《岩石的风化》课堂教学诊断分析报告
一、现场观察的背景
二、背景分析与教学设想
1、教学内容:
《岩石的风化》一课以岩石的风化为材料,指导学生了解风化作用。它由两部分内容组成,第一部分了解岩石的风化现象;第二部分探究岩石产生风化现象的原因和风化作用的产物。
2、教学目标:
(1)使学生了解岩石的风化现象,知道温度变化、水、空气、生物对岩石的破坏作用。
(2)通过对岩石风化原因的探究,提高学生自行获取知识、自行研究的能力。
(3)使学生感受到探究的乐趣并了解物体是在不断变化的,渗透一种发展、辨证的观点。
3、教学设计:
建构主义学习理论认为,学习是获得知识的过程,知识是由学习者在一定的情境下借助其他人(包括教师和同学)利用必要的学习资料,通过意义建构的方法获得的。在这个过程中,学生是信息加工、意义建构的主体,而教师则是意义建构的帮助者和促进者。结合本课教学的实际,在选择教学方法时努力做到以下三点:第一,让学生自主探究。中国古代的教育家荀子,将学习视为一个“闻——见——知
——行”的活动过程,强调“行”的作用。“行之,明也”。《科学课程标准》也指出“探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式”强调科学学习要以探究为核心。课堂上让学生在发现问题、验证假设、尝试解决问题的过程中经历成功或失败。第二,重视小组合作。在探究过程中,学习任务主要是通过学生自主探索和协作学习完成的,按照学生对探究主题的兴趣进行分组,由小组成员共同完成一个课题。在探究中使学生之间有一个互教互学,彼此交流的过程。第三,“不悱不启,不愤不发”——在学生需要指导的时候才进行适当的,有针对性的帮助。从研究内容的确定和研究方法的选择,给他们充分的自由。
三、教学过程
四、课后反思
1、成功方面
(1)激发了学生的探究欲望。
现代教学论指出,从本质上讲,感知不是学习产生的根本原因,产生学习的根本原因是问题。没有问题,也就难以诱发和激起求知欲望。因此教师要善于把教学内容转换成具有潜在意义的问题情境,在学生思维的最近发展区创设情境,提出问题,引起矛盾冲突,使学生原有的认知结构与新知内容之间产生一种“不协调”,激发学生探究的欲望,从而把学生引入“矛盾——探究——发现——解决问题”的学习过程中来。
在课的开始,我先让学生观察一块普通的岩石,了解这块岩石的基本特点:重,很硬,非常结实。然后给每组同学一块风化的岩石,让他们观察说出风化岩石的特点:很疏松,很轻、能浮在水面上,表面有泥沙,有植物。通过对两块岩石的比较,不用教师说一句话,许多同学提出了自己的疑问:为什么同样是岩石,风化后这么轻,且能浮在水面上?岩石怎么会这么疏松,手一碰,就会剥落下来?岩石怎么会有这么多小洞洞?一个个问题激发了学生强烈的探究欲望。(2)给学生充裕的探究时间。
“探究”是一个比较复杂的认识过程,它不是一个简单地验证某个事物或结论而是要从具体的客观事物中,通过自己的观察、实验、讨论等多种活动发现事实,像科学家那样“真刀真枪”地“搞”出材
料中所蕴含的意义来。这个过程不是三、五分钟所能解决的。在科学课教学中,要给每个学生充足的探究时间,让他们能从头到尾观察、实验几遍。有时间从容地想一想,自己发现了什么?还有什么疑问。只有这样,学生才能有所发现,有所提高,有所收获。在本课中,我的教学设计如下:1、认识风化的岩石,提出研究的问题。2、自我探究风化原因。3、应用新知解决问题。根据课后录像统计:在整节课中,学生学习用时36’48”,教师讲解时间只用了2’36”。学生有两次独立观察和探究的时间。第一次是观察风化的岩石,用时4’47”,占总用时的11.6%。第二次是探究岩石风化的原因,用时13’,占总用时的31.6%。使每一个同学都有充裕的时间去感知,去探索。这也为探究结果的多样性提供了保证。
(3)探究形式的多样性。
探究是一个发现问题和解决问题的过程。在自然科学中实验是解决问题的一种手段,但不是唯一的手段。在以往的课堂中,我们经常会听到这样的一些对话,当学生提出了一些解决问题的假设后,师:“这是不是结论?”生:“不是”。师:“怎么办?”生:“实验”。把验证假设的途径固定在单一的“实验”上。这是不正确的。在本课中,学生提出了多种验证假设的方法:实验、查资料、问老师、上网……。在学生实际的探究过程中也呈现了这样的多样性。通过实验验证温度对岩石破坏作用的有9组;查资料(包括看录像)的2组;上网的有3组。在实验的9个小组中,有用煤炉给岩石加热的,有用电炉加热,有用酒精灯加热,甚至有同学在石头上滴上了盐酸后再进行加热。课
堂上有聚在电脑前小声讨论的,有不声不响查课外书做笔记的,有跑前跑后用不同种方法加热的,也有东瞧瞧西看看的同学。但每个同学的脸上都洋溢着轻松与喜悦。
(4)应用探究成果。
人们获取知识的目的不是简单的累加知识,而是要学会应用知识解决问题。本课在探究了岩石风化的原因后,有学生向老师和同学提出了“亿万年后的香山会有什么变化?”这样一个很开放的问题。还有一个同学提了一个更有价值和更值得思考的问题:亿万年后,地球上是不是只有土壤而没有了岩石?这说明学生在解决了课堂中的问题后,把目光关注到更为广阔的大自然。并能够试着用刚刚获得的知识去解释一些现象。我在欣喜之余,把这两个问题抛给了他们。让学生在解决了课堂中的问题后,带着更多更深的问题走出教室,在课外应用课堂中的方法进行自我探究。
2、需要进一步探讨的问题。
(1)课堂提问。
课堂提问反映了教师的教学思想和调控课堂教学的水平。在上课前,自己的教案上标明的教师提问有15次,但在课后的统计中却有提问52次。那么这30多次提问是怎么多出来的呢?通过课堂实录发现:一是习惯性的教学语言:“是不是?”“好不好?”这样无意义的发问有6次,占总提问的11.5%。二是重复自己的问题,有3 次,占5.7%。三是追问,有8次,占15%。四是将一个主问题分解为多个辅助问题。如探究生物对岩石的风化作用时,教师把它分解为1、
穿山甲有什么本领?2、哪些动物也有这样的本领?3、树为什么能长在悬崖峭壁上?这样3个小问题。
提问主要集中在观察、实验结束后的研讨交流阶段。共提问题38个,占总提问的73%。造成这种现象的原因,主要有这么几个方面:一是平时缺少这么长时间的探究经历,学生接受任务后不知所措,所以教师指导性的提问居多;二是我们的学生能够想得很多,但在汇报的过程中不能把想的内容充分的表述出来,教师引导性的提问较多。致使课堂上大问题内包含了为数不少的小问题。
提问数量的增加,减少了学生思考的时间。提问后,没停顿或停顿不足3秒的有26次,占50%。提问数量的增加,提高了教师的语言频次。使教师的语言次数达到了71次。挤压了学生思考的空间,不利于培养学生的创造性思维。
(2)探究中教师的指导问题
