岩石风化程度特征指标的分析研究
基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价_风化结构体地球化学_徐则民

中国地质GEOLOGY IN CHINA第40卷第3期2013年6月Vol.40,No.3Jun.,20131引言化学风化是近地表环境下岩体演化的关键环节之一,涉及包括边坡及地下工程在内的大部分岩石工程。
岩体风化程度评价研究不仅具有重要的理论意义,同时具有重要的工程实用价值[1,2]。
岩体风化是通过岩石结构体,即岩块(rock blocks )风化实现的,岩石风化程度评价是岩体风化程度评价的基础与关键。
现行的工程岩体分级标准(GB50218-94)根据分化程度将岩石分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化5级。
由于所采用的分级指标基本都是定性的,该分类体系不仅存在操作上的困难,而且分类结果也往往会因为人为因素的影响而带有很大程度的不确定性。
在中、低纬度和海拔3500m 以下的地区,尽管也耦合有物理风化作用,但岩石风化主要表现为化学风化。
岩石化学风化可以理解为一些组分淋失(depletion ),另一些组分相对富集(relativeenrichment or fixation ),从而引起岩石矿物成分、微结构及物理力学特性发生渐进性变化的过程,因此,基于化学成分变化进行风化程度评价的依据是充分的、合理的。
1968年以来,人们已经提出了30余个用于岩石风化程度评价的化学风化指数(chemicalweathering indices ),但到目前为止,到底应该采用哪种(些)风化指数并无定论,风化指数与风化程度之间甚至出现非线性关系[3,4]。
造成这种现象一方面与对岩石风化过程不同元素的地球化学行为缺乏深入了解有关,同时还与样品采集过程中忽略了岩体风化与岩石风化的差异以及通过其他手段事先确定的岩石风化程度的准确程度不高有关。
既有研究中的化学全分析样品一般都是在钻孔岩心或岩体剖面上基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价(Ⅰ):风化结构体地球化学徐则民1,2黄润秋2(1.昆明理工大学土木系,云南昆明650500;2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059)提要:峨眉山玄武岩属典型低渗透介质,其岩体风化是通过结构体风化实现的。
第4章岩石风化工程地质研究

纵波声速值较 低,声速曲线
摆动大
锤击声哑,用锹 镐开挖,偶须爆
破
可压碎
弱 风 化 带
岩体表面 及裂隙表 面大部分 变色,断 口颜色仍 较新鲜
沿裂隙面矿物变异 明显,有次生矿物
出现
岩体一般较好,
原岩结构构造 力学性质较原岩低,
清晰,风化裂 单轴抗压强度为原
隙尚发育,时
岩的1/3-2/3
夹少量岩屑
纵波声速值较 高,声速曲线
化学成分
➢ 活动性强的元素:K、Na等,随水流失。
➢ 活动性弱的元素:Fe、Al、Si等,残留在原地。
➢ 含活动元素多者易于风化。同一种元素,所组成 的化合物不同,岩石的抗风化能力也不同
结构特点
➢ 单一矿物组成的岩石抗风化能力较强:单矿岩>复 矿岩
➢ 矿物成分相同:等粒结构>不等粒结构,单粒结构 岩石抗风化能力较强,细粒>粗粒
弱风化:上部坚硬块石夹半疏松碎屑,碎屑含<20%,
30-70%结构面发育碎屑等几十公分。RQD50-90%,纵 波速度3000-000m/s
微风化:坚硬岩石,沿裂面风化,约1mm厚风化皮,
RQD 90-95%,纵波速度5000-6000m/s。
四、分带的方法
