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工程地质勘察中关于岩石风化程度的识别及判定方法

发布时间:2022-03-01 08:39:33 浏览数:


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(中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院,黑龙江 哈尔滨 150000)

摘要:岩石风化程度的识别与判定是工程地质勘察中的一项重要工作,其直接关系着工程基础面高程选择的合理性以及工程环境与材料利用的有效性,因此在实际工程地质勘察中应当采取有效方式准确识别岩石风化程度,并加以准确判定,从而推进工程地质勘察工作的有序开展。本文就此进行简要分析,仅供相关人员参考。

关键词:工程地质勘察;岩石风化程度;识别;判定

岩石在风化作用下往往会形成无方向性且不规则发育的风化裂隙,岩石内部矿物成分发生一定转变,并且岩石风化状态下往往呈现出一定的阶段性特征,由此可以判定岩石风化程度,进一步为工程地质勘察工作的有序开展打下良好的基础。因此在工程地质勘察工作中,加大力度探讨岩石风化程度的识别及判定方法,对于围岩稳定性以及边坡工程的安全性都具有重要意义。

1 工程地质勘察中岩石风化程度识别与判定的特殊性

岩石风化程度的识别及判定大多以工程地质定性评价方法为主要依据,在准确把握岩石结构、矿物成分、压实破碎成都以及掘进的难易程度等开展综合分析,就岩石风化程度相关物理力学性质指标开展定性和定量分析,以准确把握岩石风化程度。当前工程地质勘察工作中,岩石风化程度的识别与判定仍具有一定特殊性,需要以定性描述与定量指标相结合的方法,通过对定性资料进行分析研究,开展定量化统计,进而建立岩石风化程度划分判据,以便准确把握岩石風化程度以及岩石风化后的质量变化,保证工程地质勘察中岩石风化程度识别与判定的准确性和可靠性。

2 岩石矿物成分和微观结构构造变化的判别指标

2.1岩石薄片显微镜下分析

在风化作用下,岩石往往呈现出一定的微观特征,并且这种特征与原岩存在一定差异,主要体现在微观结构构造与微观裂隙发育特征、矿物粘土化等,在准确把握岩石风化后的微观特征后,能够在工程地质勘察中准确识别并判定岩石的风化程度。

就显微裂隙的发育状况以及次生充填特点来看,微裂隙呈现不规则发育的特征,无方向性,极易被氧化铁充填,在工程地质勘察工作中对岩石风化程度进行识别和判定时,可以将风化裂隙看作是岩石风化程度的重要指标。在风化作用下,岩石的裂隙和构造断裂产生的细微裂隙在形成原因上有所不同,强风化带岩样的裂隙密集程度高,呈网状或树枝状,易被红褐色氧化铁填充;弱风化带岩石在风化作用下所形成的裂隙密集程度较低,发育交叉,局部被氧化铁填充。而在微风化带,岩石在风化作用下所形成的裂隙具有一定特殊性,一般情况下构造断裂产生的细微裂隙往往被次生石英及方解石充填。

就长石的次生蚀变性来看,钾长石在风化作用下往往会分解为粘土类次生矿物。在工程地质勘察中,长石的次生变化往往通过次生蚀变率显示出来,这就需要在岩石风化程度识别与判定的过程中对标本薄片中风化长石的面积和厚薄度进行估计,以长石表面的明暗程度、红褐色调的变化以及正交偏光镜的光学特性作为主要分析依据,准确把握长石风化厚度。将岩石风化程度划分为5个级别。

2.2粘土矿物的X衍射分析和差热分析

岩石经过化学风化作用,其矿物成分发生变化,将形成各种新的次生矿物。其中粘土矿物发育的特征是岩石风化程度划分的重要标志。岩石的主要成岩矿物在风化过程中往往表现出阶段性,即主要的硅酸盐矿物经风化后,要逐步地向最终的稳定矿物转化。这一转化过程,要经历很长的时间并通过一系列中间阶段的过渡性矿物来实现。这些不同的风化阶段,反映了岩石的不同风化程度。因此,可以依据风化作用转变阶段及粘土矿物成分划分岩石的风化程度。

3 熟化度

所谓熟化度,是指岩石次生蚀变程度的具体指标,岩石的风化程度主要依靠定量得以反映。熟化度的形成,以岩石表面矿物蚀变等级、蚀变矿物分散度以及蚀变部分占全部岩石表面积百分比为主要因素得以确定。熟化度表达式见公式1。

公式1:

其中,以S表示熟化度,主要反映出岩石风化程度以及质量,其范围在1.0-2.0之间,S值能够在一定程度上反映出岩石风化程度,一般S值越大,表示岩石风化程度越深。A为蚀变矿物的蚀变程度系统,主要分为5个等级,取值范围在1.0-2.0之间。Pi为统计面上矿物的面积百分比,其中矿物的蚀变等级有所不同。Μ表示蚀变矿物分布的不均匀系数,一般情况下,蚀变均匀则μ值为1.0,蚀变不均则μ值为1.10,蚀变中等则μ值表示为1.05。基于此,对岩石风化程度进行分级,如表1所示。

通过以上分析可知,熟化度在一定程度上反映出在风化作用下岩石的质量变化情况,基于此能够对岩石的风化程度进行准确识别与判定,从而推进工程地质勘察工作的规范有序开展。

结束语:总的来说,在工程地质勘察中,岩石中围观结构与矿物成分变化情况是识别与判定岩石风化程度的重要考量因素,基于此建立岩石风化程度划分判据并开展定量统计分析,便于工程地质勘察人员准确把握岩石物理力学性质指标间的相关性,科学预报风化岩特征,进而为工程地质勘察工作的规范化开展提供可靠的支持。

参考文献

[1] 陈光 关于如何正确划分岩石风化程度等级的探讨[J]. 《科技与企业》, 2014(7):153-154

[2] 傅洪金 岩石风化程度的划分方法探讨[J]. 《福建交通科技》, 2014(5):66-68

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