受40分钟要达到教学目标的限制,教师一般只选择相对简单的探究方式,并进行相应的辅导,即实行“先指导,后探究”的方式。但指导后的探究有时呈现单一的思考方式。这与探究的本质是有一定距离的。在本课中,我想先不指导,让学生自己探究。在探究中碰到问题后再进行有针对性的、必要的指导。争取达到“不愤不启,不悱不发”的境界。但是在实际的教学过程中,还是有很多不如意的地方:一是学生实验操作不规范,甚至带有危险性。如学生把滴上盐酸的岩石在酒精灯上加热。虽然加快了分解的速度,但刺鼻的气味使很多学生都捂住了鼻子,损害了他们的健康。二是影响了实验的成功率。“温
度对岩石风化的影响”这个实验,为了创设一个真实的探究环境,我放弃了过去经常使用的玻璃,而选用了和风化的岩石来自同一座山丘的未经风化的石块。这增加了实验的难度。结果选择酒精灯加热的同学大多失败了,而选择煤炉加热的小组都获得了成功。如何处理好学生的自主探究和教师的指导之间的关系,需要我们进一步实践与思考。
岩石风化程度的判断 岩石受风化作用,改变了物理化学性质,其变化情况随风化程度轻重而不同。如岩石的裂隙度、孔隙度、透水性、亲水性、胀缩性等都随风化程度加深而增加,抗压、抗剪强度随风化程度加深而降低。所以岩石风化程度愈深的地区,工程建筑地基承载力愈低,岩石边坡愈不稳定,所以,为达到对其防治的作用,要对岩石的风化程度有所判断,以下从六个方面阐述了岩石风化程度的判断方法。(一)颜色的改变 岩石的风化程度不同,则其颜色也表现出差异。从整体来性来看,有的原岩新鲜时为灰绿色,经风化后,其剖面上颜色由上往下为:黄绿、黄褐、棕红、红。从局部来看,颜色的变化程度也有所不同,有的仅沿岩石裂隙面发生变化,有的仅部分岩体发生变化,有的则全部岩体发生变化。总的来说,随风化程度加深,岩石的颜色光泽与新鲜原岩相比会变得暗淡。 (二)岩石物理力学和水理性质的变化 岩石的物理力学和水理性质的变化,是原岩矿物成分和结构变化的综合反映。在风化壳剖面上,有上到下的趋势是:①孔隙性和压缩性由大到小②吸水性有强到弱③声波速度由小到大④强度由低到高 (三)次生矿物的产生 由于不同矿物抗风化能力不同,岩石中中那些不稳定的矿物总是首先风化变异,当风化进一步发生时,那些稍稳定的矿物才会依次发生风化。此外,化学风化在不同时期主要作用的化学反应是不同的,因此,在风化壳的不同部位,具有不同的矿物共生组合。一般而言,同一种岩石,越疏松,次生矿物越多,风化程度越深。 (四)节理裂隙的情况 当岩石中节理裂隙不发育时,表明岩石较为新鲜。节理裂隙不太发育时,岩石微风化。节理裂隙发育时,岩石弱风化。简而言之,随风化程度加深,节理裂
隙越发育,(某些岩石风化后表现为粘土或次生矿物较多,则节理裂隙表现不明显)。 (五)机械破碎程度 岩石越破碎,机械风化作用越严重,但构造作用也会造成岩石破碎,但是构造作用与机械分风化作用区别在于:构造成因的,岩石破碎有规律,或附近有地质构造特别是断层,还有构造作用与气候的关系不大,而机械作用恰恰相反。(六)风化深度 随风化程度加深,风化深度也随之加深,其判别方法可用钻探、物探等,物探即就是通过测量波在岩石中的传播速度来确定风化深度,相比之下,钻探更为准确。
风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组成岩石的矿物性质。 一、气候条件 气候寒冷或干燥地区,生物稀少,寒冷地区降水以固态形式为主,干旱区降水很少。以物理风化作用为主,化学和生物风化为次。岩石破碎,但很少有化学风化形成的粘土矿物,以生物风化为主形成的土壤也很薄。 气候潮湿炎热地区,降水量大,生物繁茂,生物的新陈代谢和尸体分解过程产生的大量有机酸,具有较强的腐蚀能力,故化学风化和生物风化都十分强烈,形成大量粘土,在有利的条件下可形成残积矿床。可形成较厚的土壤层。 二、地形条件 地形影响气候,间接影响风化作用;另一方面,陡坡上,地下水位低,生物较少,以物理风化为主. 地势平坦,受生物影响较大,化学风化作用为主。 三、岩石性质 1. 成分 (1)岩浆岩比变质岩和沉积岩易于风化。岩浆形成于高温高压,矿物质种类多(内部矿物抗风化能力差异大). (2) 岩浆岩中基性岩比酸性岩易于风化,基性岩中暗色矿物较多,颜色深,易于吸热、散热. (3) 沉积岩易溶岩石(如石膏、碳酸盐类等岩石)比其它沉积岩易于风化. 差异风化:在相同的条件下,不同矿物组成的岩块由于风化速度不等,岩石表面凹凸不平;或由不同岩性组成的岩层,抗风化能力弱的岩层形成相互平行的沟槽,砂岩、页岩互层,页岩呈沟槽。通过差异风化,我们可以确定岩层产状。 2. 岩石的结构构造 (1) 岩石结构较疏松的易于风化;(2) 不等粒易于风化,粒度粗者较细者易于风化;(3) 构造破碎带易于风化,往往形成洼地或沟谷。 球形风化:在节理发育的厚层砂岩或块状岩浆岩中,岩石常被风化成球形或椭圆形,这种现象叫做球形风化,它是物理风化为和化学风化联合作用的结果。 球形风化的主要条件有:(1)岩石具厚层或块状构造;(2) 发育几组交叉裂隙;(3)岩石难于溶解;(4)岩石主要为等粒结构。被三组以上裂隙切割出来的岩块,外部棱角明显,在风化作用过程中,棱角首先被风化,最后成球状。 影响岩石硬度的因素也可分为自然因素和工艺因素两大类: (1)岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多,胶结物的硬度越大,岩石的颗粒越细,结构越致密,则岩石的硬度越大。而孔隙度高,密度低,裂隙发育的岩石硬度将会降低。 (2)岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小,平行于层理的硬度最大,两者之间可相差1.05~1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律,并可利用这一现象来实施定向钻进。 (3)在各向均匀压缩的条件下,岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石,随着围压增大,其硬度值增长越快。
风化程度划分
岩石风化程度 学科:工程地质学 词目:岩石风化程度 英文:degree of rock weathering 释文:岩石风化程度是风化作用对岩体的破坏程度,它包括岩体的解体和变化程度及风化深度。 岩石的解体和变化程度一般划分成:全风化、强风化、弱风化、微风化等四级。 确定岩石风化程度主要依据的是矿物颜色变化、矿物成分改变、岩石破碎程度和岩石强度变化四个方面的特征变化情况;根据对上述4个方面的判断,可以将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。 四个方面的特征变化情况;根据对上述4个方面的判断,可以将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。 如何确定基岩的风化程度 请大家来谈谈基岩风化程度的划分依据 1 沿海花岗岩地区分带明显且厚度大,具备定量划分的条件,其他岩性不好说 2 用标贯可确定。
