不同环境下凝灰岩石板的相对风化速度研究

岩石由于所处朝向、环境不同,岩石的风化剥落深度不完全相同。岩石风化的程度在某种程度上可用其风化速度来表示。作者利用精度较高的仪器,对位于浙江温岭新河镇的张元勋故居不同朝向所用凝灰岩石板进行了风化剥落深度量测,得出东西南北四个朝向的5个测区9块凝灰岩石板的平均风化剥落深度和最大风化剥落深度分别为1.56~6.86mm和3.48~20.49mm,并以此计算出平均和最大的相应风化速度分别为0.003594~0.015806mm/a和0.008018~0.047212mm/a。研究发现,朝西的石板风化速度最大,朝南的石板风化速度最小。结合被测对象现场温湿度、照度和紫外线辐射强弱的测量值及被遮挡情况分析,笔者认为岩石所处环境的不同造成了相同石板风化速度的差异。     

云冈石窟龙王庙沟风化砂岩风化深度与风化速度环境磁学无损探测

风化深度是石窟等石质文物稳定性、耐久性评价和保护方案制定的重要依据之一。本文在定性观察的基础上,利用环境磁学便携式磁化率仪对云冈石窟风化砂岩进行了现场风化程度无损探测,提出了云冈石窟片状风化砂岩风化程度定量分级标准,并探测了云冈石窟龙王庙沟西侧崖壁砂岩的风化深度。认为云冈石窟片状风化砂岩风化程度分为5级,云冈石窟片状风化砂岩在风化退质过程中磁化率值具有先升高后降低的特征。龙王庙沟西侧崖壁水平钻孔ZK3、ZK6处砂岩的风化深度分别为400mm和570mm,相应的风化速度为0.26350～0.26882mm/a和0.37549～0.38306mm/a,离沟口直线距离对此处砂岩的风化具有控制作用。风化的主要影响因素是武周山南崖壁的卸荷裂隙十分发育,它不仅导致石窟寺岩体边坡的失稳,也为水的入渗和渗流,石雕表面盐类的运移和积聚提供了良好的通道,更进一步加速了石雕文物的风化。建议对武周山南崖壁表面岩体进行防风化处理,并修建保护性窟檐以减小风化营力的作用。     

微环境对流纹岩风化速度的影响

 通过对位于浙江省衢州市南宗孔氏家庙中2个建造于1520年的流纹岩灯台的风化进行研究,不仅得出流纹岩在潮湿环境下的风化速度为0.4～9.7 mm/(100 a),而且发现不同灯台之间、同一灯台的不同部位之间以及同一灯台同一部位不同朝向之间的风化速度都有较大的差异。如：(1) 灯台1和2上圆盘上表面朝北向的风化速度分别为4.3和9.7 mm/(100 a),大于朝南向的风化速度,分别为基点(即未风化点)和2.1 mm/(100 a);而下圆鼓则恰恰相反：灯台1朝西南向和灯台2朝南向的风化速度则是其下圆鼓中最大的(分别为3.08和2.05 mm/(100 a))。据分析,造成这种差异的原因是灯台所处的微环境(如风、降水、太阳辐射等)的不同。(2) 与其他部位相比,两灯台上圆盘插烛孔的风化速度最小,其最大值为1.0 mm/(100 a)。这可能是因为插烛孔内常年积水而隔绝空气所致,可以通过采取改善石灯台风化环境的措施对其进行长期保护。     

滇中泥质粉砂岩崩解特性试验研究

为了研究滇中泥质粉砂岩的崩解特性,对不同风化程度的泥质粉砂岩进行了静态崩解试验、室内环境崩解试验和耐崩解试验。试验结果表明:岩石风化程度越高,崩解越剧烈;强风化状态的泥质粉砂岩在第四次循环后基本崩解完全,耐崩解系数Id2为46.2～61.8;弱风化和微风化泥质粉砂岩在第二、第三次循环崩解开始加剧,耐崩解系数Id2分别为61.1～73.6和79.5～85.4;崩解物以0.5～2mm和小于0.25mm颗粒物为主。泥质粉砂岩的崩解是由岩石浸水膨胀、胶结物溶解和干湿循环产生的拉应力与张应力共同引起的。     