工程的初勘阶段:以定性分带为主 工程的详勘阶段:以定量分带为主 ➢ 地质分析法—定性分析方法:
摆动较大
锤击发声不够清 脆,须爆破开挖
微 风 化 带
仅沿裂隙 表面略有
改变
仅沿裂隙面有矿物 轻微变异,并有铁
质,钙质薄膜
岩体完整性较 好,风化裂隙
少见
与原岩相差无几
纵波声速值高, 声速曲线摆动
较小
锤击发声清脆, 须爆破开挖
全风化强风化岩石的剪切指标

全风化强风化岩石的剪切指标概述全风化强风化岩石是指经过长时间的风蚀作用和水蚀作用后,岩石发生了全面的物理和化学变化。
这种岩石通常表现出较强的剪切性能,即在外力作用下容易发生剪切断裂。
为了评估和描述这种岩石的剪切性能,人们提出了一系列的剪切指标。
剪切指标的分类根据评估目的和方法的不同,可以将全风化强风化岩石的剪切指标分为以下几类:1. 力学参数力学参数是评估岩石抗剪强度和变形性能的重要指标。
常见的力学参数包括: -岩石抗压强度:表示岩石在受到垂直于其表面方向上外力作用时所能承受的最大应力。
- 岩石抗拉强度:表示岩石在受到拉力作用时所能承受的最大应力。
- 岩石抗剪强度:表示岩石在受到平行于其表面方向上的剪切力作用时所能承受的最大应力。
- 岩石弹性模量:表示岩石在受到外力作用时的变形程度。
2. 岩石结构参数岩石结构参数是评估岩石内部结构特征对剪切性能影响的指标。
常见的岩石结构参数包括: - 孔隙度:表示岩石内部空隙体积与总体积之比,是衡量岩石孔隙性质和孔隙连通性的重要指标。
- 饱和度:表示岩石中孔隙被流体填充的程度,是衡量岩石渗透性和稳定性的重要指标。
- 孔隙分布:描述了岩石内部孔隙大小、形态和分布情况,对剪切断裂路径有重要影响。
3. 剪切试验参数剪切试验参数是通过实验测试得到的评估岩石剪切性能的指标。
常见的剪切试验参数包括: - 黏聚力:表示在无法承受正应力时,岩石内部颗粒之间存在的黏聚作用。
- 内摩擦角:表示岩石内部颗粒之间存在的摩擦力,是剪切强度的重要参数。
- 剪切模量:表示岩石在受到剪切力作用时的变形程度。
- 剪切带宽度:表示岩石在剪切过程中产生的断裂带的宽度。
剪切指标的测定方法为了获得准确可靠的剪切指标,需要进行一系列的实验测试和分析。
常用的测定方法包括: 1. 直接剪切试验:将全风化强风化岩石样本置于直接剪切仪中,施加水平和垂直方向上的外力,通过测定应力-应变曲线和最大抗剪强度来评估其剪切性能。
运用定量指标研究岩体风化问题的探讨

中 图分 类 号 :U 5 T 4 文献 标 识 码 : A
1 前 言
在水 利 水 电工程 中 , 岩体 风 化 问题 的研究 是 工 程地 质专 业 工作者 多年 来一直 进行 探讨 的工程地 质 问题 之一 。 目前 , 体风 化 问题 的研 究 取 得 了 巨大 岩 的发 展 。本 文根据 目前 国 内外 岩体 风化 问题 的研 究 成 果和实 际 工程 资料 , 要 分 析 了 目前 国内外 岩体 简
评价提供 了理论依据, 具有显著的现实意义。
点荷载强度指数等。定量测试指标的引入, 使岩体
风化 带划 分 由定性 向定 量 、 性 和定 量 相 结 合方 面 定 取得 了发展 虽 然引 入 了定 量测 试指 标 , 这 些 指 但 标并不 能较 全 面地反 映 岩体 的工 程特 性 , 实 际工 在 程 中 难 将 其 与 工 程岩 体 的 综 合 评 价 联 系 起来 。 很 因此 + 一些工 程地 质专 家 提 出了用 特 征指 标 来 划 分
岩体风化带的方案。1 6 ,ao 9 年 Ptn 7 t 提出了采 用 R D 岩心采取率 、 Q、 渗透率等定量特征指标来划 分岩浆 岩 、 质 岩 的风 化 带 ; R迪 尔 曼 在 花 岗岩 变 w.
