1、不良地质现象不良地质现象 不良地质现象：象风化、滑坡、崩塌、河流的侵蚀与沉积、岩溶、地震等对对工程的安全与使用起到不同程度的不良影响，甚至危害甚大的地质现象为不良地质现象。对于工程地质任务来说，对这些不良地质现象应查明其类型、范围、活动性、影响因素、发生机理、对工程的影响和评价以及为改善场地的地质条件而应采取的防治措施。本节要求掌握本节要求掌握 岩石的风化作用类型岩石的风化作用类型 影响风化作用的因素及风化程度分带影响风化作用的因素及风化程度分带第一节第一节 风化作用风化作用一、风化作用的意义一、风化作用的意义 风化风化:位于地壳表面或接近于地面的岩石经受着风、电、大气降水和温度等大气营力以及
2、生物活动等因素的影响，岩石会发生破碎或成分变化，这种变化的过程称为风化。风化营力风化营力:引起风化作用发生的因素统称为风化营力。风化作用的结果风化作用的结果:1.导致岩石的强度和稳定性降低；2.促进滑坡、崩塌等不良地质现象的形成和发展。二、二、风化作用的类型及影响因素风化作用的类型及影响因素 各种工程建筑所遇到的岩石，绝大多数是经受过不同风化程度的岩石。根据风化作用的性质及其影响因素，可分为物理风化物理风化、化学风化化学风化和生物风化生物风化作用等三种类型。（一）（一）风化作用的类型风化作用的类型1、物理风化作用 物理风化物理风化是指岩石受风化因素侵袭后，只产生单纯的机械性破坏，而不发生化学成
3、分变化的风化作用。引起物理风化的主要因素是温度变化温度变化和水的冻胀水的冻胀等。另外，水溶液中盐类物质的集聚结晶水溶液中盐类物质的集聚结晶也可产生类似的情况。物理风化作用的结果，最初是使岩石产生大小不等、方向无序的裂隙，裂隙继续发展、增多，最后可形成大小不等的岩屑堆积。温度变化温度变化是引起岩石物理风化作用的最主要因素。这主要是由于岩石本身的某些性质对于温度变化的感应程度不同引起的。颜色颜色 矿物矿物的热膨胀系数不同。矿物颗粒的大小矿物颗粒的大小：矿物颗粒小而均匀的岩石，比矿物颗粒大或颗粒大小不均匀的岩石，其风化速度会慢些。物理风化物理风化花岗岩层状剥落花岗岩层状剥落 层状裂隙层状裂隙花岗岩机
4、械风化及冰楔花岗岩机械风化及冰楔球状风化的形成球状风化的形成球状风化的形成阶段球状风化的形成阶段2、化学风化、化学风化 化学风化化学风化：岩石在水和各种水溶液的化学作用及有机体的生物化学作用下所引起的破坏过程。其特点不仅破碎了岩石，而且改变了化学成分，产生新的矿物。化学风化的作用方式有：水化作用、氧化作用、溶解作用、水水化作用、氧化作用、溶解作用、水解及碳酸盐化作用解及碳酸盐化作用等。（1 1）水化作用）水化作用 是指矿物吸收一定数量的水分子而变成新的含水矿物，是指矿物吸收一定数量的水分子而变成新的含水矿物，进而引起体积膨胀，使岩石破坏。进而引起体积膨胀，使岩石破坏。如硬石膏（CaSO4）吸水
5、变为石膏（CaSO42H2 2O），同时体积膨胀60%。（2）氧化作用）氧化作用 指矿物与空气或水中的游离氧发生化学反应，使低价元指矿物与空气或水中的游离氧发生化学反应，使低价元素转变为高价元素，使原矿物破坏并形成一些新的矿物。素转变为高价元素，使原矿物破坏并形成一些新的矿物。在岩石中最易氧化的是含有低价铁的硅酸盐类矿物和硫化物，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母及黄铁矿等。（3）溶解作用溶解作用 指水溶液溶解岩石的某些易溶成分，使其松软、破碎、指水溶液溶解岩石的某些易溶成分，使其松软、破碎、崩解的过程。崩解的过程。最容易溶解的是卤化盐类(岩盐、钾盐)，其次是硫酸盐(石膏、硬石膏)，再次是碳酸盐类
6、(石灰岩、白云岩等)。（4）水解和碳酸盐化作用水解和碳酸盐化作用 水解作用水解作用是指水离解出的OH离子与矿物离解出的阳离子，如Na+、K+等，结合形成带OH新矿物的过程。碳酸盐化作用碳酸盐化作用是指溶解于水中的CO2，与矿物中的阳离子（K+、Na+、Ca2+等）相互作用，形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。例如方解石在水中由于CO2的影响而加速溶解，并在石灰岩等岩石中形成洞穴。在自然界，水中或多或少都溶解有CO2，所以水解作用和碳酸盐化作用常常是同时发生的。3、生物风化作用、生物风化作用 由生物的生命活动引起岩石的破坏过程称由生物的生命活动引起岩石的破坏过程称生物风化作生物风化作用用。可分