n<30残积土,30<=n=<50全风化,n>50强风化 楼上给出的老岩土规范的划分标准,而且不修正的,实践中看,n>50不修正作为强风化上限多数是土状的东西 用标贯是不准确的,有两个方面:1、标贯操作有误差,工作人员一般不热心打标贯。2, 是标贯超过20米(有的说是25米),标贯数据误差比较大,通过修正也不能完全反应地层情况。 3根据钻孔用肉眼判定岩层的风化程度,各个行业应该是一致的。 如果岩芯呈土状或土柱状,或者大部分呈土状或土柱状,手可搓碎,即可判定是全风化。 如果岩芯大部分呈块状、碎块状,手不可掰开,或者用力才能掰开,锤击声闷,即可判定为强风化。 若岩芯颜色新鲜,很少矿物质,多呈柱状,锤击声脆,即可判定是弱风化或微风化。 4我想各个地质区域的岩性其划分条件是不一样的,比如花岗岩就可以用力学指标去判定,其它的大多数还是以经验判定。主要还是根据各类岩石岩性,其风化后所表现出的各种特征来判定。我在江西南昌,以泥质粉砂岩为主,其强风化就表现出泥土状及碎片状,强度很低,手可折断;中风化,裂隙较发育,层面多见Fe、Me质,而且泥质成分肉眼就可感觉偏多;余下划分的基本就需靠岩石强度去调整了。 5岩体风化程度划分分级 颜色光泽 岩体组织结构的变化及破碎情况
岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ 最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚固的岩石。(f=20) Ⅱ 很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩,较坚固的石英岩,最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15) Ⅲ坚固致密的花岗岩,很坚固的砂岩和石灰岩,石英矿脉,坚固的砾岩,很坚固的铁矿石.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿,不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩,页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩,不坚固的砂岩和石灰岩,软砾石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩,致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ比较软软弱页岩,很软的石灰岩,白垩,盐岩,石膏,无烟煤,破碎的砂岩和石质土壤.(f=2)
Ⅵa 比较软碎石质土壤,破碎的页岩,粘结成块的砾石、碎石,坚固的煤,硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土,较软的烟煤,坚固的冲击土层,粘土质土壤。(f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石,黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土,泥煤,软砂质土壤,湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂,山砾堆积,细砾石,松土,开采下来的煤(f=0.5) Ⅹ流沙状流沙,沼泽土壤,含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到,有些岩石不容易破坏,有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩,难于爆破,则它们的硬度也比较大,概括的说就是比较坚固。因此,人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。 坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数,也叫普氏硬度系数f 值)。 坚固性系数f=R/100 (R单位kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。 通常用
岩石风化工程地质研究 第一节概述 一、定义 风化:地表岩石和矿物在温度、大气、水溶液和生物等营力作用下,发生的物理和化学变化过程。 风化壳:表层不同深度的岩石,遭受风化程度的不同,形成不同成分和结构的多层残积物,由其构成的复杂剖面称为风化壳。不同岩石,不同地区,风化壳有很大差别。其厚度很大差别,大则几百米。地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳。当风化壳形成后,被后来的堆积物掩埋,被保留下来成为古风化壳。 二、风化类型 物理风化:由于温度变化、水的冻融、盐类结晶、植物根劈等力的作用下,引起岩石的机械破碎,而不伴随有化学成分和矿物成分明显变化的现象。主要发生在干旱寒冷的地区,风化深度相对较小。 生物风化:生物新陈代谢产生有机质或机械破坏,如释放大量有机物酸及CO2 ,加强水溶液溶解能力。 化学风化:岩石在水、氧及有机体等作用下所发生的一系列化学变化过程,引起岩石结构构造、矿物成分和化学成分的变化。主要风化作用:氧化、溶解、水、水解、碳酸化和硫酸化等作用。多发生于温暖潮湿的地方,风化深度可达百米以上。 三、风化结果及工程意义 岩体结构构造发生变化岩体完整性遭受破坏,结构性丧失,空隙性增大,矿碎成块石、碎石或土体。 岩石的矿物成分和化学成分发生变化可溶矿物溶解流失,耐风化矿物残留下来,形成稳定性好的次生矿物:如绿泥石、绢云母、高岭石、蒙脱石等。 岩体的工程地质性质发生变化如:力学强度的降低,压缩性变增大(由基岩→粘土),渗透性增强。次生矿物的抗水性降低、亲水性增强,易崩解、膨胀、软化。 总体上:恶化了岩石的工程性质在工程选址、岩土体稳定、地基处理、灾害防治、工程造价等方面都有重要意义。基础建基面处置、确定矿坑边坡角、洞室围岩支护、基坑开挖层支护、抗滑工程设置等都要考虑到风化问题。 第二节影响岩石风化的因素
第二章天然石料 天然石料:天然岩石经机械或人工开采、加工(或不经加工)获得的各种块料或散粒状石材。 第一节岩石的形成与分类 岩石由于形成条件不同可分为: 岩浆岩(火成岩) 沉积岩(水成岩) 变质岩 一、岩浆岩 (一)岩浆岩的形成与分类 岩浆岩是由地壳深处熔融岩浆上升冷却而成的。 (1)深成岩:岩浆在地壳深处,在上部覆盖层的巨大压力下,缓慢且比较均匀地冷却而形成的岩石。 特点:矿物全部结晶,多呈等粒结构和块状构造,质地密实,表观密度大、强度高、吸水性小、抗冻性高。 建筑上常用的深成岩主要有花岗岩、闪长岩、辉长岩等。 (2)喷出岩:岩浆喷出地表时,在压力急剧降低和迅速冷却的条件下形成的。 特点:岩浆不能全部结晶,或结晶成细小颗粒,常呈非结晶的玻璃质结构、细小结晶的隐晶质结构及个别较大晶体嵌在上述结构中的斑状结构。 建筑上常用的喷出岩主要有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。 (3)火山岩:火山岩也称火山碎屑岩,是火山爆发时喷到空中的岩浆经急速冷却后形成的。 常见的有火山灰、火山砂、浮石及火山凝灰岩等。 (二)岩浆岩的主要矿物成分 (1)石英:结晶状态的SiO2 强度高、硬度大、耐久性好。 常温下基本不与酸、碱作用。 温度达575℃以上时,石英体积急剧膨胀,使含石英的岩石,在高温下易产生裂缝岩浆岩分为:
