T动力工程地质5

专题二

风化作用

一、风化作用的意义

1.

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。

2.风化作用的结果：

●导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建筑条件起着不良的影响;●促进滑坡、崩塌等不良地质现象的形成和发展。

3.

风化营力：引起风化作用发生的风化因素统称为风化营力。

二、风化作用类型按风化营力的不同，风化作用可分为三大类型：

物理风化作用

化学风化作用

生物风化作用

（一）物理风化作用

物理风化作用：是指岩石在风化营力的影响下，产生一种单纯的机械破坏作用。

特点：破坏后岩石的化学成分不改变，只是岩石发生崩解、破碎、形成岩屑，岩石由坚硬变疏松。

引起岩石物理风化作用的因素：主要是温度变化和岩石裂隙中水分的冻结。

●温度变化是引起岩石物理风化作用的最主要因素。因为：

（1）由于温度的变化产生温差，温差可促使岩石膨胀和收缩交替地进行，久之则引起岩石破裂。

（2）岩石本身的某些性质，如岩石的颜色、矿物成分和矿物颗粒的大小等对于温度变化的感应程度是不同的。

●水的冻结在严寒地区和高山接近雪线地区经常发生。

当气温到0℃或以下时，在岩石裂隙中的水，就产生冰冻现象。水由液态变成固态时，体积膨胀约9％，对裂隙两壁产生很大的膨胀压力，起到楔子的作用，称为“冰劈”。（二）化学风化作用

化学风化作用：是指岩石在水和各种水溶液的化学作用和有机体的生物化学作用下所引起的破坏过程。

特点：不仅破碎了岩石，而且改变了化学成分，产生了新的矿物，直到适应新的化学环境为止。

化学风化作用类型：水化作用、氧化作用、水解作用，以及溶解作用。

●水化作用

水化作用是水分和某种矿物质的结合，在结合时，一定分量的水加入到物质的成分里，改变了矿物原有的分子式，引起体积膨胀，使岩石破坏。如硬石膏（CaSO4）遇水后变成普通石膏（CaSO42H2O）其体积膨胀60％，这对围岩产生巨大压力，使围岩胀裂。

●

氧化作用

氧化作用常是在有水存在时发生的，在水溶液，低氧化合物、硫化物和有机化合物发生了氧化反映。如：低价铁---氧化---变成高价铁。黄铁矿（FeS2）--氧化---硫酸亚铁（FeSO4和硫酸（H2SO4），而硫酸有腐蚀作用。能溶蚀岩石中某些矿物，形成一些洞穴和斑点，致使岩石破坏。●水解作作用水解作作用是是指矿矿物与与水的的成分分起化化学作作用形形成新新的化化合物物。如正长长石（（KAlSi3O8）经水解解后形形成高高岭土土（A12O3·2SiO2·H2O）、石英（（SiO2）和氢氧氧化钾钾（KOH）。再如大大气中中和水水中经经常含含有二二氧化化碳（（CO2），它与围围岩矿矿物相相互作作用形形成碳碳酸化化合物物，称称其为为碳酸酸盐化化作用用。●溶解作作用溶解作作用是是指水水直接接溶解解岩石石矿物物的作作用，，使岩岩石遭遭到破破坏。。最容易易溶解解的是是卤化化盐类类（岩岩盐、、钾盐盐），，其次次是硫硫酸盐盐（石石膏、、硬石石膏）），再再次是是碳酸酸盐类类（石石灰岩岩、白白云岩岩等））。如：在在石灰灰岩地地区经经常有有溶洞洞、溶溶沟等等岩溶溶现象象，就就是这这种溶溶解作作用造造成的的。（三））生物物风化化作用用生物风风化作作用：：岩石在动、、植物及微微生物影响响下所起的的破坏作用用称为生物物风化作用用。△生物的物理风化：植物对于岩岩石的物理理风化作用用表现在根根部楔入岩岩石裂隙中中，而使岩岩石崩裂；动物对于岩岩石的物理理风化作用用表现为穴穴居动物的的掘土、穿穿凿等的破破坏作用并并促进岩石石风化。△生物的化学风化表现为生物物的新陈代代谢，其遗遗体以及其其产生的有有机酸、碳碳酸、硝酸酸等的腐蚀蚀作用，使使岩石矿物物分解和风风化。造成成岩石成分分改变、性性质软化和和疏松。三、岩石风风化程度和和风化带（一）岩石石风化程度度岩石风化的的结果，使使原来母岩岩性质改变变，形成不不同风化程程度的风化化岩。按岩岩石风化深深浅和特征征，可将岩岩石风化程度划分为五级级。风化程度岩岩石结构构矿矿物成分破破碎性性未风化未未变未未变微风化基基本本未变基基本本未变无无疏疏松物质弱风化部部分分破坏稍稍微微变质有有松松散物质强风化大大部分破破坏显显著变化化疏疏松物物与坚硬体体混杂全风化全全部部破坏风风化成成土状不不含坚硬块块体（二）风化带岩石的风化化一般是由由表及里呈呈带状分布布。由地表表往下风化化作用的影影响逐渐减减弱以至消消失。因此此在风化剖剖面的不同同深度上，，岩石的物物理力学性性质有明显显的差异。。从岩石风风化程度的的深浅，在在风化剖面面上自下而而上可分成成四个风化化带：微风化带、、弱风化带带、强风化化带和全风化带。△岩石风化带带的界线，，在工程建建筑中是一一项重要的的工程地质质资料。△不同风化带带的分界线线，可作为为岩基持力力层、基坑坑开挖、挖挖方边坡坡坡度以及采采取相应的的加固措施施的依据之之一。△要确切地划划分风化界界线尚无有有效方法，，通常只根根据当地的的地质条件件并结合实实践经验予予以确定。。四、岩石风化化的治理岩石风化的治治理方法可采采用挖除和防治两种措施。（一）挖除方方法。这种措施是采采取挖除一部部分危及建筑筑物安全的风风化厉害的岩岩层，挖除的的深度是根据据风化岩的风风化程度、风风化裂隙、风风化岩的物理理力学性质和和工程要求等等来确定。挖挖除风化岩石石是一个困难难而耗费时间间的过程，因因而宜少挖。。（二）防治方方法。这种方法是采采取制止风化化作用继续