娄衡高速公路白垩系泥质粉砂岩崩解特性研究

为了研究娄衡高速公路白垩系泥质粉砂岩的崩解特性,对不同风化程度的泥质粉砂岩进行了静态崩解试验、室内环境崩解试验和耐崩解试验。试验结果表明:岩石风化程度越高,崩解越剧烈;强风化状态的泥质粉砂岩在第四次循环后基本崩解完全,耐崩解系数Id2为46.2～61.8;弱风化和微风化泥质粉砂岩在第二、第三次循环崩解开始加剧,耐崩解系数Id2分别为61.1～73.6和79.5～85.4;崩解物以0.5～2mm和小于0.25mm颗粒物为主。泥质粉砂岩的崩解是由岩石浸水膨胀、胶结物溶解和干湿循环产生的拉应力与张应力共同引起的。     

锚杆锚固深度对锚固效果影响研究

针对实际工程中常通过在中风化泥质粉砂岩埋设锚杆(索)来加强风化岩的强度,并将结构物与地层联锁在一起的情况,采用数值模拟软件,开展了中风化泥质粉砂岩锚杆锚固深度对锚固效果的影响研究,得出中风化泥质粉砂岩锚杆的最佳锚固深度为3 m～5 m的结论。     

龙游石窟砂岩风化特征研究

风化是龙游石窟保护和向游人开放参观时所面临的主要病害和急待解决的问题.在对浙江省龙游石窟砂岩岩矿分析、泥质胶结物中黏土矿物和地表、洞室渗水分析研究的基础上,模拟石窟客观环境条件,对石窟砂岩在盐溶液中反复浸泡,进行加速风化试验.其试验研究方法是,设置NaCl,Na2SO4饱和溶液和蒸馏水作为对比试验的浸泡液,将石窟砂岩试样在浸泡液中进行反复浸泡-干燥循环试验,每次试样干燥后测定其弹性波速.试验研究表明:Na2SO4,NaCl等可溶盐的参与,大大加速砂岩的风化速度;在洞室的渗水中所含,等离子的浓度越高,加速砂岩风化速度的作用越明显;较加速砂岩风化的作用更大.     

顺德、肇庆地区红砂岩文物的风化机理及其保护措施

中国有着丰富的文化遗产,其中绝大部分为石质文物,而在石质文物中红砂岩文物又占了很大的一部分。大量的石质文物风化破坏的情况十分严重。本课题主要对广东顺德、肇庆地区的红砂岩文物进行实地考察和取样,在实验室内采用偏光显微镜、傅立叶红外光谱、X-射线衍射、离子色谱方法对其进行实验分析。结果表明：顺德肇庆地区的红砂岩文物风化严重,在风化过程中有多种因素共同作用,既有物理作用,也有各种化学反应的存在,生物对文物的风化也起了重要的作用。本文在研究了这些地区的红砂岩文物的风化情况之后,根据风化的机理提出了相应的保护措施。     

水温耦合作用下风化砂岩崩解和质量流失研究

随着公路建设向山岭重丘区的转移,如何就地取材,利用风化岩进行路基填筑,以弥补山区路基填料的不足,已成为亟待解决的问题。为确保风化砂岩填筑路基长期使用性能,提出水温耦合作用下风化砂岩崩解和质量流失的试验测定方法,并将材料的干湿循环崩解率和质量流失率与风化程度进行了相关性分析。     

