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[原创]再谈风化作用及全风化岩体 [复制链接]

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                   再谈风化作用及全风化岩体 4utwcXL  
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过去笔者曾就岩石的风化作用发表过一些意见,这次本想进一步比较全面、系统的表述,发,但是动起笔来以后才发现这是一个很大的题目,一篇论文的容量可能也不够,目前我还没有足够的时间和精力去完成。于是不得不改辕易辙,写成一篇随笔的东西。 4Px|:7~wT8  
一、岩石的风化作用过程,其实就是成土作用的阶段也就是岩石转化为土体的阶段。 u|IS7>Sm  
1、岩石的风化作用。岩石的风化作用归纳起来就是物理风化和化学风化两种。有人添加了一个 “生物风化”,我觉得有点画蛇添足,因为生物对于岩石的风化作用不外乎也是体现在物理风化和化学风化两个方面。 WZ ?>F  
岩石的风化作用是自然界岩石(成土作用)土体岩石(成岩作用循环作用中的一个阶段(过程)。德国土壤学家费斯克和前苏联土壤学家威廉士等早在100多年前就树立了这个观点,但直到100多年以后的今天,岩土工程界还没有认识和树立这一观点,岩土工程学科的落后状况可见一斑。 <MG&3L.[  
2、岩石的风化作用进程及其产物,主要取决于岩石性质和风化环境、还有地质构造因素。也就是说,在岩石的风化作用中是以物理风化为主还是以化学风化作用为主,这就取决于岩石的风化环境,不能一概而论。 n! 5(Z5=  
        我们要注意,相同岩石在不同的风化环境下,会有不同的风化进程和不同的风化产物。这是我们在岩土工作中往往容易忽视的问题,错误地认为相同的岩石在任何风化环境下都会产生相同的风化产物。 ?QffSSj[s  
3、风化程度的划分。风化程度的划分在各种规范上都有规定。虽然风化作用在岩土工程中具有比较重要的意义,但是由于一些众所周知的原因和理论基础的错误,基础理论研究偏离了正确的方向或者被忽视,岩石风化作用的研究没有得到有效的进行,至今拿不出一套正确、完整、有效,具有较强可操作性的,岩土工程自己的风化作用理论和技术方法的研究成果。导致这些规定一般都缺少可操作性,有的观点或方法甚至是错误的,让我们在工程实践中莫衷一是,或者被误导。 Ti)Me-g  
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在《岩土工程勘察规范》(GB 5002120012009年版)中,主要根据野外鉴定特征和风化因数、波速比规范规定用波速比(笔者把这视为完整性系数”)和风化系数来作为判断岩石风化程度的度量指标,不但偏颇而且缺乏可操作性 B0|W  
3.1在今天勘察工程单价极不合理的条件下,有几个工程有资金去做这些测试? R /" f  
3.2这些指标本身也不严谨,例如某风化地层厚度低于10cm,如何做孔内波速测试?强风化和全风化岩石能够采到样品去做饱和单轴抗压试验吗?又如以化学风化为主形成的全、强风化岩体其波速比并不低。 j=T8 b  
3.3上面的两个指标我们是否都要遵守?如果两个指标之间出现矛盾我们应该如何办? `l'T/F \  
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总之没有一套科学的、完整的、具有实际可操作性的标准和技术方法。 "|I.j)  
对于在实际执行中可能要遇到的种种现实问题,规范的编制者们没有时间,也没有条件去作详细的考虑。他们往往习惯于把所遇到的烫手山芋扔给我们。 ZMlBd}H  
同时他们也给我们指点了一些“野外特征”,也就是依靠“经验”去判断岩体的风化程度,“经验”是岩土工程目前解决问题的一大法宝,也是我们目前唯一好使的工作方法。但是我要提醒大家的是,自然界的岩石和风化环境是极其复杂的,这些“经验”有的也是不严谨甚至是错误的。我们在使用这些“经验”的时候往往也会遇到一些问题,出现仁者见仁,智者见智的现象也就不足为奇了。 v\|jkzR5Y  
