关于风化作用的一些问题

关于风化作用的一些问题
许多岩土工作者对于岩土工程的各个方面都缺少基本的理论知识和正确概念，这样的例子在论坛里俯拾皆是，在一些学术论文和专著中我们也不难发现，这样的现状实在令人堪忧！很多人对于风化作用同样缺乏基本的正确概念。
1、风化作用其实是沉积岩石形成的前期阶段，即沉积物源的形成阶段。从岩土工程的角度出发，我认为应该用沉积岩石学（沉积相和成岩作用）的观点去认识和分析岩石工程，用成土作用的观点去认识和分析土体工程。
风化作用其实就是成土作用（成土作用就是研究岩石如何风化变成土体，以及变成土体以后经历的种种作用，这些作用的结果决定了土体的工程性能。）
2、造成风化作用的因素是:物理作用、化学作用和生物作用以及成土母质-岩石岩性。由此不难看出，决定风化作用的基本因素那就是气候和岩性。我要特别提醒大家注意：不同的自然地理条件，形成的风化作用产物(成土作用产物-土体)不同。例如同一种岩性的岩石，在沙漠的炎热、干燥环境下风化形成的只能是沙土，不可能是粘土类土体；同样在温暖潮湿的环境下，风化形成的是粘土类物质，而不可能是沙土。
3、在岩土工程勘察规范中对于风化带的划分给出了两个原则条件：岩石的风化变质（岩性的变化，主要是化学风化作用）和岩体的完整性破坏（主要是物理风化作用）。但是在工程实践中如何去正确掌握，那就比较困难，是只要其中一个条件满足就可以，还是两个条件都必须满足？我认为，只要其中一个条件满足就可以。例如，在潮湿多水的条件下碳酸盐岩的全风化岩体，其风化作用主要是岩质的变化（以化学风化为主，后面还要专题讲述），而岩体的完整性变化不大甚至基本没有变化；相反，石灰岩的风化往往表现在岩体完整性的破坏，而岩质基本变化不大。岩石的岩性是决定其风化形式和风化产物的重要因素。碳酸盐类岩石由于其化学离子的不稳定性、孔隙性和易溶性、坚硬性，其风化作用往往以化学风化作用为主；泥质类岩石，由于其化学离子的稳定性、不透水性和软弱性，其风化作用往往以物理风化为主。


照片一  石灰岩强风化带-岩质变化不大，岩体完整性破坏
4、全风化：什么是全风化？我们在规范中、教材中都找不到答案。全风化是岩石成土作用的初期产物，岩石经过风化成土作用（化学风化作用），其基本岩性已产生了变质，而岩体完整性仍基本保持不变，在全风化岩体中，其原岩的结构构造仍然保持不变，清晰可见。也就是原来的岩层在原地经过化学风化作用（化学离子流失和离子交换）,已经土化（有人称为半土半岩），失去了原岩的基本工程特性。（见照片二）


照片二   白云岩全风化岩体
5、某些岩石其岩性结构本来就是很破碎或者呈半土状，这样的岩石是否判定为强风化？在判定岩层的风化程度时，不能死搬硬套风化作用的变质和完整性两个条件。例如我在基岩顶面以下30多米处曾见过一种白云质泥岩，应该属于微风化岩体，但岩石呈土状，类似于软塑状态的土体，显然不能将其划分为“强风化岩体”;又如页岩，其本身结构就成叶片状，岩体破碎，我们也不能由于岩体破碎就将其定为强风化。如下图：


照片三  中风化泥页岩
6、风化作用一定是由上而下，由外向里减弱的，因此在中风化岩层中就不会有强风化层。错！一般来说，风化作用是由上而下，由外向里减弱的，但你不要忘记，决定风化作用及其产物的，岩层本身岩性也是主要因素，因此，在某些条件下风化作用是由里向外的，例如岩溶作用；在某些条件下，中风化层中也可以夹有强风化层。例如下图：


照片四   中风化泥质白云岩中夹强风化白云岩（黄色）


照片五    中风化泥质白云岩中所夹强风化白云岩的岩心


照片六  石灰岩中风化岩体中包含的强风化岩体

风化带的划分要结合环境条件和岩性因素综合分析确定，不能死搬硬套，也不能偏颇。由于决定风化作用程度的因素诸多，风化带在岩体中的分布是十分复杂多变的，并没有一条整齐、清晰的界面，我们只是为了方便，在剖面图中画出一条理想的界线，对这一点，我们必须要有清醒的认识，否则在工程实践中容易犯错误。


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以上是两个工地的照片，两个工地直线相距500m，同属于C1y地层，第1、2张照片看基坑及侧壁均为强风化硅质岩，从基坑旁地形可知，基坑顶面原始地面大约挖走了6m，既从原地面以下6m到强风化层；后面3张为同一钻孔的，孔深27m，但从岩心看是乎只能勉强定为全风化，风化深度差异如此大的原因是什么？（注钻孔采用普通单管钻进，清水钻进一段，然后干钻一段，做重型动力触探，原始锤数一般在21-50锤，少量在8-14锤）

   另外对于硅质岩的风化划分，野外如何鉴定？残积土-----黄色以粘土为主；全风化-----土夹碎石，看不清薄层理；强风化-----能看出层理，但岩石色彩偏黄色、红色？？？？

wei3248684 发表于 2017-12-9 19:10
以上是两个工地的照片，两个工地直线相距500m，同属于C1y地层，第1、2张照片看基坑及侧壁均为强风化硅质岩 ...

我觉得你对全风化的理解有偏差，所谓全风化阶段的产物，是岩石成土作用的最后阶段，其属性仍然属于岩石，即岩石的‘全风化’必须具有以下几个条件：
1、赋存于原生岩体部位，与下伏强风化、中风化岩体呈连续分布，地层层位不发生变化；
2、全风化岩体保留原岩体的基本结构构造特征，如层理、节理等；
3、岩体以质变为主，岩体的完整性不发生巨变；
4、岩体和土体存在本质上的差别，一旦在地层中出现土体，那么，该地层已经不再属于岩体，而应属于土体。
因此，全风化岩层的产生与原岩岩性有不可分割的内在联系，不是所有的岩石都能形成全风化岩体
所以我个人认为，你所提供的地层不属于全风化岩体，应该划归土体。同时根据我的经验，硅质岩由于其岩性的关系，不可能形成全风化岩体，而是在强风化阶段以后，如果继续风化，就形成了粗粒混合土。