红砂岩风化机理的有机酸研究

随着工业迅猛发展,环境污染日益严重,红砂岩文物由于缺乏保护已经严重风化,在很大程度上影响了美观和研究价值。为探明有机酸在风化过程的作用,揭露红砂岩的风化机理,在广东省各地对风化红砂岩进行实地考察,用高效液相色谱仪分析风化物中有机酸,结果表明在有机酸H＋离子的攻击下,金属离子从矿物中释放出来,与酸中的-COOH基反应生成难溶性酸盐,这种有机络合物在矿物表面的化学吸附导致矿物中的电子群向边缘迁移,使之更易于发生水解,加速了岩体风化,而且岩体受污染程度与风化物中有机酸的含量、种类相关。本研究探明了有机酸在风化过程中的作用,为未风化的红砂岩文物提供一种重要的预防风化依据,为已风化的红砂岩文物修复提供理论参考,从而为石质文物的保护提供更加全面的保护策略。     

基于回弹强度的泥岩风化程度分析

泥岩极易风化,往往对工程施工造成许多不利影响。以内蒙古神华新准铁路巴准线下侏罗统泥岩路基为例,根据不同位置和不同时刻的泥岩回弹值测试结果,使用回弹监测值与时间的关系来表述风化速度,研究了泥岩的风化速度及其空间变化情况,提出了回弹值预测的双曲线模型。结果表明,随历时增加,各测点回弹值下降很快;这一变化趋势在不同测点之间并没有明显区别;双曲线模型比指数模型更能反映回弹值随时间的变化情况,拟合优度从0.7533～0.8612提高到0.9157～0.9739。本文成果对泥岩风化速度研究与泥岩地区工程施工具有一定的参考价值。     

风化砂岩地层长螺旋钻机钻孔可行性研究

为解决风化砂岩地层进行长螺旋钻进可行性及对钻具磨蚀程度问题,通过抗压强度和全岩分析及磨蚀性试验进行综合分析。研究结果表明:该区强风化砂岩为极软岩,岩体整体破碎,单轴抗压强度平均值为2. 23 MPa,强风化砂岩成分以石英为主,对长螺旋桩机钻具磨蚀程度轻微～中等、中等～很强、很强—极强,随着深度的增加,对钻具的磨损程度逐渐加强,深度在10 m～15 m范围内钻具磨损平均质量约为0 m～5 m深范围内的1. 4倍。在项目区域内施工时,浅、中、深部石英含量的不同导致对钻具产生磨蚀强弱不同,在实际施工时应根据不同岩性调整钻具,提高钻进速度和降低施工成本。     

红层砂岩与砾岩差异风化的湿度应力效应研究

目前针对红层砂岩与砾岩差异风化的研究主要集中于二者物理力学性质的对比,而对差异风化的外动力因素研究较少。通过对浙江省红层盆地中的12个拱形岩穴和1个天然石拱的现场调查,结合砂岩、砾岩的室内干湿循环实验,以及砂岩、砾岩水分运移和湿度应力分布的数值模拟研究,分析了红层砂岩与砾岩岩层在风化速率、风化特征等方面的差异。结果表明,砂岩与砾岩的崩解实验破坏特征与现场调查的结果相吻合,砂岩风化主要表现为沿球面状裂隙剥落或沿层面剥落,砾岩风化主要表现为砾石从基质中脱落。砂岩的崩解速率远大于砾岩,砂岩变形量为0.15～0.18 mm,而砾岩仅有0.001～0.002 mm的变形量。数值模拟结果也揭示了砂岩和砾岩差异风化的内在机制,在吸水过程中均质砂岩产生了球面状分布的湿度应力,砂岩在球面状拉应力作用下呈洋葱式剥落;砾岩则在砾石与基质的接触面具有湿度突变与拉应力集中,导致砾石在拉应力作用下从基质中脱落。上述研究成果充分揭示了湿度应力是控制红层砂岩与砾岩差异风化的外动力因素。     

