关于风化带的划分 -- 1

有人认为岩体风化带的划分应该是从上而下是由强到弱的排列规律，这对于非碳酸盐岩石一般来说这是对的，但是对于碳酸盐岩石来说这就不对了。

碳酸盐岩除了物理风化而外,由于其为可溶岩,化学风化--溶蚀风化表现则更为突出.碳酸盐岩中的石灰岩与白云岩的风化特征由于其沉积相的不同,又有明显的差别.这又是我另一个观点的核心---用沉积相与成岩作用去研究岩体工程.这个问题和成土作用研究是土体工程是岩土工程的两大核心问题,在适当时间我会发表意见并提供例证.成土作用是对土质地基而言;沉积相与成岩作用则是对岩质地基而言.但他们之间也存在着内在的联系,因为在前面我已说了,母岩的性质与所形成的土体性质密切相关.这两个问题的解决,将是岩土工程的革命性进步,所以我建议大家予以高度关注,如果你采纳了我的观点,我相信你会获益菲浅.我的说法是否有老王卖瓜之嫌?实践会给你最好的回答!我也诚挚地希望大家积极参加讨论.
由于我没有经济支持,在成土作用研究方面,虽然我有一整套研究思路,但最终我没有能力去系统地开展,只能在力所能及的范围内,做一些局部研究.而用沉积相与成岩作用去研究工程岩体,则得益于七八十年代我参予了相关的研究课题,并且在工程实践中进行了初步的应用,取得了可喜的初步成果,解决了一些工程疑难问题.如果有人或单位愿意给予经济支持与合作,我深信其成果的社会与学术意义远远大于投入.但现实是扭曲的,我的愿望只能留待后人去实现!
回到正题,还是来谈碳酸盐岩的风化带.
石灰岩由于是海相化学沉积物,其结晶颗粒往往很细,晶间胶结较好,孔隙度低,所以物理风化作用相对较慢,但又由于其溶解度低,所以其溶蚀风化作用也很明显,有时是很强烈.很多人认为石灰岩没有强风化带,这是一种误解。
白云岩是石灰岩白云化的成岩产物,也就是没有原生的白云岩.白云岩都是由石灰岩演化而成的.石灰岩在白云化作用中产生的孔隙度常大于15%.所以其强风化带表现明显。
以上两种岩石由于岩性差异,在风化作用的表现上也有不同.但由于他们都是可溶岩,溶蚀风化作用成为岩石风化的主要作用,又由于溶蚀风化作用与岩石里的层、节理裂隙密切相关,在他们的强风化带里,溶蚀风化表现突出,溶蚀孔裂隙发育,其中往往充填有粘土,在我们这里钻工一般叫土夹石.但如果用规范里的风化带划分标准去衡量则行不通,因为在强风化带里没有溶蚀风化的岩石仍然很坚硬。
在岩体的中微风化带甚至是未风化岩体中,由于有溶蚀洞隙的存在,仍然有强风化产物.按我的话说:在强风化带里有中微风化岩石,而在中微风化带甚至是未风化岩体中,也会有强风化岩体.也就是各种不同风化程度的岩体往往是互相包容,互相穿插的.由于从上而下不能按从强到弱的规律来划分岩体,于是有人提出了用岩体单元来划分岩体的意见,当初几乎成了地方性规范,在贵州省风行了一段时间.目前仍然采用这一办法的人已经很少,原因在于要合理准确的划分,仅靠以工程钻探为主的勘察手段几乎是无法实现的,何况勘察周期很短,根本没有时间去做这方面的详细工作。