酸性岩石(SiO2>65%) 中性岩石(65%≥SiO2≥55%) 碱性岩石(SiO2<55%) (2)长石:强度、硬度及耐久性均较低(与石英相比) 正长石(K2O·Al2O3·6SiO2) 斜长石钠长石(Na2O·Al2O3·6SiO2) 钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2) 干燥条件下耐久性高, 温暖潮湿的条件下较易风化,特别遇CO2,更易于被破坏。风化后主要生成物是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)。 (3)云母:含水的铝硅酸盐,柔软而有弹性的成层薄片。 白云母 黑云母 云母含量较多时,易于劈开,降低岩石的强度和耐久性,且使表面不易磨光。 (4)暗色矿物:角闪石、辉石、橄榄石等着色深暗的铁镁硅酸盐类矿物,统称为暗色矿物。 特点:密度特别大(3~4)g/cm3。 与长石相比,强度高,冲击韧性好,耐久性也较高。 在岩石中含量多时,能形成坚固的骨架。 其它:黄铁矿(FeS2), 特征:岩石表面具有锈斑。 黄铁矿遇水,易氧化成硫酸,腐蚀其它矿物,加速岩石风化。 二、沉积岩 (一)沉积岩的形成与分类 位于地壳表面的岩石,经过物理、化学和生物等风化作用,逐渐被破坏成大小不同的碎屑颗粒和一些可溶解物质。这些风化产物经水流、风力的搬运,并按不同质量、不同粒径或不同成分沉积而成的岩石,称为沉积岩。 特点:有明显的层理,较多的孔隙,不如深成岩密实。 (1)化学沉积岩:原岩石中的矿物溶于水,经聚集沉积而成的岩石。 常见:石膏、白云岩、菱镁矿及某些石灰岩。 (2)机械沉积岩:原岩石在自然风化作用下破碎,经流水、冰川或风力的搬运,逐渐沉积而成。
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。
岩石风化程度判断 1.岩石风化 岩石在各种风化营力作用下,发生的物理和化学变化的过程称为岩石风化。岩石风化是岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。 常用分带标志主要有:颜色、岩体破碎程度、矿物成分的变化、水理性质及物理力学性质的变化、钻探掘进及开挖中的技术特性。 具体原则包括: (1)要充分反映各风化带岩石变化的客观规律,反映各带岩石因风化程度不同所具有的不同特性; (2)分带标志视具体条件选择,应既有代表性,又明确,便于掌握,尽量避免人为因素的影响; (3)将定性与定量研究、宏观与微观研究结合起来,综合各种标志进行分带; (4)分带数目要考虑工程建筑的实际需要,既不要过于繁琐,分级过多;也不要过于简略,致使同一带内的岩石特性差异过大。 2.岩石风化程度和各种性质变化 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颜色的改变 风化前岩石断面颜色鲜艳,有光泽。而经过风化后的岩石。微风化,仅沿裂隙面颜色略
由于岩石风化作用能降低岩石的强度,影响边坡及建筑物地基的稳定,因此,在工程上常需要采取措施来防止岩石的风化。常用的方法有三种: (1)覆盖防止风化营力入侵的材料; (2)灌注胶结和防水的材料; (3)整平地区,加强排水。 第一种办法可以起到隔绝作用。如要防止水和空气侵入岩石,可用沥青、三合土、粘土以及喷水泥浆或石砌护墙来覆盖岩石表面。施工时先将岩石表面已风化的部分清除,然后在新鲜面上进行覆盖。如要防止温度变化,可以铺一层粘土或砂,其厚度应超过年温度影响深度5~10cm。 第二种方法能提高地基的强度和稳定性。水泥、水玻璃、沥青和粘土浆是封闭和胶结岩石裂缝的好材料,但是,多半需要施加压力才可灌入。 第三种方法主要是以防为主的方法。水是风化作用的活跃因素之一,隔绝水就能减弱岩石的风化速度。 岩石的风化速度一般发展比较缓慢,但是对于容易风化的岩石如页岩、泥岩及片岩等在敞开期限较长的情况下(如大型基坑、道路深堑及矿井等),就必须注意岩石的风化速度。如果发现岩石风化速度较快,就应该通过敞露的探槽进行观察,考虑采取保护基坑或矿井免受风化破坏的措施。有时也可特意不将基坑或路堑底部挖至所设计的深度,直到封闭基坑的施工前才挖至设计深度,这样也能避免基底岩石遭受风化。 现在,岩石地基处理的资料比较少。各位如有和岩石处理的资料,请上传。我这里起个抛砖引玉的作用。 大约在200年前,人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地,湖泊终将被沉积物和植被填满,沙漠会随着气候的变化而行踪不定。地球上的物质永无止境地运动着。暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下,虽然所有的岩石都会风化,但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察,我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造,不同矿物的溶解性差异很大。节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度,又决定了岩石的易碎性和表面积。风化速率的差异,可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。如花岗岩石碑,其成分主要是硅酸盐矿物。这种石碑就能很好地抵御化学风化。而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。
岩石风化程度 学科:工程地质学 词目:岩石风化程度 英文:degree of rock weathering 释文:岩石风化程度是风化作用对岩体的破坏程度,它包括岩体的解体和变化程度及风化深度。 岩石的解体和变化程度一般划分成:全风化、强风化、弱风化、微风化等四级。 四个方面的特征变化情况;根据对上述4个方面的判断,可以 如何确定基岩的风化程度 请大家来谈谈基岩风化程度的划分依据 1 沿海花岗岩地区分带明显且厚度大,具备定量划分的条件,其他岩性不好说 2 用标贯可确定。 n<30残积土,30<=n=<50全风化,n>50强风化 楼上给出的老岩土规范的划分标准,而且不修正的,实践中看,n>50不修正作为强风化上限多数是土状的东西
