、分矿物成分vv岩浆岩抗风化能力的强弱与矿岩浆岩抗风化能力的强弱与矿物从岩浆中分异出来的顺序相反。物从岩浆中分异出来的顺序相反。vv 单矿岩单矿岩的抗风化能力的抗风化能力强强于复矿于复矿岩；岩；vv 浅色矿物浅色矿物（如正长石）抗风化（如正长石）抗风化能力能力强强于暗色矿物（如：橄榄石于暗色矿物（如：橄榄石等）。等）。vv 同种元素在不同的矿物中抗风同种元素在不同的矿物中抗风化能力不同化能力不同。如石灰岩中的。如石灰岩中的Ca易风易风化，而斜长石中的化，而斜长石中的Ca相对难风化。相对难风化。橄榄石橄榄石辉石辉石角闪石角闪石黑云母黑云母 正长石正长石白云母白云母石英石英基性斜长石基性斜长石中性斜
16、长石中性斜长石酸性斜长石酸性斜长石 抗风化能力增抗风化能力增强强稳定性增强稳定性增强296-42结构和构造结构和构造从从结构结构上看，抗风化能力：上看，抗风化能力：vv均匀、细粒结构均匀、细粒结构粗粒结构；粗粒结构；vv等粒结构等粒结构斑状结构；斑状结构；vv隐晶质岩石最不易风化；隐晶质岩石最不易风化；vv基底式胶结基底式胶结孔隙式胶结；孔隙式胶结；vvSiSi质胶结质胶结 CaCa质胶结质胶结 泥质。泥质。从从构造构造上看，抗风化能力：上看，抗风化能力：vv致密的块状岩石致密的块状岩石各向异性的层理、片理状岩石；各向异性的层理、片理状岩石；vv厚层岩石厚层岩石薄层状岩石。薄层状岩石。296-
17、43地质构造地质构造褶曲轴部褶曲轴部、断层破碎带断层破碎带及其附近及其附近裂隙密集裂隙密集的地方的地方，岩石易风化。，岩石易风化。296-44岩石类型不同岩石类型不同造成岩石风化速度造成岩石风化速度也不同也不同红色粘土岩石灰岩花岗岩296-45岩石风化的勘查评价与防治岩石风化的勘查评价与防治 1、风化作用的工程意义岩石物理、化学性质改变岩石的抗压、抗剪强度降低地基承载力降低、边坡稳定性降低2、岩石风化的勘查与评价调查内容：查明风化程度查明风化厚度和分布查明风化速度和引起风化的主要因素对风化层的划分成分分析296-46296-47风化程度分级风化程度分级根据根据矿物颜色的变化矿物颜色的变化、矿物
18、成分的改变矿物成分的改变、岩石破碎岩石破碎程度程度和和岩石强度降低岩石强度降低等四方等四方面的变化，岩石的风化程度面的变化，岩石的风化程度划分为五级：划分为五级：未风化、微风化未风化、微风化弱风化、强风化弱风化、强风化全风化全风化 296-48注意：在垂直剖面上，风化程度相同的带会重复出现或缺失！296-49影响岩石工程性质的主要因素1.岩石性质：岩石性质：成因、矿物成分、结构、构造成因、矿物成分、结构、构造2.地质构造；地质构造；3.风化作用（风化的程度）；风化作用（风化的程度）；4.水的作用。水的作用。天然的溶剂；天然的润滑剂。296-50 防治风化的措施防治风化的措施1.1.向岩石孔隙、
19、裂隙中向岩石孔隙、裂隙中注浆注浆，提高岩石的整体性，提高岩石的整体性和强度；和强度；2.2.在岩石表面在岩石表面喷抹水泥砂浆喷抹水泥砂浆、沥青沥青或用石灰水或用石灰水泥砂浆泥砂浆封闭岩面封闭岩面；3.3.清除清除厚度不大的严重风化层；厚度不大的严重风化层；4.4.若严重风化层厚度较大不能全部清除时，对于若严重风化层厚度较大不能全部清除时，对于地基工程可地基工程可采用桩基采用桩基穿透风化层落在新鲜岩石穿透风化层落在新鲜岩石上；边坡、隧道工程可根据风化层厚度和风化上；边坡、隧道工程可根据风化层厚度和风化程度采用程度采用加强支护加强支护、支挡支挡、衬砌衬砌等措施。等措施。296-51三、岩石的工程分
20、类三、岩石的工程分类根据不同的目的、用途，采用不同的指标，根据不同的目的、用途，采用不同的指标，可对岩石进行不同的分类。可对岩石进行不同的分类。（一）（一）岩石按坚硬程度的划分岩石按坚硬程度的划分（二）（二）岩石施工工程分级岩石施工工程分级296-521.岩石按坚硬程度划分岩石按坚硬程度划分296-53表 1-11 296-542.岩土施工工程分级（道路地质勘察）岩土施工工程分级（道路地质勘察）表表1-12 岩土施工工程分级岩土施工工程分级 296-55思考题：思考题：1.1.风化作用的类型有哪些？各自又包括哪风化作用的类型有哪些？各自又包括哪些作用？些作用？2.2.影响岩石风化作用的因素有哪些？影响岩石风化作用的因素有哪些？3.3.论述影响岩石工程性质的因素有哪些？论述影响岩石工程性质的因素有哪些？