风化 带 划分 研 究 中采 用 R O 岩石 揭 示 程 度 、 刚 Q、 金 石钻进 速度 、 渗透 率 、 波波速 、 纵 电阻率等 定量指 标 。
风 化』 的研 究 现状 . 探 讨 应 用定 量 指 标进 行 岩 可题 并
工程地 质 工作者 经 过 多 年 的研 究 总 结 , 别 是 特 6 年代 以后 , 断将能反 映 岩 体风 化 特性 的量 化指 0 不
石灰岩的风化程度探讨

石灰岩的风化程度探讨摘要:研究石灰岩的风化程度对工程建设、工程地质勘察和露天石质文物的保护有十分重要的意义。
本文首先介绍引起石灰岩风化的因素,再详细探讨石灰岩风化程度的划分现状,最后对一些评价石灰岩风化程度的定性和定量方法进行了介绍。
关键词:石灰岩;风化;程度;加固1 引言石灰岩的风化是指石灰岩表面长期与水、大气和生物接触的过程中产生物理和化学等变化而使石灰岩变成松散的堆积物的过程。
中强程度的风化会导致石灰岩的稳定性和强度显著降低,对建筑工程条件产生不良影响;中等风化中发生的化学变化会使石灰岩质文物的成分发生变化,会导致文物的颜色发生改变;山体上的石灰岩强风化则会引起崩塌和滑坡等不良地质现象。
因此,对石灰岩风化程度的研究有十分重要的意义。
本文首先介绍引起石灰岩风化的主要因素,接着对石灰岩的风化程度进行研究,最后对一些主要的评价石灰岩风化程度的方法进行介绍。
2 影响石灰岩风化的因素2.1 物理因素物理因素主要是指气温、水分、可溶性盐、湿度等因素对石灰岩产生的破坏。
其中最主要的因素是灰岩裂隙中间水分的冻结和温度的变化。
水的冻结在高山地带和严寒地区会经常发生,当气温下降到零摄氏度以下时,灰岩裂隙里的水会冰冻变成固态,体积发生膨胀,会对裂隙的两壁产生膨胀压力,使裂隙变得更大。
当冰融化后水会沿着裂隙渗入,进而溶蚀软化岩体,如此反复会使石灰岩崩解成块。
温度变化产生的温差使石灰岩的收缩和膨胀交替进行。
石灰岩导热性较差,温度高时表层先受热膨胀,内部因未受热而依然保持原来的体积,这样会引起灰岩的表层壳状脱离;在温度较低时外层先收缩,内部由于余热未散而保持受热状态的体积,会使表层发生径向性开裂。
这种不协调的收缩和膨胀反复进行会削弱灰岩内部和表层之间的连接而逐渐松动进而产生表层的脱落。
2.2 化学因素化学风化作用主要是指石灰岩里的矿物质成分在水、氧气、二氧化碳和其它溶液的作用下发生的破坏过程。
主要包括氧化作用、水化作用、溶解作用和水解作用。
岩体风化程度的判断

岩体风化程度的判别1.岩体风化的基本特征在各种风化营力作用下,岩石所发生的物理和化学变化过程称为岩石风化。
其中影响岩石风化的风化营力主要是太阳热能、水溶液(地表、地下及空气中的水)、空气(氧气及二氧化碳等)及生物有机体等。
同时按照风化营力的类型及引起岩石变化的方式,风化作用可以分为物理风化、化学风化和生物风化三种。
与原岩相比,风化使岩石发生了一系列的变化,从工程地质的角度出发,这些变化主要有以下几点:岩体结构构造发生变化,即其完整性遭到削弱和破坏;岩石矿物成分和化学成分发生变化;岩石工程地质性质恶化。
风化后的岩石在工程建筑上的优良性质削弱了,不良性质则增加了,使工程地质条件大为恶化。
2.岩石风化的判别岩石风化程度的划分及工程特性研究,对于大型水利水电工程、高层建筑、道路桥梁等工程建基面的选择以及地基基础设计施工方案的确定起着关键性作用,对评价围岩的稳定和边坡工程亦具有重要意义。
影响岩石风化的因素有很多,其中最主要的有气候、岩性、地质构造、地形地貌和一些其他的因素。
岩石的风化往往不是单因子作用的结果,而是由多种因素所共同控制的。
目前,岩石风化程度划分多采用工程地质定性评价方法,从岩石颜色、次生矿物的发生、节理裂隙发育情况、机械破碎程度、风化深度、以及岩石的物理、力学和水理性质变化等方面综合分析确定。
关于岩石风化程度的定量评价,目前常采用的是对岩体工程地质性质比较敏感的一些物理力学性质指标,通过室内或现场测试岩石物理力学性质单项或综合指标进行风化程度分带。
由于岩石类型的千差万别,影响岩石风化因素复杂,各种岩石风化速度和风化后形态的变化也各异。
因此,很难建立岩石风化程度划分的统一、定量的标准。
岩石风化程度划分应当采用定性描述和定量指标相结合的方法,两者互为印证以积累利用定量指标划分岩石风化程度的经验。
2.1 岩石颜色风化程度不同的岩石,在外观上首先表现为颜色的差异。