蓝图岩土

2010-12-23 22:08

1、碎屑岩（砂岩）、泥质岩及碳酸盐岩是沉积岩的三大岩类。他们由于组成岩石的矿物不同（与沉积相有关），经过的成岩后生作用不同，具有不同的岩石性质，在表生成岩阶段，经历的风化（成岩）环境和风化（成岩）作用不同，其风化产物也不同，也就是风化带的表现与划分也不同，很难用一个统一的标准去界定。在《岩土工程勘察规范》表A.0.3给出了一个风化程度的大致划分标准,虽然看来比较简单,但要完全理解和运用,却需要一定水平。各位要仔细研读并弄懂。总的来说是岩石经过物理（机械）风化及化学风化以后岩石所产生的变化和变化程度去划分。但要知道，风化带之间是一个渐变的过渡关系，而没有一个明确的界线。 -vXX u;frt
2、《岩土工程勘察规范》表A.0.3给出的岩石风化特征包含以下几个方面：机械破碎程度；节理裂隙的发育程度及充填物（次生矿物和渲染，如方解石、铁质、泥质）；岩石颜色的变化程度；矿物成分的变化等。对于碳酸盐岩来说还应加一个溶蚀发育程度及对岩体的破坏程度，具体来说就是溶蚀孔、洞、缝的多少及规模。 3|Q:tt'|#
3、泥质岩是由粒度小于0.0039毫米的十几种粘土矿物组成,由于其化学成分相对比较稳定和粒度小等原因,其风风作用以机械破碎为主,所以在其形成的粘土中常常混有泥质岩土化程度不同的的残块和碎屑,影响了土体的均匀性.我认为其风化程度的划分,可以以其破碎程度和土化程度为标准,但在这里我无法给你具体的意见,因为泥质岩有很多种,他们的风化特征各异。 \e5bxc
4、可以用《岩土工程勘察规范》表A.0.3给出的岩石风化特征及我上面说的溶蚀发育程度及对岩体的破坏程度去进行石灰岩风化程度的划分。

蓝图岩土

2010-12-23 22:11

首先，从工程实践中，不管用风化分带还是岩体质量分类，地质工程师一般都能比较好地把工程地质问题解决好，如岩石基础开挖深度控制、削坡放坡、边坡支护、洞室支护等。
      有人认为风化带的定义和岩溶带、断层带、破碎带、剪切带等有明显区别，尽管后者往往是岩体的软弱部位，容易产生风化剥蚀和受地下水影响，发生物理、化学等作用。浅部或暴露于大气或地表水下部分可以风化，沿连通性好的不连续结构面发生风化，到一定深度，都可以理解。但深部，没有明显的受气温、水温变化的影响、本身物理性质变化很微弱，风化作用也是理论上存在，而实际上很微弱。
当然，沿裂隙发生溶蚀形成溶洞是另外一个过程，不一定都要伴随风化作用，溶蚀作用使裂隙间距增加、连通性增加。可以找到溶洞发育于II、III类岩体里或微风化岩石里；而风化作用结果主要是因为水、气和温度变化等使岩石结构发生变化[颗粒胶结强度等]，而强度降低的过程。
    难以理解的是：如果是300米水平岩石盖层，都是微风化，而在其下会突然出现强风化岩石，其形成机理是什么？但我会理解沿不连续结构面附近比普通岩石风化带厚度和深度要大一些。