用标贯是不准确的,有两个方面:1、标贯操作有误差,工作人员一般不热心打标贯。2, 是标贯超过20米(有的说是25米),标贯数据误差比较大,通过修正也不能完全反应地层情况。 3根据钻孔用肉眼判定岩层的风化程度,各个行业应该是一致的。 如果岩芯呈土状或土柱状,或者大部分呈土状或土柱状,手可搓碎,即可判定是全风化。 如果岩芯大部分呈块状、碎块状,手不可掰开,或者用力才能掰开,锤击声闷,即可判定为强风化。 若岩芯颜色新鲜,很少矿物质,多呈柱状,锤击声脆,即可判定是弱风化或微风化。 4我想各个地质区域的岩性其划分条件是不一样的,比如花岗岩就可以用力学指标去判定,其它的大多数还是以经验判定。主要还是根据各类岩石岩性,其风化后所表现出的各种特征来判定。我在江西南昌,以泥质粉砂岩为主,其强风化就表现出泥土状及碎片状,强度很低,手可折断;中风化,裂隙较发育,层面多见Fe、Me质,而且泥质成分肉眼就可感觉偏多;余下划分的基本就需靠岩石强度去调整了。 5岩体风化程度划分分级 颜色光泽 岩体组织结构的变化及破碎情况 矿物成分的变化情况 物理力学特征的变化 锤击声 全风化 颜色已全改变光泽消失 组织结构己完全破坏,呈松散状或仅外观保持原岩状态,用手可折断,捏碎 除石英晶粒外,其余矿物大部分风化变质,形成次生矿物 浸水崩解,与松软土体的特性近似 哑声 强风化 颜色改变,唯岩块的断口中心尚保持原有颜色 外观具原岩组织结构,但裂隙发育,岩体呈干砌块石状,岩块上裂纹密布,疏松易碎 易风化矿物均已风化变质形成风化次生矿物,其他矿物仍部分保持原矿物特征物理力学性质显著减弱,具有莱些半坚硬岩石的特性,变形模量小,承载强度低哑声 弱风化 表面和沿节理面大部变色,但断口仍保持新鲜岩石特点 组织结构大部完好,但风化裂隙发育,裂隙面风化剧烈 沿节理裂隙面出现次生风化矿物 物理力学性质减弱,岩体的软化系数与承载强度变小
几种常见岩石的辨别和描述(野外编录) 三种常见的岩浆岩: 1.花岗岩是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母,颜色较浅,以灰白色和肉红色最为常见,具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高,是优质建筑材料。 2.橄榄岩侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石,深绿色或绿黑色,比重大,粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩,镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。 3.玄武岩一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。 (沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物,或生物作用和火山作用的产物,经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打,会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下,这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来,形成沉积物。随着时间的推移,沉积物越来越厚,压力越来越大,于是空隙逐渐缩小,水分逐渐排出,再加上可溶物的胶结作用,沉积物便慢慢固结而成岩石,这就是沉积岩。沉积岩分布极广,占陆地面积的75%,是构成地壳表层的主要岩石。四种常见的沉积岩: 1.砾岩一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石,
多呈厚层块状,层理不明显,其中砾石的排列有一定的规律性。 2.砂岩颗粒直径为0.1~2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广,主要成分是石英、长石等,颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。 3.页岩由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石,层理明显,可以分裂成薄片,有各种颜色,如黑色、红色、灰色、黄色等。 4.石灰岩俗称“青石”,是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成,遇稀盐酸会发生化学反应,放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色,呈致密块状。 变质岩:地壳中的火成岩或沉积岩,由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化,使其成分、结构、构造发生一系列改变,这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩,例如由石英砂岩变质而成的石英岩,由页岩变质而成的板岩,由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。三种常见的变质岩: 1.大理岩由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比:石灰岩粗,矿物成分主要为方解石,遇酸剧烈反应,一般为白色,如含不同杂质,就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大,容易雕刻,磨光后非常美观,常用来做工艺装饰品和建筑石材。 2.板岩由页岩和黏土变质而成。颗粒极细,矿物成分只有在显微镜下才能看到。
工程地质岩石分类及鉴定 中国?宜昌 2016年5月4日
目录 1.工民建工程 (3) 2.公路工程 (5) 3.港口工程 (10) 4.铁路工程 (13) 5.工程岩体分级标准 (18)
1 工民建工程 1.1、岩石坚硬程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 注:1 当无法取得饱和单轴抗压强度数据时,科用点荷载试验强度换算,换算方法按现行国家标准《工程岩体分级标准》(GB50218)执行; 2 当岩体完整程度极为破碎时,可不进行坚硬程度分类。 1.2、岩石坚硬程度等级定性分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 1.3、岩体完整程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 注: 完整性指数为岩体压缩波速与岩块压缩波速之比的平方。 1.4-1、岩石完整程度的定性分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 1.4-2、岩体完整程度划分《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)