如有的原岩新鲜时为灰绿色,风化后,在风化壳剖面由上往下则变为:黄绿色、黄褐色、棕红色、红色,这是从整体看的。
关于如何正确划分岩石风化程度等级的见解

关于如何正确划分岩石风化程度等级的见解
岩石风化是自然界极具影响力的过程,这一过程对环境的气候、土壤、保护和地质结
构构成了重要影响。
为了更好地研究岩石风化过程,人们需要用一套精准的方法来描述和
衡量岩石风化程度等级。
首先,要划分岩石风化程度,需要区分不同程度岩石风化的特征,并准确地确定所表
征特征的指标。
通常情况下,根据岩石地貌类型的特点,岩石表面上的细小变化可以作为
可靠的指数,来反映岩石的程度。
其次,要衡量岩石的风化程度等级,必须建立一套系统
而又明确的分级制度,以便科学准确地区分不同程度的风化。
例如通常采用六等级风化系统,用标准色彩标记表示岩石风化程度,并将系统分成六个水平,即:0级(未风化)、1级(轻微风化)、2级(小范围风化)、3级(中等风化)、4级(严重风化)和5级(最严重的风化)。
另外,根据不同指标来划分岩石风化程度,也是有必要的。
例如,直接参考指标就是
影响风化的因素,例如气候、土壤和纪录矿物等;根据石头表面文蚀和强度指标,如表面
状况、强度测试等表征岩石风化程度;还可以使用实验数据,如风化室等基准对比测试,
来准确衡量岩石风化程度。
最后,在用标准方法衡量和划分岩石风化程度之前,应充分加以研究和研判,以确定
岩石的具体程度,并从而断定其应该属于何等级别的风化。
只有完全掌握和明确其程度后,才能实施和支持正确的风化标准。
玄武岩风化土工程力学特性的研究现状

玄武岩风化土工程力学特性的研究现状王参松武汉科技大学城市建设学院岩土工程,湖北武汉430065摘要:玄武岩分布广泛,种类繁多,由于玄武岩所在地区的地形地貌复杂,地貌类型变化大,故玄武岩地区有其特有的工程地质特性,其风化土的工程地质条件也较复杂,通过对玄武岩风化规律的分析及对研究资料的统计,可以分析出玄武岩风化土的工程特性。
关键字:玄武岩;工程特性;风化土THE RESEARCH ON ENGINEERING PROPERTIES OFWEATHERED BASALTWANG CansongCollege of Urban Construction,Wuhan University of Science and Technology Geotechnical EngineeringWuhan,Hubei 430065,ChinaAbstract:Basalt distributes widely and variedly,as the region where basalt existences has complex topography and geomorphology changes bigly,so basalt region has unique geological features, the engineering geological conditions on weathering of soil are more complex rules,by weathering data analysis and statistical research on basalt,you can analyze the engineering properties of weathered basalt.Key words:Basalt;Engineering properties;Weathering of soil1概述玄武岩致密坚硬,纹理细腻而均匀,磨光后光泽明亮,抗风化能力强,耐磨,抗酸,低辐射,吸水防滑,阻热,人们经常将其作为建筑材料和装饰材料加以利用。
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要 意义 。关 于岩 石风 化程 度划 分 目前 多是采 用工 程地质 定性 评价 方法 ,依 赖定性 的不确 定判据 进 行岩 石风 化程 度 划 分带有 很 大 随意性 。因此 ,研 究和 发展 定量分 析评价 方 法是 必要 的。岩 石经过 风化 作 用 ,形成 的风 化裂 隙 具有 无 方 向性 、不 规则 发育 等特 点 ,与构 造作用 形成 的微裂 隙有 着本 质 区别 ;风化 作用 改变 了岩 石 的矿物 成分 ,岩石