蓝图岩土

2010-12-23 22:14

1、虽然对于风化带的划分在规范里给出了原则性的意见，但在实际运用中则是五花八门，仁者见仁，智者见智，还有不少人是稀里糊涂乱划一气。例如我前面提到的，我在勘察资料中发现很多人在石灰岩地层中没有划分强风化带，在上面网友的提问里也说：我们公司做水泥厂勘察，石灰岩都定了微风化。假如我们同时让十个人去对同一个场地的岩层（特别是碳酸岩地层）进行风化带的划分，我敢说起码会出现五种以上的不同划分模式。
2、为甚麽在风化带的划分上会出现混乱现象？根源在于一些岩土工作者地质知识的贫乏。当然主要责任不在于他们，而在于我们的传统岩土教育。虽然传统的岩土教育也要教授地质知识，但仅限于一些简单的概念，而且一到工程实践中，连这些简单的概念往往也被忽略了。我遇到不少岩土专业的毕业生，在工作3、5年之后，还不会正确地测量岩层产状，很多岩石都不认识，甚至连方位角与方向角的概念都分不清，不知东西南北。我经常听到一种奇谈怪论：我不管他是甚麽岩石，我要的是地基承载力。也就是我是搞建筑工程的，可以不管甚麽地质原则，只要工程原则就够了。这种本末倒置的思想方法并不个别，如果你连地质现象都搞不清，又如何去实现你的工程原则呢？这种言论我甚至在一位毕业工作多年的博士生、现在已是硕导的先生那里听到过。我曾碰到过一位总工程师，由于地质知识的贫乏，在一个岩层产出十分正常的场地上，错把溶塌角砾岩当做断层角砾岩，而得出场地有大断层通过的错误结论。也是一个天大的笑话。
3、我认为要搞好岩土工程，必需具备足够的地质知识，例如结晶学与矿物学、岩石学、沉积相和成岩作用、成土作用、构造地质学、地史学等等。如果是在岩溶地区工作，那麽还要学习岩溶学。就以ljmtidilgw提出的岩溶地区的风化带问题而论，以贵州为例来进一步讨论岩层风化问题。根据我单位的研究成果，在地史上贵州经历了两次强烈的构造运动，一次是加里东旋回末期的广西运动，在那次运动中，贵州地壳一直抬升到早二叠世早期，造成早期沉积的下古生代地层被剥蚀掉152849立方公里，剥蚀幅度达29%。自然在下古生代地层中也形成了各种风化带和碳酸盐地层的溶蚀作用，而这些地层如果没有在后来的构造运动上升中被暴露出来，而是被下古生代以后的沉积地层所覆盖，他们就深埋在地下，那麽这些风化带与溶蚀现象也就会在地下深部见到。自燕山旋回末期的四川运动开始，贵州又经历了第二次的地壳上升剥蚀，形成了贵州高原地貌。这一次被剥蚀掉的岩层体积是644319立方公里。还有一个事实是，在地壳的上升时期伴随着河床向下切割，地下水垂直渗透强烈，岩溶与风化作用也表现为垂直发育的特征。随着地壳的不断上升剥蚀，风化作用和溶蚀作用也就会不断地进行。岩溶也是风化的一种表现，在岩溶洞隙的周围，往往都有强风化岩体存在，这些强风化岩体将来很可能也会演变为岩溶洞隙。有勘探资料表明，贵阳市已知的岩溶发育深度在300米以上。我在研究深岩溶时，研究了我们在贵州打的一口深达4000余米的钻井，发现其中的碳酸盐岩都有岩溶现象，只不过深部的岩溶发育程度远不及浅部。已故的岩溶学家周成杰先生曾计划和我一起开展深岩溶的研究课题，揭开深岩溶发育的原理和特征，同时也会触及岩体风化的问题，可惜的是由于他的不幸病故而未能实现。
      建议岩土工作者，尽可能多的学习和掌握地质理论知识，让你们的工作能力上到一个新的台阶，取得更大的成就。

