石灰?guī)r的風(fēng)化程度探討4000字

1、石灰?guī)r的風(fēng)化程度討論4000字 摘要：研究石灰?guī)r的風(fēng)化程度對工程建立、工程地質(zhì)勘察和露天石質(zhì)文物的保護(hù)有非常重要的意義。本文首先介紹引起石灰?guī)r風(fēng)化的因素，再詳細(xì)討論石灰?guī)r風(fēng)化程度的劃分現(xiàn)狀，最后對一些評價(jià)石灰?guī)r風(fēng)化程度的定性和定量方法進(jìn)展了介紹。 畢業(yè)關(guān)鍵詞：石灰?guī)r；風(fēng)化；程度；加固1 引言石灰?guī)r的風(fēng)化是指石灰?guī)r外表長期與水、大氣和生物接觸的過程中產(chǎn)生物理和化學(xué)等變化而使石灰?guī)r變成松散的堆積物的過程。中強(qiáng)程度的風(fēng)化會導(dǎo)致石灰?guī)r的穩(wěn)定性和強(qiáng)度顯著降低，對建筑工程條件產(chǎn)生不良影響；中等風(fēng)化中發(fā)生的化學(xué)變化會使石灰?guī)r質(zhì)文物的成分發(fā)生變化，會導(dǎo)致文物的顏色發(fā)生改變；山體上的石灰?guī)r強(qiáng)風(fēng)化那么會引起崩塌和

2、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。因此，對石灰?guī)r風(fēng)化程度的研究有非常重要的意義。本文首先介紹引起石灰?guī)r風(fēng)化的主要因素，接著對石灰?guī)r的風(fēng)化程度進(jìn)展研究，最后對一些主要的評價(jià)石灰?guī)r風(fēng)化程度的方法進(jìn)展介紹。2 影響石灰?guī)r風(fēng)化的因素2.1 物理因素物理因素主要是指氣溫、水分、可溶性鹽、濕度等因素對石灰?guī)r產(chǎn)生的破壞。其中最主要的因素是灰?guī)r裂隙中間水分的凍結(jié)和溫度的變化。水的凍結(jié)在高山地帶和嚴(yán)寒地區(qū)會經(jīng)常發(fā)生，當(dāng)氣溫下降到零攝氏度以下時(shí)，灰?guī)r裂隙里的水會冰凍變成固態(tài)，體積發(fā)生膨脹，會對裂隙的兩壁產(chǎn)生膨脹壓力，使裂隙變得更大。當(dāng)冰融化后水會沿著裂隙滲入，進(jìn)而溶蝕軟化巖體，如此反復(fù)會使石灰?guī)r崩解成塊。溫度變化產(chǎn)生的溫差使石

3、灰?guī)r的收縮和膨脹交替進(jìn)展。石灰?guī)r導(dǎo)熱性較差，溫度高時(shí)表層先受熱膨脹，內(nèi)部因未受熱而仍然保持原來的體積，這樣會引起灰?guī)r的表層殼狀脫離；在溫度較低時(shí)外層先收縮，內(nèi)部由于余熱未散而保持受熱狀態(tài)的體積，會使表層發(fā)生徑向性開裂。這種不協(xié)調(diào)的收縮和膨脹反復(fù)進(jìn)展會削弱灰?guī)r內(nèi)部和表層之間的連接而逐漸松動進(jìn)而產(chǎn)生表層的脫落。2.2 化學(xué)因素化學(xué)風(fēng)化作用主要是指石灰?guī)r里的礦物質(zhì)成分在水、氧氣、二氧化碳和其它溶液的作用下發(fā)生的破壞過程。主要包括氧化作用、水化作用、溶解作用和水解作用。其中氧化作用經(jīng)常與水化作用伴隨進(jìn)展，水化作用是指巖體里的某種礦物質(zhì)與水分結(jié)合從而改變礦物質(zhì)原有的分子式使灰?guī)r體積發(fā)生膨脹，破壞石灰?guī)r的

4、內(nèi)部構(gòu)造；水解作用指的是巖體內(nèi)的礦物質(zhì)與水的成分發(fā)生化學(xué)作用，生成新的化合物；溶解作用指的是水直接溶解石灰?guī)r里的礦物質(zhì)而使巖體遭到破壞。2.3 生物因素石灰?guī)r在植物、動物和微生物的影響下引起的破壞即為生物風(fēng)化。主要包括生物的物理風(fēng)化和生物的化學(xué)風(fēng)化。其中植物的根部楔入石灰?guī)r裂隙中而使得巖體崩裂，穴居動物的穿鑿和掘土等破壞作用都屬于生物的物理風(fēng)化；生物產(chǎn)生的碳酸、有機(jī)酸、硝酸以及動植物遺體對巖體的腐蝕作用使得石灰?guī)r成分發(fā)生變化、疏松、性質(zhì)軟化的現(xiàn)象均屬于生物的化學(xué)風(fēng)化。3 石灰?guī)r風(fēng)化程度的評價(jià)現(xiàn)狀按照石灰?guī)r風(fēng)化的特征和深淺，將風(fēng)化程度分為五級：未風(fēng)化、微風(fēng)化、中等風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化。目前，石灰