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第2 3卷
第2 2期
李 日运等.岩石风 化程度 特征 指标 的分析 研 究
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明。
1 引 言
岩石风化程度 的划分及工程特 性研究 ,对于大
天 荒 坪 抽 水 蓄 能 电站位 于 浙 江 安 吉 县 ,地 处 天
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m e h nc l r p riso c s c a ia o e t f o k . p e r
Ke r s r c c a is we t e d r c ywo d o kme h c , n ah r k,p to a rca ay i ,r c b i , s c n ayca n rl e o er f b i lss o k f rc e o d r lymie s n a a
在 风 化过 程 中表现 出来 的阶 段 性 ,反映 了岩石 的不 同风化 程度 。基 于对风 化岩 石显 微裂 隙 的发育 状 况及 其次 生充
填特点、长石蚀变性质、粘土矿物成分变化等
划 分 的判 据 。给 出的 定量指 标 很好地 反 映 了风化 岩石 质量 ,且与反 映岩石 风化 程度 的一 些物 理 力学指 标存 在 良好 相关 性 。
义。
硬 ,具熔 结凝灰 结构 。岩石风化 的次生矿物主要 为
粘 土类 矿物 ,其 次为方解石 、褐铁 矿等。通过对 岩 石 标本薄片在显微镜下 的观察对 比,确定显微裂 隙
的 发育 状 况 及 长 石 的次 生 蚀 变 率 作 为 岩 石 风 化 程 度
目前 ,岩石风化程度划分 多采用 工程地质 定性
判别的标志 。
211显 微 裂 隙 的 发育 状 况 及 其 次 生 充 填 特 点 ..
评价方法 ,从岩石结构 、岩石颜色 、矿物 成分、岩
石 破碎 程度 、掘 进 的难 易程 度等 方 面综合 分 析确 定 I。依赖这些定性 的不确定判据进行风化程度划分 l l 带有很大随意性。尤其在 2个风化等级之间存在渐变 关系时,给在过渡带划定分界线带来很大困难。因此, 研究和发展定量分析评价的方法是必要的I l l 。 关于岩石 风化程度 的定量评价 , 目前 常采用 的 是对岩体 工程 地质性质 比较敏感 的一些物 理力学性 质 指标 ,通过 室 内或现场测试岩石物理 力学性质 单
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第2 3卷
第2 2期
20 0 4年 l 月 1
岩 石力学 与工程学报 C i s J un lf ok ca i n E gn ei hn e o ra o R c Meh n s d n i r g e ca e n
2 (2 :3 3  ̄3 3 32 ) 8 0 8 3
casf ain o ewe teig itn i frc si b sd o u laieg oo ia e au t na d i o t n 1 l i c t f h a r e st o k s ae n q ai t e lgc l v lai s pi a. s i o t h n n y e t v o n o
产生的细微裂隙成 因不 同,且后 者通常被次 生石英
及 方解石充填 。
项或综合指标进行风化程度分带【。由于岩石类型
的千差万 别 ,影 响岩石风 化因素复杂 ,各种岩石风
化速度和 风化后形态 的变 化也各异 。因此 ,很难建
立 岩石 风 化 程 度 划分 的 统 一 、定 量 的标 准 。 目前 ,
I NTENSI TY OF RoCKS
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Absr c Cls i c t no ah r g itn i f o k n e e r h o ere gn e n e t rsaei o tn ta t a sf ai f i o we t e n e st o c sa dr s ac nt i n i e r gf au e i n y r h i r mp ra t t e s lci n o u d t n ee a in a d t eu i z to fe gn e n n io m e to t r l. e p e e t o t ee t ff n a i lv t n tl ain o n ie r g e vr n n rmae as Th r s n h o o o o h i i i