1.5、岩石按风化程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 注:1 波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比; 2 风化系数K f为岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比; 3 花岗岩类岩石,可采用标准贯入试验划分,N≥50为强风化;50>N≥30为全风化;N<30为残积土。 4 泥岩和半成岩,可不进行风化程度划分。 1.6、岩体基本质量等级分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 1.7、岩石按质量指标RQD分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 1.8、岩层厚度分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 1.9、岩石按在水中软化系数分类《岩土工程勘察规范》GB50021—2001 注:软化系数(K R)等于饱和状态与风干状态的岩石单轴极限抗压强度之比。
第二章矿物岩石的风化和土壤形成主要教学目标:使学生了解由岩石经过风化形成母质,再由母质发育成土壤的过程。在学习过程中要特别注意什么是母质,母质与土壤有什么区别以及土壤层次的发育顺序。 第一节风化作用 一、风化作用任何事物只是处于它生存的环境时才能稳定。而地表的矿物岩石处于和它形成时的不相同的外界条件时,这种稳定性被破坏,从而发生变化,这就是矿物岩石的风化。 二、风化作用的类型 1、物理风化:由物理作用引起的矿物岩石发生物理变化的过程。又叫机械崩解作用。影响因素 :温 度变化 ,水分冻结 ,风力, 流水,冰川的摩擦力等。风化的结果使大岩石变成碎块,增大接触面,更利于化学风化进行。 2、化学风化:岩石的矿物成分发生化学成分和性质的变化。主要因素:水、二氧化碳、氧气等 主要化学风化作用的类型有 4 个:溶解作用:矿物在水中溶解的过程。造岩矿物的溶解度大小顺序为:方解石>白云石> 橄榄石>辉石>角闪石>斜长石>正长石>黑云母>白云母>石英。 水化作用:矿物与水相结合。如赤铁矿变成褐铁矿。 水解作用:矿物与水相遇,引起矿物分解并形成新矿物。如正长石水解后释放出钾离子,变成了高岭石。 氧化作用:二价铁氧化成三价铁。使许多矿物和岩石表面染成红褐色。 3 、生物风化:生物作用使岩石就地引起的破坏。 主要因素:根系的压力和根系分泌物 10-15 磅 /cm2 微生物分解有机质产生酸 , 三、岩石风化的产物 包括三部分: 1 、可溶性盐 : 硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等 2 、合成次生矿物 : 如伊利石 , 蒙脱石 , 高岭石等粘土矿物,以及铁铝的氧化物和氢氧化物。 3 、残余的碎屑 : 难风化的矿物和各种岩屑。 四、矿物风化的难易 1、影响因素:外界环境条件和矿物本身的成分和结构。 2、外界条件相同时,矿物风化的相对稳定性,由易到难顺序为: 石膏,方解石<辉石<角闪石<黑云母<斜长石<正长石<白云母<石英<粘土矿物 五、影响岩石风化难易的因素: 1、矿物的组成、结构和构造 2、形成时的热力条件与目前所处环境的差异 3、岩石的节理和裂隙发育状况。在有棱和角的地方,岩石的自由表面积最大,首先遭受风化,棱角首先消失变成球形,这种现象称为球状风化。 第二节风化产物的类型 一、风化产物的生态类型有五种: 1、硅质风化物 : 硅质组成或硅质胶结的岩石。石英岩 , 硅质砾岩 , 石英砂岩风化物的厚度极薄,砂质,多石砾,各种营养元素也十分贫乏,分散的石英颗粒及岩石碎屑保水能力很低。 酸性土壤。 2、长石质风化物 : 花岗岩,正长岩,正长斑岩 ,流纹岩 ,粗面岩 ,长石砂岩厚层砂壤质或壤质风化物。 发育的土壤通透性能良好,植物需要的磷、钾、钙、镁等营养元素比较丰富,土壤常呈微酸性反应。
岩石分类及硬度级别 岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他 各种特别坚固的岩石。(f=20) Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩,较坚固 的石英岩,最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15) Ⅲ坚固致密的花岗岩,很坚固的砂岩和石灰岩,石英矿 脉,坚固的砾岩,很坚固的铁矿石.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁 矿,不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩,页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩,不坚固的砂岩和石灰岩,软砾 石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩,致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ比较软软弱页岩,很软的石灰岩,白垩,盐岩,石膏, 无烟煤,破碎的砂岩和石质土壤.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤,破碎的页岩,粘结成块的砾石、碎 石,坚固的煤,硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土,较软的烟煤,坚固的冲击土层,粘土质土壤。(f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石,黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土,泥煤,软砂质土壤,湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂,山砾堆积,细砾石,松土,开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙,沼泽土壤,含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A