5、巖風(fēng)化程度的劃分多采用的是工程地質(zhì)定性的評價(jià)方法，從石灰?guī)r的構(gòu)造、礦物成分、灰?guī)r顏色、掘進(jìn)難易程度、破碎的程度等方面進(jìn)展綜合分析確定。但是，僅依賴這些不確定的定性的根據(jù)進(jìn)展石灰?guī)r風(fēng)化程度的劃分具有很大隨意性，尤其當(dāng)在兩個(gè)風(fēng)化的等級間存在著漸變關(guān)系的時(shí)候，對劃定分界限產(chǎn)生很大的困難。因此，盡快研究并開展定量的分析評價(jià)方法是非常必要的。目前經(jīng)常用對石灰?guī)r地質(zhì)性質(zhì)較敏感的物理和力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對石灰?guī)r的風(fēng)化程度進(jìn)展定量評價(jià)，通過現(xiàn)場或室內(nèi)測試石灰?guī)r的單項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)或綜合的指標(biāo)進(jìn)展石灰?guī)r風(fēng)化程度分帶。由于石灰?guī)r的類型千差萬別，影響石灰?guī)r風(fēng)化的因素也很復(fù)雜，各種石灰?guī)r風(fēng)化的速度和風(fēng)化后的形態(tài)變化也不同，因

6、此很難建立一套統(tǒng)一的、定量的劃分石灰?guī)r風(fēng)化程度的標(biāo)準(zhǔn)。盡管目前給出的物理力學(xué)定量指標(biāo)使石灰?guī)r風(fēng)化程度的劃分有了定量的根據(jù)，但這些是非常初步的。因此石灰?guī)r風(fēng)化程度的劃分應(yīng)當(dāng)利用定量指標(biāo)和定性描繪互相結(jié)合的方法，兩者互相印證來積累采用定量的指標(biāo)劃分石灰?guī)r風(fēng)化程度的相關(guān)經(jīng)歷。以下那么對石灰?guī)r風(fēng)化程度的定性和定量劃分方法進(jìn)展介紹。4 石灰?guī)r風(fēng)化程度的定性劃分石灰?guī)r風(fēng)化程度的定性劃分是指從石灰?guī)r的構(gòu)造、礦物成分、掘進(jìn)難易程度、破碎的程度等野外特征進(jìn)展綜合分析確定，受人的經(jīng)歷和主觀因素的影響較大。對石灰?guī)r的五級風(fēng)化程度作如下劃分：(1) 未風(fēng)化：石灰?guī)r巖質(zhì)新穎，偶見風(fēng)化痕跡，石灰?guī)r組織構(gòu)造未變。(2) 微

7、風(fēng)化：石灰?guī)r巖質(zhì)新穎，沿著節(jié)理面有些鐵錳質(zhì)渲染的痕跡或略有變色，有少量的風(fēng)化痕跡，沒有疏松物質(zhì)，礦物質(zhì)和石灰?guī)r的組織構(gòu)造根本沒發(fā)生改變。(3) 中等風(fēng)化：石灰?guī)r構(gòu)造層理明晰，但被節(jié)理裂隙切割成巖塊狀，裂隙里填充著少量風(fēng)化物；構(gòu)造部分破壞，礦物質(zhì)的成分根本沒發(fā)生變化，只沿著節(jié)理面出現(xiàn)了次生礦物；錘擊聲音脆，巖體不容易擊碎，用鎬難挖掘，巖芯鉆方可鉆進(jìn)。(4) 強(qiáng)風(fēng)化：石灰?guī)r巖體被節(jié)理的裂隙分割為成塊的碎塊狀；巖體構(gòu)造大部分被破壞，構(gòu)造層理不明晰，礦物質(zhì)成分顯著發(fā)生變化；錘擊聲音啞，碎巖可以用手折斷，干鉆不容易鉆進(jìn)，用鎬可以挖掘。(5) 全風(fēng)化：石灰?guī)r巖體被節(jié)理的裂隙分割成了散體狀；巖體構(gòu)造根本被破

8、壞，只有外觀仍保持著原巖狀態(tài)；碎石可以用手捏碎，用鎬可以挖掘，干鉆可鉆進(jìn)。5 石灰?guī)r風(fēng)化程度的定量劃分5.1 波速比和風(fēng)化系數(shù)判別指標(biāo)波速比是指風(fēng)化石灰?guī)r與新穎石灰?guī)r壓縮波速度之比，風(fēng)化系數(shù)是指風(fēng)化石灰?guī)r與新穎石灰?guī)r飽和單軸抗壓強(qiáng)度之比。這兩種指標(biāo)對石灰?guī)r風(fēng)化程度的劃分如下：1未風(fēng)化：波速比在0.91.0之間，風(fēng)化系數(shù)在0.91.0之間。2微風(fēng)化：波速比在0.80.9之間，風(fēng)化系數(shù)在0.80.9之間。 3中等風(fēng)化：波速比在0.60.8之間，風(fēng)化系數(shù)在0.40.8之間。 4強(qiáng)風(fēng)化：波速比在0.40.6之間，風(fēng)化系數(shù)小于0.4。 5全風(fēng)化：波速比在0.20.4之間。5.2 石灰?guī)r的微觀構(gòu)造判別指標(biāo)