目山中部 。坝址 区的岩性为层状火 山岩 ,主要岩性
为流 纹 质 品 屑熔 结 凝 灰 岩 。岩 石 为 暗 红 色 ,质 密 坚
型 水 电工程 、高层 建筑 、道路桥梁等工程建基面 的
选 择 以及地基基础 设计施工方案 的确 定起着关键性 作用 ,对评价 围岩的稳 定和边坡 工程亦 具有重要 意
i u e u t tncpo e s We tei su e f s rsd et co i r cs. ah r g f s rsaei otn dctro a e n tn i . ete n s o e n i r mp r ti i o fwet r g i e t W a r g a n a h i n s y hi a t nc a g s e n rl o o io f c s a dte e o s f ah r gpo esrf c a e n e s . ci h e ea c mp s ino k , r d tei rc s l t o n h t mi t o r n h pi o we n e e wet r gi n i h i t n y t
Ba e n q a i tv ay i ft e d v lp n ffn s u e fwe te e e k n e c a a trsis o s d o u la ie a l ss o e eo me o e f s r so ah r d r s a d t h r ce t f t n h t i i c h i c s c n ay fl n s e o ino ls a dv it n o ly mie as q a t a iesaitc sc rido ta d te e o d r l g , r so ff d p a a ai f a n r l, u i tv tt isi a re u i i e rn r o c n t s n h
验。
No .2 o v,o 4
岩 石风 化程度特征指标 的分析研 究幸
李日 运 昊林峰
郑州 4oo ) 5 0 8 ( 华北水利水 电学院岩土工程系
摘要
岩石 风化 程度 的划 分及 工程 特性研 究 ,对 于工程 基础 面 高程 的选 择 以及工 程环 境或 工程 材 料 的利用 具有 重
T e e o e t i c s ay t sa l h t e me o o u t t e a ay i d a s sme t is r s d e t h r f r i s ne e s r o e tb i t d f r q a i i n l ss a e s n .F su u o s h h n t v a n s e we t e n c in ae i n et i i cin a d irg l e eo me t wh c e b ial i e e tfo fn a r g a to n u c r n d r t re ua d v lp n , h i r a e o n r ih a a c l d f r n r m e r s y i
20 0 4年 3月 J 0日收到初稿 .2 0 0 4年 5月 J 0日收到修改稿 . ‘河南省高校杰出科研人才创新工程项 I( P T/l  ̄ HAIUR ) 华北水利水 电学院青年科研基金资助课题 . 1 h 作者 李 日运 简介 :男.16 9 3年生.硕士 .18 9 6年毕业于河海大学地质 工程专业 ,主要从事地质工程方面的教学和研究工作.
21 长石 的次生蚀变性 .2 . 天荒坪坝址 区的流纹质 品屑熔结凝灰岩 中的主
要 品屑 成 份 为钾 长 石 ,其 含 量 在 2 %左 右 ,粒 径 为 0
尽管给 出 的定量指标使 得风化程度划分有 了定量依 据 ,但还 是非常初 步的I。岩石风化 程度划分应 当 ¨ 采用 定性描述 和定量指标相结合 的方 法,两者互 为 印证 以积 累利 用 定量 指 标划 分岩 石 风化 程度 的经