蓝图岩土

2010-12-23 22:19

风化作用的概念：
       岩石在各种风化营力作用下，所发生的物理和化学变化的过程称为岩石风化)。它包括岩石所感受的风化作用及其所产生的结果两个方面。与其它动力地质作用相比较，引起岩石风化的营力很多，但主要的是太阳热能、水溶液(地表、地下及空气中的水)、空气(02及C02等)及生物有机体等。按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同，风化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。生物风化既有物理的也有化学的作用。因此，风化作用主要是物理风化和化学风化两种。
　（1）物理风化是由于温度的变化(特别是昼夜的温变)、水的冻融、干湿交替、盐类结晶、矿物水化和植物根劈等作用下所产生的应力，引起岩石的机械破碎，而不伴随化学成分和矿物成分的显著变化，其结果既破坏了岩石的结构构造，降低了岩石的强度，又为化学风化打开了方便之门。这种作用主要发生在干寒地区，如我国北方、西北的干旱寒冷及高山寒冷地区，岩石的风化深度较小，一般小于10m。
　（2）化学风化：岩石在氧、水溶液及有机体等作用下所发生的一系列复杂的化学反应，引起其结构构造、矿物成分和化学成分发生变化的过程，称为化学风化。其实质是原岩中较活泼的元素发生迁移，较稳定的元素残留原地，原生矿物不断变异，与新环境相适应的次生矿物不断形成的过程。在风化过程中，化学反应的方式较复杂，有氧化、还原、溶解、结晶、水化，水解、碳酸化、硫酸化、去碳、中和等作用。在自然界中，化学风化是多种方式综合作用的结果，其中以水化、溶解、水解和氧化作用最为常见。化学风化多以水为介质，其影响深度与地下水的循环交替条件极为密切。岩石一般风化深度为数十米，大者可达100余米，因而工程上的实际意义也较大。
    （3）风化作用的后果
　　遭受风化的岩石圈表层叫做风化壳(weathered crust)，它是原岩在一定的地质历史时期各种因索综合作用的产物。
　　风化岩石与原岩比较，已产生了一系列的变化，从工程地质观点出发，这些变化主要表现在以下几个方面：
　　(a)岩体的结构构造发生变化，即其完整性遭到削弱和破坏风化作用不仅使岩体原有裂隙扩大，还形成新的风化裂隙，同时因活动性元素的迁移，使原岩孔隙增大。总之，岩石风化后其空隙性增大，块度变小，原岩破碎成块石、碎石、砂粒，粉粒及粘粒。这种变化使原岩的结晶联结削弱以致丧失，成为水胶联结甚至无联结状态，使完整性较好、坚固性较高的岩体，变成破碎松软、性质易变的土体。
   　(b)岩石的矿物成分和化学成分发生变化风化过程中，原岩中的矿物逐渐解体变异，活动性较强的元素不断随水迁移流失；同时，由于风化营力所携带的新元素的参与，形成了新的次生矿物。如绿泥石，绢云母等鳞片状矿物，细分散的高岭石，蒙脱石，水云母等粘士矿物，铁、铝、硅的氧化物或氢氧化物。这些次生矿物不仅在晶系特点、晶粒大小、结晶程度均与原生矿物不同，而且还增加了水及有机组分。
　　(c)岩石的工程地质性质恶化　岩石风化后，由于岩石的矿物成分、化学成分和结构构造发生变化，而导致岩石工程地质性质上的一系列变化。如力学强度降低，压缩性可以从基本不可压缩的基岩，变为压缩性颇大的粘性土；透水性发生畸变，在完整风化剖面上，遭受中等风化的岩石其渗透系数比下伏新鲜岩石成倍增加；表层遭受强烈风化的岩石，其渗透系数又降低；岩石彻底风化后所形成的次生矿物，其抗水性降低，亲水性增高，对水的敏感性加大，易于崩解、膨胀和软化。
      总之，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。
    （4）研究风化作用的工程意义
　　实践证明，岩石风化是地壳表层大陆化时期较为普遍的动力地质作用，它与工程选址布局、岩(土)体稳定、地基处理、施工方法、施工期限、工程造价等关系极为密切。当在岩石风化强烈、风化深度较大的地区建筑大型工程(如高坝)时，不得不采取大量的挖方措施，清除(部分或全部)风化岩石，将大坝基础置于稳定可靠的基岩之上，或者进行加固或防渗处理。这样必然大大增加造价，又延误工期。有时采取降低工程设计规模，以便与地基状态相适应。如安徽省青弋江陈村水库，其坝基为志留系砂页岩，原拟100m高的混凝土重力坝建在新鲜岩石之上。后因风化壳很厚，开挖及回填工程均较大，经方案的技术，经济比较后，将坝高降低到75m，并以风化岩石为坝基。许多道路及露天矿采坑边坡变形破坏往往与岩石风化有关。如河北省迁安县大石河露天铁矿采坑，由黑云母斜长片麻岩组成，采矿过程中发生多处边坡崩滑，其中规模较大、变形体高达20m以上者，多为强烈风化岩石。在某些花岗岩地区修建地下洞室时，因对岩石风化估计不足而发生洞口坍塌，造成人身事故，又延误工期。风化也使某些作为建筑材料的岩石适用性下降。所以，在工程地质勘察中，岩石风化的研究常是重要的课题之一。
　　为工程建设而进行的岩石风化工程地质研究的目的有以下几点；①根据岩石风化的程度及其空间分布，选择最适于修建建筑物的位址，对各种工程建筑物进行合理布局；②根据风化岩石的物理力学性质与建筑物类型、等级、荷载性质及大小的适应性，确定地基中需要挖除的风化岩石的厚度，即确定合理的建基面高程；③根据岩石风化速度、风化程度及各风化带岩石的物理力学性质，确定基坑、路堑、船闸及露天矿采坑合理的稳定边坡角；④根据风化产物的特性(破碎程度、坚固性等)及场地工程地质条件，选择地下洞室施工开挖的设备和方法，确定对已风化岩石的处理措施；⑤根据岩石风化速度、风化营力、风化作用类型及影响岩石风化的因素等，确定基坑、路堑保持开敞状态的安全期限，选择防止岩石风化的措施。

蓝图岩土

2010-12-23 22:39

        一、由于本人为岩土论坛实习生，对岩土论坛的发帖规律掌握地不够熟练，导致前面两幅帖子重复发表的现象。

        二、本人发表的帖子《关于风化带的划分》的主要内容为国内岩土界专家的论著，在这里只是经过蓝图岩土的编辑。

        三、对《关于风化带的划分》主要内容的总结如下：
        1、我基本在北方工作，确实看来风化和岩溶地区差异的确很大，特别是南北差异。深部风化带的存在，如几十米甚至上百米，看来主要和以下成因有关：
     （1）和化学风化和深部溶蚀有关
     （2）和古风化壳的再成岩作用有关
       ......