9、石灰?guī)r經(jīng)過風(fēng)化作用后，在微觀上會有許多異于原巖體的特征。比方微裂隙的發(fā)育特征、微觀構(gòu)造的構(gòu)造、礦物質(zhì)的黏土化以及其他次生變化的程度等。分析并研究風(fēng)化石灰?guī)r的微觀特征，即可判別石灰?guī)r的風(fēng)化程度。目前存在的方法是通過在顯微鏡下觀察巖體裂隙的發(fā)育狀況和衡量方解石的次生蝕變程度來判別石灰?guī)r的風(fēng)化程度。風(fēng)化的裂隙是石灰?guī)r風(fēng)化程度很重要的判別標(biāo)志。這種微裂的縫隙具有不規(guī)那么發(fā)育、無方向性、被氧化鐵充填、延伸性差等特點(diǎn)。將巖樣在顯微鏡下觀察，根據(jù)裂隙的不同狀態(tài)即可判別出不同的風(fēng)化程度。采用方解石次生蝕變率來衡量次生變化的程度，是指已風(fēng)化方解石所占體積的百分含量。詳細(xì)確定巖體的次生蝕變率時(shí)，先估計(jì)巖體標(biāo)本薄片

10、里已風(fēng)化的方解石面積，再計(jì)算風(fēng)化方解石的薄厚。其中計(jì)算方解石已風(fēng)化厚度的根據(jù)是因吸收氧化鐵成份導(dǎo)致的紅褐色彩的變化、外表明暗的程度和在正交的偏光鏡下的一些光學(xué)特性。綜合顯微下裂隙的發(fā)育情況以及方解石次生蝕變程度，石灰?guī)r的風(fēng)化程度劃分如下：1未風(fēng)化：無風(fēng)化裂隙，原生構(gòu)造構(gòu)造明晰；少量的方解石存在黏土化現(xiàn)象，方解石新穎亮堂，次生蝕變率小于等于5%。2微風(fēng)化：顯微鏡下裂隙偶見，石灰?guī)r構(gòu)造明晰；方解石的外表部分有黏土覆蓋著，色彩亮堂，次生蝕變率在5%30%之間。 3弱風(fēng)化：顯微鏡下裂隙較少，巖質(zhì)構(gòu)造較明晰；方解石的外表大部分被黏土所覆蓋，色彩不太亮堂，次生蝕變率在30%70%之間。 4強(qiáng)風(fēng)化：顯微鏡下

11、巖體裂隙很發(fā)育，石灰?guī)r原生的構(gòu)造模糊不清；方解石的外表完全被黏土所覆蓋，色彩不亮堂，次生蝕變率在70%95%之間。5全風(fēng)化：石灰?guī)r原生的構(gòu)造構(gòu)造消失；方解石的輪廓消失，全部變成黏土礦物，次生蝕變率超過95%。5.3石灰?guī)r中黏土礦物組成判別指標(biāo)石灰?guī)r經(jīng)過化學(xué)的風(fēng)化作用，其礦物質(zhì)成分會發(fā)生變化，形成各種新次生礦物。其中黏土礦物的發(fā)育特征是劃分石灰?guī)r風(fēng)化程度的重要標(biāo)志。石灰?guī)r主要成巖的礦物質(zhì)在風(fēng)化的過程中會表現(xiàn)出來階段性特征，主要的硅酸鹽經(jīng)過風(fēng)化后，會逐步向最終穩(wěn)定的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化過程中會經(jīng)歷相當(dāng)長的時(shí)間，并且會通過許多中間的過渡性礦物質(zhì)來分階段實(shí)現(xiàn)。這一些風(fēng)化階段那么可以反映出石灰?guī)r不同的風(fēng)化程度。因此可以根據(jù)黏土的礦物成分和風(fēng)化作用的轉(zhuǎn)變階段來劃分石灰?guī)r風(fēng)化程度。6 總結(jié)在工程地質(zhì)勘察工作中，經(jīng)常需要對石灰?guī)r的風(fēng)化程度進(jìn)展判別分析，石灰?guī)r的風(fēng)化程度和石灰?guī)r的完好性、構(gòu)造破壞程度、風(fēng)化系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、礦物成分變化等諸多因素有關(guān)。因此結(jié)合定性和定量的判別方法對石灰?guī)r的風(fēng)化程度進(jìn)展綜合衡量是非常必要的，許多新的有效的定量評價(jià)方法將是將來主要的研究目的。參考文獻(xiàn)1 陸兆溱.工程地質(zhì)學(xué)M.北京:中國水利水電出版社,2001.2?巖土工程手冊?編寫委員會.巖土工程手冊M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.3 李日運(yùn),吳林峰