理论教育 高等工程地质概论:岩石风化及其重要意义

高等工程地质概论:岩石风化及其重要意义

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:按产生风化的自然营力不同,风化作用分为物理风化、化学风化、生物风化等。物理风化、化学风化、生物风化三者并不是单独存在的,而是同时存在、综合作用、互为因果、互相加剧的。研究岩石的风化作用在工程上具有极其重要的意义。

高等工程地质概论:岩石风化及其重要意义

1.风化作用

岩石在各种自然力的作用下,在原地产生崩解、破碎、变质作用,叫做岩石的风化作用。风化是外动力地质作用的一种形式。风化以后形成的岩块、岩屑在各种自然力的作用下,可能继续变质,可能被搬运,这就叫做侵蚀、剥蚀作用。风化作用和侵蚀、剥蚀作用结合起来,不断地改造着地表形态,形成新的地貌特征。

按产生风化的自然营力不同,风化作用分为物理风化、化学风化、生物风化等。物理风化、化学风化、生物风化三者并不是单独存在的,而是同时存在、综合作用、互为因果、互相加剧的。

岩石风化总是从出露面、临空面、裂隙面首先开始,逐渐向深处及内部发展。研究岩石的风化作用在工程上具有极其重要的意义。

2.岩体风化

(1)破坏岩石中矿物颗粒之间的联结。

无论何种岩石,其中各矿物颗粒的膨胀收缩率各不相同,在日温差、月温差、年温差的温度应力作用下,岩石中的矿物颗粒便会发生不均匀胀缩,冰的冻融也会对岩石产生破坏作用。水、气体同岩石中的矿物颗粒进行化学反应,产生变质或溶解、溶蚀、水化、水解等,也会显著破坏岩石的整体性,如果水质不良或是下酸雨,则破坏作用更强。由于整体性被破坏,岩石由连续介质变成块裂介质,也导致其坚固性降低,物理性质变化,力学强度降低,透水性增加,这对基坑、边坡、地下工程影响很大。(www.daowen.com)

(2)形成或扩(延)展岩石的裂隙。

在自然界中的岩石,宏观而言,都有裂隙,这些裂隙由各种各样的原因形成。岩石风化必然会扩(延)展这种裂隙,如原有裂隙的增宽、加深、延展,规模扩大,产状复杂,这叫风化裂隙。它主要是由于水的存在和冻胀(冰)的楔入作用引起的。

(3)降低岩石裂隙面的粗糙程度。

最初的裂隙壁面是比较粗糙、凸凹不平且凸处是刚性的,凸凹处互相咬合,摩擦作用强。风化后的岩体,降低了凸凹度即粗糙度,这就降低了摩擦强度,趋向平滑,也使抗剪、抗拉强度降低。

(4)使岩石中原有的矿物变为次生矿物。

在成岩过程中形成的矿物称为原生矿物。经过多次甚至无数次的反复风化、分解、变质,化学成分变化了,物理、化学、物理化学、力学等性质也都有了变化,这样的矿物称为次生矿物,如黏土矿物包括高岭石、伊利石、蒙脱石等。黏土矿物与水作用后,产生一系列复杂物理化学变化,降低了岩石的力学强度,改变了岩石的物理性质和水理性能。岩石裂隙中的黏土夹层、夹泥层、泥化夹层等这些弱面几乎控制着岩体强度和变形特征。

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