二、在目前岩土工程故步自封,缺乏先进的的系统理论和技术方法研究的情况下,依靠经验判断也就成了我们唯一“可用”的法宝。很遗憾,由于笔者的经验有限,很想但是没有条件去对岩石的风化作用进行研究,所以也无法给大家提供更多、更好的方法,只能给大家提供一些参考性的建议。 c! kr BS  
1、在各种不同的沉积环境和成岩作用条件下生成的岩石是很复杂的,哪怕是同一种类的岩石,岩性差异也是很大的,再加上千变万化的风化环境,产生的风化产物是极其丰富多彩的,虽然也有一些共性特征,但是很难有统一的标准或模式。对风化程度的判断和划分要根据工程现场情况灵活掌握,切忌生搬硬套或采用固定的模式。 7~+Fec`Ut*  
贵州在上世纪九十年代的岩土工程勘察实践中采用了一套既比较科学实用,又能比较正确、全面地反映场地岩土工程条件的“岩体单元划分”法,但是由于这种方法要求从业者必须具有相当的专业水平,并且需要花更多的时间和精力,在进入二十一世纪以后这种好方法就被市场所抛弃了,甚为可惜! F-zIzzb&O  
2、岩石的风化程度划分,一定要充分考虑岩石的实际性能和当地的风化环境条件,不能为固定的错误模式所束缚。 F% a&|X  
例如在砂岩在干旱炎热的条件下,只能形成沙土,不可能产生全风化产物。如下 eY#^vB  
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又如碳酸盐岩在湿热条件下脱硅富铝的红土土作用,荒漠化形成沙土或盐化土,风成黄土等等。3、由于岩石风化程度的划分主要依靠经验,这就与从业者的专业知识和水平密切相关,建议岩土工程技术人员不要只顾向钱看,还是应该努力学习和掌握地质学基本理论和相关的技术方法。 D+;4|7s+  
4、岩石的风化是一个漫长的渐变进程,在这个漫长进程的不同阶段,都会有不同特征的风化产物。但是不同的岩性和不同的风化环境又使风化作用的进程长短不同。所以岩石风化程度的划分不可能有一个统一的标准,在工程实践中可以灵活掌握,但是一定要有所依据,切忌胡乱臆断。在划分岩石的风化程度时充分考虑岩性和风化环境是根本立足点。三、在岩土工程中风化程度的划分有没有一个简单方便而又全面准确的定量方法?我的回答是:目前还没有。 Uf+y$n-  
我看到过一本专著《风化岩分带指标定量研究》,这本书片面地想从岩土工程的角度去研究风化岩石的分带指标,著者的出发点是好的,也是正确的。但遗憾的是他们的研究方法仍然犯了岩土工程故步自封的重大错误,脱离了科学圈的正确研究道路,刻意回避了结合地质学的正确研究方向,企图仅从岩土工程的狭隘角度去寻找出路,失败由此注定。同时他们的研究成果也根本没有实用性,不过倒是对有关研究工作提供了一些可贵的基础资料。我发现在岩土工程界几乎没有人去关注《土壤学》,其实土壤学的研究方向与岩土工程的成土作用研究是异曲同工的,尤其值得赞扬的是,土壤学的研究特别强调和重视与地质学的结合,甚至把土壤学视为地质学的一个分支。而我们自称地质学分支的”工程地质”,却反而远离了地质学的基本理论和研究成果、研究方法,把自己封闭在所谓的“力学行为”的怪圈里,打死都不出来。 E8Kk )7  
所以我特别建议大家关注土壤学的研究成果和技术方法。土壤学家的研究发现土壤图的轮廓和地质图的轮廓相似。由此可见岩土工程和岩石的风化作用与地质学是密不可分的,脱离地质学的基础去研究岩土工程,无异于盲人骑瞎马,这点已经为越来越多的事实强有力的证明。四、关于全风化岩体。 lz>00B<Z  
全风化岩体的认识和划分是在岩石风化程度划分中最令人头痛的问题,在笔者所见到的规范和著作中我们都找不到任何介绍或依据。为此笔者认为很有必要专门讨论这个问题。根据笔者的研究,全风化岩体的产生和存在是有一定的、比较严格的条件。1、全风化岩体是一定岩性的岩石,在一定的风化环境下的产物,并不是所有的岩石在所有的风化环境下都可以形成的产物。也就是说不是所有的岩石都会有全风化岩体出现。 w^8Q~ 3|7  