表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到,有些岩石不容易破坏,有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩,难于爆破,则它们的硬度也比较大,概括的说就是比较坚固。因此,人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数,也叫普氏硬度系数f值)。 坚固性系数f=R/100 (R单位kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。 通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。 如: ①极坚固岩石f=15~20(坚固的花岗岩,石灰岩,石英岩等) ②坚硬岩石f=8 ~10(如不坚固的花岗岩,坚固的砂岩等) ③中等坚固岩石f=4 ~6 (如普通砂岩,铁矿等) ④不坚固岩石f=0.8~3 (如黄土、仅为0.3) 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质,但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩,拉伸,弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。(如抵抗锹,稿,机械碎破,炸药的综合作用力)。
风化作用的速度主要取决于自然地理条件与组成岩石的矿物性质。 一、气候条件 气候寒冷或干燥地区,生物稀少,寒冷地区降水以固态形式为主,干旱区降水很少。以物理风化作用为主,化学与生物风化为次。岩石破碎,但很少有化学风化形成的粘土矿物,以生物风化为主形成的土壤也很薄。 气候潮湿炎热地区,降水量大,生物繁茂,生物的新陈代谢与尸体分解过程产生的大量有机酸,具有较强的腐蚀能力,故化学风化与生物风化都十分强烈,形成大量粘土,在有利的条件下可形成残积矿床。可形成较厚的土壤层。 二、地形条件 地形影响气候,间接影响风化作用;另一方面,陡坡上,地下水位低,生物较少,以物理风化为主、地势平坦,受生物影响较大,化学风化作用为主。 三、岩石性质 1、成分 (1)岩浆岩比变质岩与沉积岩易于风化。岩浆形成于高温高压,矿物质种类多(内部矿物抗风化能力差异大)、 (2) 岩浆岩中基性岩比酸性岩易于风化,基性岩中暗色矿物较多,颜色深,易于吸热、散热、 (3) 沉积岩易溶岩石(如石膏、碳酸盐类等岩石)比其它沉积岩易于风化、 差异风化:在相同的条件下,不同矿物组成的岩块由于风化速度不等,岩石表面凹凸不平; 或由不同岩性组成的岩层,抗风化能力弱的岩层形成相互平行的沟槽,砂岩、页岩互层,页岩呈沟槽。通过差异风化,我们可以确定岩层产状。 2、岩石的结构构造 (1) 岩石结构较疏松的易于风化; (2) 不等粒易于风化,粒度粗者较细者易于风化; (3) 构造破碎带易于风化,往往形成洼地或沟谷。 球形风化: 在节理发育的厚层砂岩或块状岩浆岩中,岩石常被风化成球形或椭圆形,这种现象叫做球形风化,它就是物理风化为与化学风化联合作用的结果。 球形风化的主要条件有:(1)岩石具厚层或块状构造;(2) 发育几组交叉裂隙;(3)岩石难于溶解;(4)岩石主要为等粒结构。被三组以上裂隙切割出来的岩块,外部棱角明显,在风化作用过程中,棱角首先被风化,最后成球状。 影响岩石硬度的因素也可分为自然因素与工艺因素两大类: (1)岩石中石英及其她坚硬矿物或碎屑含量愈多,胶结物的硬度越大,岩石的颗粒越细,结构越致密,则岩石的硬度越大。而孔隙度高,密度低,裂隙发育的岩石硬度将会降低。 (2)岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小,平行于层理的硬度最大,两者之间可相差1、05~1、8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因与规律,并可利用这一现象来实施定向钻进。 (3)在各向均匀压缩的条件下,岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石,随着围压增大,其硬度值增长越快。 (4)一般而言,随着加载速度增加,将导致岩石的塑性系数降低,硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时,硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。
标贯试验在花岗岩类岩石风化程度划分中的应用 摘要:在岩土工程勘察中,用实测标准贯入试验击数进行花岗岩类岩石的风化程度划分已成为最常用的方法之一,但在风化壳顶部有沉积覆盖层的情况下,会出现一些偏差,对此进行探讨。 关键词:标准贯入试验;实测标准贯入击数;花岗岩类岩石;风化程度划分国家标准《岩土工程勘察规范}(GB50021--2001)和广东省标准《建筑地基基 础设计规范》(DBJl5—31—2003)对岩石风化程度的划分中提到:花岗岩类岩石,可采用实测标准贯人试验击数划分,N≥50为强风化;50>N≥30为全风化;N<30为残积土。在岩土工程勘察中,用实测标准贯入击数进行花岗岩类岩石的风化程度划分已成为最常用的方法之一,在风化壳顶部无沉积覆盖层的情况下,应用效果较好,但在风化壳顶部有沉积覆盖层的情况下,会出现风化壳层位缺失的假象,建议进行一些必要的修正。 1、工程实例 中国人民武装警察部队汕头市支队宿舍楼场地位于汕头市龙湖区珠江北路,地貌属韩江三角洲平原前缘,场地岩土层的划分及工程地质特征自上而下分述如下: (1)素填土:灰黄一灰褐色,饱和,松散,由建筑废料 及中细砂组成,层厚1.20~1.60m。(2)粉砂:灰黄色,饱和,松散一稍密,以粉砂为主,层厚4.10一.-6.00m,实测标准贯入击数8.o~19.0击,杆长校正后7.6~18.8击,平均10.4击,fak=90kPa。(3)淤泥:深灰色,饱和,流塑,含少量有机质,上部含贝壳碎片,厚度1.55~12.40m,fak=40-50kPa。 (4)粘土:浅黄一浅青灰色,湿,可塑,由粉、粘粒组成,粘性好,层厚0.00~5.35m,实测标准贯人击数7.o~9.0击,杆长修正5.5~7.1击,平均6.2击,fak=120kPa。(5)中砂、细砂:灰白一灰黄色,饱和,中密一密实,以中砂为主,细砂次之,层厚3.70~13.19m,实测标准贯人击数19.0-42.0击,杆长修正后14.2~29.9击,平均22.1击,fak=160~200kPa。(6)粘土:灰黄色,湿,可塑,含少量粉砂,层厚0.00---.5.30m,实测7.o~9.0击,杆长修正后4.6~6.1击,平均5.3击,k一140kPa。(7)淤泥质土:深灰色,饱和,流塑,含少量有机质,夹微薄层粉、细砂,层厚7.5一18.20m,实测标准贯人击数3.o~5.0击,杆长修正后1.9~2.9击,平均2.4击,fak=65kPa。 (8)粉质粘土:青灰一灰白色,湿,可塑一硬塑,成分以粉、粘粒为主,含少量粉、细砂,层厚2.45~10.90m,实测标准贯入击数8.o~12.0击,杆长修正后4.70~6.80击,平均5.5击,fak一160kPa。(9)中砂:灰白色,饱和,密实,以中砂为主,含少量泥质,局部含少量砾石,层厚4.85——10.20m,