7、为生物物理风化作用和生物化学风化作用，其中生物化学风化作用更为普遍些。由生物活动导致岩石的机械破碎过程称生物物理风化作用，常见的一种形式就是根劈作用根劈作用。由于生物活动引起岩石化学成分变化而使岩石破坏的过程称生物化学风化作用。主要表现为生物的新陈代谢，其遗体以及其产生的有机酸、碳酸、硝酸等的腐蚀作用，使岩石矿物分解和风化。根根 劈劈生物化学风化青苔风化生物化学风化青苔风化风化作用的基本类型及特征表风化作用的基本类型及特征表（二）风化作用的影响因素（二）风化作用的影响因素硅酸盐矿物稳定性及球状风化硅酸盐矿物稳定性及球状风化相对稳定性 造岩矿物 很稳定的很稳定的 石英石英 粘土矿物粘土矿物 较稳
8、定的较稳定的 白云母、正长石、酸性斜长石白云母、正长石、酸性斜长石 不太稳定的不太稳定的 角闪石、辉石、方解石、白云石角闪石、辉石、方解石、白云石 不稳定的不稳定的 黑云母、橄榄石、基性斜长石黑云母、橄榄石、基性斜长石 不同矿物的抗风化能力不同矿物的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于岩石中造岩矿物在地表风化条化件下的化学稳定性不同岩石抗风化不同岩石抗风化 能力比能力比较较差差 异异 风风 化化囊状风化三、岩石（体）风化程度的划分三、岩石（体）风化程度的划分及其工程地质性质及其工程地质性质岩土工程勘查规范岩土工程勘查规范GB50021-2001GB50021-2001划分出划分出4 4种风
9、化程种风化程度的岩石：全风化、强风化、中等风化和微风化。度的岩石：全风化、强风化、中等风化和微风化。风化程度风化程度 特特 征征 描描 述述残积土残积土组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性。具可塑性。全风化全风化结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。钻可钻进。强风化强风化结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，掩体结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，掩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。破碎，用镐可挖，干钻不易钻
10、进。中等风化中等风化结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，岩芯钻方可钻进。切割成岩块。用镐难挖，岩芯钻方可钻进。微风化微风化结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。未风化未风化岩质新鲜，偶见风化痕迹岩质新鲜，偶见风化痕迹风化壳剖面示意图风化壳剖面示意图风化岩石与基岩风化岩石与基岩残积土及风积土残积土及风积土母岩性质及边坡对土的形成的影响母岩性质及边坡对土的形成的影响石英岩花岗岩坠坠 石（风化后）石（风化后）风化带 岩石的风化一般是由
11、表及里的，地表部分受风化作用的影响最显著，由地表往下风化作用的影响逐渐减弱以至消失。因此在风化剖面的不同深度上，岩石的物理力学性质有明显的差异。从岩石风化程度的深浅，在风化剖面上自下而上可分成四个风化带：微风化带、微风化带、弱风化带、强风化带和全风化带。弱风化带、强风化带和全风化带。风化带的界线风化带的界线是岩基持力层、基坑开挖、挖方边坡坡度以及采取相应的加固措施的依据之一。因此，许多工程，特别是岩石工程都需要运用风化带的概念来划分地表岩体不同风化带的分界线。要确切地划分风化界线尚无有效方法，通常只根据当地的地质条件并结合实践经验予以确定。况且，由于各地的岩性、地质构造、地形和水文地质条件不同
12、，岩石风化带的分布情况变化很大。并且往往地下存在有风化囊，因而增加了风化带界线划分的难度。所以，划分岩石风化带需要结合实际情况进行综合分析。不同风化带的工程性质不同风化带的工程性质不同风化程度分类标准不同风化程度分类标准部分水电工程风化岩体现场试验力学性质指标部分水电工程风化岩体现场试验力学性质指标岩石风化的治理岩石风化的治理 (一）挖除方法一）挖除方法 这种措施是采取挖除一部分危及建筑物安全的风化厉害的岩层，挖除的深度是根据风化岩的风化程度、风化裂隙、风化岩的物理力学性质和工程要求等来确定。挖除风化岩石是一个困难而耗费时间的过程，因而宜少挖。（二）防治方法（二）防治方法 这种方法是采取制止风化作用继续发展，或采用人工方法加固风化岩的措施。防治风化的方法甚多。防治措施防治措施 1、覆盖防止风化营力入侵的材料，如沥青、水泥、粘土盖层等；2、灌注胶结和防水的材料，如水泥、沥青、水玻璃、粘土等浆液，使其起到封闭和胶结岩石裂隙的作用；3、整平地区，加强排水。水是风化作用最活跃因素之一，隔绝了水就能减弱岩石的风化速度 4、当岩石风化速度较快时，必须通过敞露的探槽观测岩石的风化速度，从而确定基坑的敞开期限内岩石风化可能达到的程度，据此拟定保护基坑免受风化破坏的措施。