2、据笔者所掌握的资料,目前只有在掩埋的,湿热的、以化学风化为主的特定成土条件下的碳酸盐岩(白云岩和石灰岩)以及硅质岩才有可能能形成全风化岩石。请注意,碳酸盐岩和硅质岩离开了这个特定的风化环境,也不可能生成全风化岩体。3、全风化岩石在以往的工程实践中被一些岩土工作者表述为“土状”、“半岩半土”等等,这些表述都是不严谨的,不科学的。 !VIxEu^ke  
4、全风化岩石处于岩石成土作用的最后阶段,因此它具有一些土体的特性,也具有岩体的一些特性。例如在外表上呈土状,没有光泽,但是仍然保留了原岩体的大部分结构、构造和岩性特征,例如层理、节理、裂隙、生物遗迹等等。至于那种“风化程度越高,岩石中的风化节理越多,岩体越破碎”的说法是不完全的。5、全风化岩体与原岩体是连续分布的一个整体,没有脱离原岩岩体,有一定的规模,不是局部的现象。我要纠正一种错误的认识,那种把脱离了原岩体、产生了位移的全风化岩石也划分为全风化岩体是错误的。那种脱离了原岩体、产生了位移的全风化岩石,已经不属于岩体的范畴,应该归属于土体,例如碎石土、混合土。 PTe$dPB  
6、全风化岩体工程实例:6.1贵州省广顺县某白云岩全风化岩体。这些照片是由黄乐友注册岩土工程师所偶提供,在此特别表示感谢。 Eh;Ia6}  
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场地白云岩风化剖面 *0,*F~n  
注意:照片中的白色白云岩最后形成的是膨胀土,这在贵州一些地方时有出现,值得进一步研究。下面照片是该场地的强风化白云岩 =>PX~/o  
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以下是全风化白 N%:uOX8{  
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下面的照片是白云岩在由强风化到全风化过程中,风化程度由浅到深的不同阶段的产物。 ,t1s#*j\!q  
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下面是该场地白云岩形成的膨胀土和红粘土 )Knsy  
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生命不息,奋斗不止!
离线yuying1992

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只看该作者 1楼 发表于: 06-15
楼主的很多观点我是赞同的,比如在规范中关于风化程度的判定方法,在野外可操作性差。但是楼主关于“岩石-土体-岩石”未在岩土界形成共识,这点我是不赞同的。不过还是通过楼主的这篇随笔学到了很多东西,真的学习了。
离线smywlq

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只看该作者 2楼 发表于: 06-19
学习了,谢谢
离线葵花海

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只看该作者 3楼 发表于: 06-20
大赞楼主,身为非地质专业出身的勘察人表示规范的可操作性真的是太难了,说出了我的心声。
离线staringoion

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只看该作者 4楼 发表于: 06-25
回 葵花海 的帖子
葵花海:大赞楼主,身为非地质专业出身的勘察人表示规范的可操作性真的是太难了,说出了我的心声。 (2018-06-20 08:44)  _|wY[YJ[  
IYg3ve`x  
未必,地质出身的我,表示第四系的东西太难辨认了!尤其是下更和中更的!
我的世界大部分时间都是晴空,因为我没有低沉的时间
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