关于如何正确划分岩石风化程度等级的探讨 【摘要】本文根据本地区岩石的风化特点和多年从事现场岩土勘察工作实践,分析了如何正确划分岩石风化程度等级及其重要性,对提高岩土工程勘察和土建工程施工经验有一定的意义。 【关键词】残积土;全风化;强风化;中风化;微风化;未风化 一、前言 随着建设工程的日益发展,越来越多的相关部门和人员都与岩土工程分不开,如房地产开发公司及其现场代表、设计人员、现场监理员、施工人员、质量监督员、桩基检测员以及从事岩土工程勘察工作及相关课题研究的人员等等,都有着与岩土工作接触的经历,但如何去正确区分岩石处在何种风化程度等级呢?这个问题恐怕是最令他们头痛的事情,亦是争议性最大的话题。虽然有关规范都有相关定性的定义,但不同的岩性都有不同的风化特点,这是造成了对岩石风化程度等级划分意见分岐的因素,这在专门从事岩土工程勘察行业中亦没有统一的说法,往往是各部门都有自己的标准。本人也从从事桩基检测部门收集过多家勘察单位的地质资料,结果发现没有一家勘察单位对同一地层风化程度等级有相同的标准,在划分同一风化程度等级的岩石力学数据离散性很大,这对设计人员对岩石力学数据的采用及现场施工人员对岩石风化程度等级的判断都造成了很大误导。有些工地就因各单位对所挖岩石是什么风化程度等级出现争议不休的现象。本人曾对同一工地的岩土工程勘察岩样、桩位超前钻探岩样及开挖基桩过程中的岩样作过对比分析,发现三者都有所区别,这引起本人对岩石风化程度等级探讨的极大兴趣,由于水平有限,文中有不当之处在所难免,敬请读者批评指正。 二、岩石风化程度等级的划分 在探讨岩石风化程度等级的划分这个问题前,首先让我们来看看本地区地层由哪些岩性来组成。分布范围最广的要数白垩系红层,该岩系主要分布于市区的东部和西南部,为中生代白垩纪内陆湖盆沉积之红岩系地层(简称红层),普通称为红砂岩,它很少以单一的岩性组成的,一般由多种岩石组成的岩组产出,这些岩石在岩组中也往往是呈互层或夹层状产出的。从组成岩屑颗粒的大小可分为:砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩,岩屑成分以长石、石英或灰岩、砂岩或花岗岩碎屑为主,多为泥质、铁钙质胶结。分布于市区的西北部的煤系地层为中生代二叠系和石炭系海相沉积岩层,其岩性一般较单一,以灰岩为主,局部地段与煤层呈互层或夹层状产出,由于受断裂等构造的影响,在地下水的作用下,往往形成溶隙或溶洞等不良地质现象。分布于市区的北部地层为燕山期侵入花岗岩体。 本文着重讨论红层的风化程度等级的划分,花岗岩在垂直剖面上遵循标准风化规律(从未风化→微风化→中风化→强风化→全风化→风化土,按国标《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)规范(2009年版)表A.0.3划分,在此不作讨
岩石硬度划分
岩石硬度划分 岩石级别、坚固程度代表性岩石 Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他 各种特别坚固的岩石。(f=20) Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩,较坚固 的石英岩,最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15) Ⅲ坚固致密的花岗岩,很坚固的砂岩和石灰岩,石英矿 脉,坚固的砾岩,很坚固的铁矿石.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿,不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩,页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩,不坚固的砂岩和石灰岩,软砾 石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固
的页岩,致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ比较软软弱页岩,很软的石灰岩,白垩,盐岩,石膏, 无烟煤,破碎的砂岩和石质土壤.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤,破碎的页岩,粘结成块的砾石、碎石,坚固的煤,硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软致密粘土,较软的烟煤,坚固的冲击土层,粘土质土壤。(f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石,黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土,泥煤,软砂质土壤,湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂,山砾堆积,细砾石,松土,开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙,沼泽土壤,含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A 表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到,有些岩石不容易破坏,有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩,难于爆破,则它们的硬度也比较大,概括的
说就是比较坚固。因此,人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。 坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数,也叫普氏硬度系数f值)。坚固性系数f=R/100 (R单位kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。如:①极坚固岩石f=15~20(坚固的花岗岩,石灰岩,石英岩等)②坚硬岩石f=8 ~10(如不坚固的花岗岩,坚固的砂岩等)③中等坚固岩石f=4 ~6 (如普通砂岩,铁矿等)④不坚固岩石f=0.8~3 (如黄土、仅为0.3)矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质,但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩,拉伸,弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。(如抵抗锹,稿,机械碎破,炸药的综合作用力)。 岩石分类岩石可分三大类:1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩. 1、岩浆岩主要有:花岗岩,安山岩,闪长岩,流纹岩,玄武岩辉长岩等等. 2、