       2、目前在有关资料中关于风化作用的解释不但忽略了碳酸盐的溶解问题，也忽略了一些其他问题。例如硅酸盐的溶解问题。关于这个问题在2005年的一次全国工程地质学术会议上发表时，反映强烈。此文将由某专业刊物刊出。

       3、有关问题：
     （１）＂认为岩体风化带的划分应该是从上而下是由强到弱的排列规律＂这种观点其实无论＂对于碳酸盐岩石＂还是＂对于非碳酸盐岩石＂来说作为一总体规律这是对的，但是如果把它绝对化就都是不对的；
    （２）不同岩石抗风化能力强弱各不相同，如石英岩显然比一般的岩石抗风化能力强；岩石成岩作用及其在成岩之后经受的地质作用各不相同，使得即使是同一种岩石在不同地区甚至在相邻地区会表现出不同的力学特性，就风化程度而言，如果是均质土则上述规律无疑是正确的，但如果抗风化能力强的硬质下夹有一层易风化的软岩，又如果岩层中夹有深大断层，其风化特征如何我想大家都不会不清楚；
    （３）岩土工程专业毕竟不是地质专业，不可能系统地学习构造地质学、地史学等连地质学专业的人都感觉头痛的知识；而地质学专业的人员也有许多知识不如岩土工程专业的人员，如：结构设计、力学知识等，当然如果能都掌握肯定不是坏事，但显然不是件易事！

       4、总结：全强风化都是比较用肉眼好鉴别的！关键是有的岩石的弱风化和新鲜岩体的界限难以很准确的来划分！涉及到大型的水利工程，建基面的可利用高程就比较重要了，可利用面的提高可以为甲方节约很多钱，也是优化设计很值得研究的一个方向。一般用室内物理力学性质试验和开挖后声波测试来比较，再结合规范和工程实例进行划分。我们重视的一般是风化界面的位置，而不去研究风化到底是怎么行成的，只要各风化界面找准确了。对工程而言就知道怎么利用、处理。至于涉及到断层带风化，局部风化槽囊，在新鲜岩石中也是比较常见的，一般是物理和化学综合作用的结果。这些在工程中比较常见，也有常规的很容易就处理的方法。

       5、以上观点，尚不全面，积极欢迎大家给予指导。

cjz06	2010-12-24 09:30
学习一下。

changjun5184	2010-12-24 20:00
收藏了，不忘感谢楼主共享

孤月寒	2011-01-15 22:39
有点深奥阿，楼主的观点基本赞同

2wangyu	2011-01-18 09:27
有一个赞一个。

zxw254370912	2011-02-25 16:59
楼主将的不错啊，值得学习

weibingsi	2011-02-27 13:12
受教育了，，值得学习

gordy	2011-04-01 19:15
受教育了，，值得学习

lear2008	2011-05-23 10:58
学习了，谢谢楼主。

910cool	2011-07-20 17:24

qqhi2006	2011-07-27 17:15
说得很不错。

kidman08	2011-08-04 11:01
不错，不错，很强大！

伊蓝语风	2011-08-30 10:03
最近刚好有个关于白云岩差异风化的课题，学习一下，感谢楼主！想找出一个实践中相对简单点的规律，希望指教！

guren83	2011-08-31 10:16
不错，说的很详细

164985686	2011-09-15 00:24

figoryh	2011-10-20 00:38
来学习学习！

dyshan	2011-12-09 15:47
赞受益匪浅要多近论坛学习啊

水易	2012-03-09 11:10
呵呵呵呵呵呵

huangjian@tj	2013-01-10 22:50
原来还可以这样划分的，先学习学习了！

hhxp8707	2016-09-09 17:14
学习一下，确实是工作中不容易做好的环节

hygsxy	2016-10-21 12:30
收藏了，不忘感谢楼主共享

mfrjl	2019-07-31 11:25
现正在研究这个风化带问题，楼主的知识让我学到了许多，受教了。

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