巖土風(fēng)化

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地質(zhì)學(xué)家把風(fēng)化作用看得十分重要,認(rèn)為風(fēng)化作用是巖石在地表新的物理、化學(xué)條件下所產(chǎn)生的一切物理狀態(tài)與化學(xué)成分變化的總稱,它是一種在大氣及生物的影響下使巖石在原地發(fā)生的破壞作用。風(fēng)化作用是在各種營(yíng)力的作用下進(jìn)行的。主要的風(fēng)化營(yíng)力有:太陽(yáng)熱能、大氣降水、地下水、水蒸氣、冰,以及二氧化碳、氧和動(dòng)植物有機(jī)體等。按作用性質(zhì)把風(fēng)化作用分為物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用三種類型,地理網(wǎng)小編為大家整理了巖土風(fēng)化,以下就是全文閱讀,歡迎大家跟小編一起學(xué)習(xí)。

物理風(fēng)化作用以溫度變化為主要影響因素,是一種不改變或很少改變巖石化學(xué)成分的破壞作用。這種破壞只是使巖石由大塊變成小塊,由小塊變成砂和細(xì)粉,最終成為巖土;瘜W(xué)風(fēng)化作用是以水為主要影響因素,是一種通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)改變巖石化學(xué)成分的破壞作用。生物風(fēng)化作用是在生物參與下的機(jī)械、化學(xué)破壞作用。

風(fēng)化作用總的結(jié)果主要是削弱破壞巖石顆粒間的聯(lián)接,形成、擴(kuò)大巖體裂隙,降低斷面的粗糙程度,產(chǎn)生次生粘土礦物等,從而降低了巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

1. 風(fēng)化作用破壞巖石中礦物顆粒之間的聯(lián)接

我們知道,巖石是由礦物組成的,而組成巖石的各礦物顆粒的膨脹率往往不同,因此,在冬夏或晝夜氣溫變化時(shí),巖石中的各種顆粒便會(huì)發(fā)生不均勻的膨脹和收縮,久而久之便會(huì)使巖石發(fā)生破碎;或者由于水的作用,溶蝕、水解巖石中的某些可溶物質(zhì),也將削弱或破壞礦物顆粒間的聯(lián)結(jié),使巖石破碎,大大降低巖石的力學(xué)強(qiáng)度,對(duì)建筑物十分不利。

2. 風(fēng)化作用能形成或加劇巖石的裂隙

氣溫升降和巖石干濕變化,都會(huì)使巖石沿著已有的聯(lián)結(jié)軟弱部位(如未開(kāi)裂的層理、片理、劈理,礦物顆粒的集合面,以及礦物解理面等),形成新的裂隙,即風(fēng)化裂隙;蛘邔(duì)原有裂隙進(jìn)一步增寬、加深、延展和擴(kuò)大。這種巖石裂隙的生成或加劇主要是水的楔入和凍脹作用的結(jié)果。

3. 風(fēng)化作用降低巖石裂隙面的粗糙度

巖石裂隙面上存在著許多大小、高低不同的“石齒”。通常,“石齒”愈大、愈高、愈多,其抗剪強(qiáng)度愈高;反之,其抗剪強(qiáng)度則較低。風(fēng)化降低了“石齒”高度,或使其變小,變少,從而降低了巖石結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度和其他工程地質(zhì)性能。

4. 風(fēng)化作用分解巖石原有礦物而產(chǎn)生次生粘土礦物

化學(xué)風(fēng)化作用能使成分復(fù)雜的礦物(主要使原生的硅鋁酸鹽礦物)分解破壞,并產(chǎn)生次生粘土礦物。粘土礦物與水作用后,產(chǎn)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化,降低巖石的力學(xué)強(qiáng)度,改變巖石的物理性質(zhì)和水理性質(zhì)。

風(fēng)化作用對(duì)巖石的破壞,首先是從地表開(kāi)始,逐漸向地殼內(nèi)部深入。在正常情況下,愈接近地表的巖石,風(fēng)化得愈劇烈,向深處便逐漸減弱,直至過(guò)渡到不受風(fēng)化,這些巖石才是所謂的新鮮巖石。這樣在地殼表層便形成了一個(gè)由風(fēng)化巖石構(gòu)成的層,一般稱為風(fēng)化殼。在整個(gè)風(fēng)化殼的剖面上,巖石的風(fēng)化程度是不同的,因而巖石的外部特征及其物理力學(xué)性質(zhì)也不相同,適于建筑的性能也不一樣。為了說(shuō)明風(fēng)化殼內(nèi)部巖石風(fēng)化程度的差異,特別是為了正確評(píng)價(jià)風(fēng)化巖石是否適于作為建筑物地基,必需對(duì)風(fēng)化殼進(jìn)行分帶。

分帶的標(biāo)志有以下各項(xiàng):

1.風(fēng)化巖石的顏色,不同風(fēng)化程度的巖石其顏色是不同的;

2.風(fēng)化巖石礦物成分改變的程度,各種礦物抵抗風(fēng)化的穩(wěn)定性各不相同,含有不穩(wěn)定礦物(如黑云母、黃鐵礦、巖鹽、碳酸鹽和鈉鉀氯化鹽等)的巖石較易風(fēng)化;

3.巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化情況;

4.風(fēng)化裂隙的多少,開(kāi)張程度,充填情況;

5.巖石的碎裂程度;

6.風(fēng)化巖石的透水性;

7.風(fēng)化巖石的物理力學(xué)性質(zhì)等。

根據(jù)以上分帶標(biāo)志科學(xué)家們把風(fēng)化殼由淺至深在縱向上劃分為若干帶:即劇風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶和微風(fēng)化帶。值得注意的是,由于風(fēng)化殼的形成過(guò)程受氣候、地形、巖性和構(gòu)造等各種因素的影響,有些地區(qū)的風(fēng)化殼發(fā)育過(guò)程不一定完全,即垂直剖面上的四個(gè)帶不一定齊全,可能缺少一個(gè)帶或兩個(gè)帶。

在工程地質(zhì)學(xué)中對(duì)巖石風(fēng)化進(jìn)行研究,是為了解決下列實(shí)際問(wèn)題:

1. 根據(jù)巖石風(fēng)化的深度及其分布情況,選擇適于修建建筑物的地點(diǎn);

2. 確定重大建筑物的地基中需要挖除的巖土風(fēng)化層的厚度;

3. 根據(jù)巖石風(fēng)化速度確定合理的邊坡坡度,以及確定基坑、路塹保持開(kāi)敞狀態(tài)的安全期限;

4. 確定防止巖石風(fēng)化的措施。


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