岩浆岩、沉积岩和变质岩的生成条件不同,其矿物成分、结构、构造、产状等各方面的差异很大,因而不同类型的岩石有着不同的工程地质性质。在水资源开发利用工程中,研究岩石主要有以下目的:一是作为水工建筑物的地基,研究地基岩体的稳定性和工程性质;二是为了开发利用地下水资源,研究各类岩石的富水条件;三是作为建筑材料或装饰材料,研究岩石的性质、结构和储量。下面对三大类岩石进行概括的评述。
一、岩浆岩工程地质性质评述
岩浆岩的工程地质性质,主要与岩浆凝固时的环境条件有关。不同的成因条件,其结构、构造和产状差别很大,岩石颗粒间的连接力也不相同。此外,组成岩石的成分也有着重要作用。
深成岩的工程地质性质是相当优良的,岩石都是全晶质结构,颗粒粗大,岩性致密,孔隙极小。因此,深成岩单块岩样的力学强度很高,如花岗岩的抗压强度可达 120~200 MPa。深成岩的岩体大,整体稳定性好,是良好的建筑物地基,也是常用的建筑材料。深成岩本身几乎是不透水的,节理也不发育,透水性小。但这类岩石抗风化能力较差,特别是基性岩中的暗色矿物,更容易风化,所以应注意其风化问题。
浅成岩和脉岩常呈斑状结构,也有伟晶和细晶结构,所以这一类岩石的力学强度各不相同。一般情况是中、细晶质和隐晶质的岩石透水性小,力学强度较高,抗风化性能较深成岩强,但斑状岩石次之。浅成岩多呈岩墙、岩脉产出,规模较小,穿插于围岩之中,常因此裂隙较发育,透水性增大,力学强度则相应降低。
喷出岩的特点是孔隙度较大,且裂隙发育,岩石的强度和抗风化能力不如侵入岩,但透水性强,在裂隙发育的喷出岩分布地区,也可以蕴藏有丰富的地下水资源。近年来,就在玄武岩分布地区找到了地下水含水层,如海南省及雷州半岛等地。也有一些孔隙很少的玻璃质或隐晶质喷出岩,由于结构致密,其强度相对较高。
二、沉积岩工程地质性质评述
在评述沉积岩的工程地质性质时,应着重考虑沉积岩的两个重要特点:一是具有成层构造,存在着各向异性的特征,且层的厚度各不相同;二是沉积岩从成分上分为碎屑岩、黏土岩、化学岩及生物化学岩,它们的工程地质性质存在着很大的差异。各种碎屑岩的工程地质性质一般较好,但胶结方式和胶结物成分对岩石强度影响较大。硅质基底式胶结,一般坚硬致密、力学强度高、透水性小,而钙质、泥质胶结的岩石,工程性质就较差。
黏土岩和页岩,力学强度低、压缩变形大、浸水后容易软化,若含有蒙脱石等成分,还具有较大的膨胀性;但这类岩石透水性小,可作为隔水层。(www.daowen.com)
化学岩及生物化学岩,一般均结构致密,但因成分不同,性质也各异。硅质岩致密坚硬、强度高,但性脆易碎裂。石灰岩和白云岩分布广、岩块强度较高,但多发育成喀斯特。在这类岩石地区筑坝建水库,渗透是一个主要问题。
三、变质岩工程地质性质评述
变质岩大都由岩浆岩和沉积岩变质而成,因此,原岩的性质和变质作用的类型对其工程性质影响很大。
一般情况下,原岩发生重结晶后,岩石的力学强度都较变质前相对提高。具有片理构造的变质岩,沿片理方向强度低,垂直片理方向强度较高。若片理面上含有大量的云母或绿泥石,则其强度和抗风化能力显著降低,沿片理面方向容易产生滑动,不利于岩体稳定。具块状构造的岩石,岩性均一,但岩石的成分不同,性质也有差异,例如石英岩和大理岩其工程性质是不相同的。
由动力变质形成的岩石,一般都较破碎,强度差,但因裂隙发育,常成为富水带或渗漏通道。
综上所述,不同种类的岩石,由于其成因、成分、结构和构造不同,岩石的工程地质性质差异是很大的。同时,还应结合具体工程的要求来进行评价,例如黏土岩,力学强度低,作为大型建筑物地基就较差,但若分布在库区时,常成为良好的隔水层,可以防止水库渗漏。
【专业词汇】 矿物、岩石、岩浆作用、沉积作用、变质作用。
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