基于正交设计的风化砂岩流态固化土抗剪强度试验研究

为保护生态环境、降低工程造价,将开挖出的风化砂岩进行破碎后,掺入一定比例的黄土、膨润土、水泥和泵送剂进行固化改良作为流态填筑材料。以兰州某基坑回填工程为依托,通过正交设计,对不同配比的流态固化土进行快速剪切试验,分析抗剪强度的影响因素及其显著性大小,并给出抗剪强度的回归方程。试验表明：对内摩擦角和黏聚力影响最为显著的因素分别是泵送剂和膨润土。各因素对内摩擦角影响大小排序为：泵送剂→水泥→风化砂岩细骨料→黄土→膨润土→风化砂岩粗骨料;对黏聚力影响大小排序为：膨润土→风化砂岩粗骨料→泵送剂→黄土→风化砂岩细骨料→水泥。根据各配比的试验结果,建立预测流态固化土内摩擦角和黏聚力的回归方程。研究结果对评价风化砂岩作为流态填筑材料具有一定的参考价值。     

石质文物风化程度的超声波CT检测

我国是一个具有悠久历史的文明古国，拥有大量的具有重要历史意义和价值的文化遗产，然而，由于长期的风化作用，导致它们损伤严重，亟须对其风化程度进行评价。超声波测试具有检测分辨率高，对被测物无损伤等特点，使其成为检测石质文物风化程度的有力手段。从理论和办法上，对运用超卢穿透波CT检测石质文物风化程度的方法进行了探讨，提出了一套利用超声波CT法检测现场石质文物风化程度和文物材料丰要力学参数分布状况的方法。利用这套方法对浙江省义乌市南宋古桥——古月桥桥身条石的风化程度进行测试，取得了较好的效果。     

中风化岩层地质条件下的旋挖扩底钻孔灌注桩施工技术

某项目桩基设计为有扩大头的钻孔灌注桩,且在深度范围内涉及的土层大部分为中风化岩层。以此为例,通过对土层特性、机械成孔、扩底及干作业施工的技术可行性分析,选择了适用于不同土层的钻头和扩孔用钻头。实践证明,在中风化岩层中的灌注桩采用旋挖钻机成孔并扩底施工的方法可行。总结的分析结论可为类似项目在中风化砂岩土层地区的施工提供参考。     

谈潭衡西高速公路白垩系粉砂质泥岩风化特性

针对不同风化程度的粉砂质泥岩岩体进行了工程特性、风化耐久性和风化速度试验,试验结果表明：随着岩体风化程度的加深,岩石中黏土矿物含量增加,岩石中碱和碱土金属氧化物含量相对减少,岩石干密度降低、总孔隙度和吸水率增大,力学性能降低,岩体更容易软化崩解。岩石的风化速率与自身的风化状态和暴露的面积有关。     

CASE6080定向钻在顺德中风化岩层敷设施工

1、施工地点:佛山市顺德区大良镇清晖路(过东乐路). 2、敷设层深度:路面下6m; 3、敷设层土质:0～2 m杂填土,2m以下为中风化岩层,硬度10～30 MP     

兰州市区第三系风化砂岩地基承载力试验研究

兰州市区第三系风化砂岩胶结弱,成岩性差,是一种极软质岩石。目前对于砂岩地基承载力的评价尤其是深度与宽度修正模式研究尚少,本文通过现场静载荷试验对比研究,得出了风化砂岩地基受荷后的变形特征与破坏模式,从理论上分析了其承载力特征值可以进行深度修正;并进一步通过模拟边载条件下的载荷试验进行验证,其结果表明,在边载作用下,砂岩地基承载力特征值会大幅度提高,按密实砂土修正系数进行承载力修正结果偏于安全。本文通过现场试验研究结合理论分析,为评价风化砂岩地基承载力提供了一个可靠实例与解决类似问题的研究思路。     

衢州古城墙块材风化破坏现状调查及保护对策研究

衢州古城墙是浙江省现存最完整的府城之一,是国家重点文物保护单位,由于人为、环境、风化等因素的影响古城墙面临各种问题,其中以岩石风化尤为突出。为了使该石质文物长期保存下去,有必要对其进行风化的研究。作者利用尺式岩石表面风化剥落深度量测仪对衢州古城墙大西门的部分岩石砌块的风化剥落深度进行了量测。分析测量结果,总结出在相同风化小环境条件下同一古城墙段不同岩石砌块的抗风化能力强弱关系,为古城墙段的防风化保护提供科学依据。