平遥古城墙基外侧砂岩的风化速度研究

岩石风化的研究一直受到地貌学家、地质学家和岩土工程学家的关注。暴露于自然环境下的石质文物(特别是不可移动文物)可认为是在当地环境下经历了一段较长时间的风化试验。作者利用自行研制的、具有较高精度的仪器,量测了平遥古城墙基底部的砂岩经过638 a自然风化后的风化丧失深度,得其风化丧失深度和最大风化丧失深度分别为8.03～32.30 mm和11.80～46.97 mm,并以此计算出相应风化速度分别为0.0125～0.0506 mm.a-1和0.0185～0.0737 mm.a-1。比较砂岩的风化速度,发现其受朝向控制:朝南、朝西、朝东和朝北的砂岩的平均风化速度值分别为0.0481,0.0377,0.0286和0.0220 mm.a-1。笔者认为上述风化速度的差异是由不同朝向的砂岩受到的太阳辐射不同造成的。     

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。     

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。     

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。     

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。     

峨眉山玄武岩系底部沉积火山碎屑岩的风化特征及其机制

 位于峨眉山玄武岩系底部的沉凝灰岩和沉火山角砾岩球状风化强烈,风化程度明显高于上覆玄武质熔岩。与母岩相比,腐岩化学组分淋失严重,次生微孔隙发育,但单体孔隙尺寸细小,具有低密度、高孔隙度、高渗透率、高容水度及高持水度特征。2种具有块状构造的沉积火山碎屑岩均由玄武质火山碎屑和正常海相碳酸盐岩碎屑组成,分属钙质基性沉凝灰岩和钙质基性沉火山角砾岩,它们具有类似的化学组成,而且风化过程中的组分流失与相对富集规律也基本一致。非饱和带环境下的温度波动可在岩石中2类不同碎屑颗粒之间形成贴粒微缝;微缝内的凝结水首先溶解灰岩碎屑,并逐渐在结构体表面一定厚度范围内形成吸水–贮水能力远大于一般岩石腐岩壳的海绵状结构层。该结构层吸收–贮存的液态水一方面保证壳内火山碎屑的溶解,一方面向其内侧风化前锋的扩展进程提供水量支持。钙质基性沉火山碎屑岩的风化进程可明显地划分为分别以灰岩碎屑和玄武质火山碎屑溶解为主、先后彼此搭接的2个阶段。     

常吉高速公路白垩系粉砂质泥岩风化特性研究

为了研究湖南省常德至吉首高速公路沿线的粉砂质泥岩的风化特性,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,岩石中粘土矿物含量增加,增幅达19.3％;活动性强的化学成分相对减少,含量由5.91％降到2.02％;岩石千密度降低,由2.41g／cm^3降为2.19g／cm^3;孔隙率由5.7％增至13.6％;吸水率由2.09％增至2.91％,力学性能降低,抗压强度由3.1MPa降至1.1MPa,抗拉强度由1.17MPa降至0.41MPa;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。     

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。     

利用岩体波速定量划分岩石风化度的试验研究

现行岩石风化度的划分普遍按钻芯定性方法,而定量法则大都以室内岩块试验为基础。为了探索利用原位岩体波速测试方法进行岩石风化度定量划分,在某工程的3个基岩深孔中进行了检层法与超声波法波速测试,以钻孔揭露的岩芯并结合室内波速确定的风化界线为基准,设定风化岩石的岩体波速比,并利用不同方法测定的纵、横波速度换算成波速比来划分岩石的风化程度。试验研究表明,按此方法划分的风化度基本与钻孔揭示一致,而未风化界线偏深的原因在于其岩体波速主要取决于节理裂隙的发育程度。     

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。     

红层泥岩边坡快速风化特性研究

红层泥岩边坡的快速风化是一个普遍存在而又未完全解决好的问题。选择典型工点，对红层泥岩边坡的快速风化进行原位监测试验，结果表明：红层泥岩边坡的快速风化是从表面向内进行的，且集中在表层10cm的深度内，气温的变化和降雨对泥岩边坡表层的快速风化有重要的影响。对泥岩岩块进行长时间的风化崩解试验，结果也证实日气温和含水量基本恒定时泥岩岩块的风化速度缓慢。采用泥岩岩块温度变化试验和有限元分析方法得出：红层泥岩表层处于高温状态时的降雨是其快速风化剥落的主要外因，这为红层泥岩边坡的生态治理提供了理论依据。     

考虑时间和深度效应的岩体强度影响因素分析

基于岩石风化的深度效应和时间效应,根据岩体风化特点和考虑深度效应的岩体风化Boltzmann曲线模型的基础上,引入表层岩石风化的时间效应,提出考虑时间、深度效应的岩体风化模型,并对影响岩体强度分布的因素展开了分析,研究表明:最大影响深度h_m与形状函数系数b、表层岩体强度S_0和强度分布影响区域中心点对应的深度H_0成正比例关系,与岩石风化影响下限强度值S_H成反比例关系。最后统计分析了不同因素在不同位置对岩体强度参数的影响程度,确定了浅层岩石风化的时间效应为影响岩石强度分布的主要因素,进而说明以此引入时间因子是可行的,为进一步认识岩体强度在时间和空间上的分布情况提供了一定依据。     

岩石风化程度特征指标的分析研究

岩石风化程度的划分及工程特性研究，对于工程基础面高程的选择以及工程环境或工程材料的利用具有重要意义。关于岩石风化程度划分目前多是采用工程地质定性评价方法，依赖定性的不确定判据进行岩石风化程度划分带有很大随意性。因此，研究和发展定量分析评价方法是必要的。岩石经过风化作用，形成的风化裂隙具有无方向性、不规则发育等特点，与构造作用形成的微裂隙有着本质区别；风化作用改变了岩石的矿物成分，岩石在风化过程中表现出来的阶段性，反映了岩石的不同风化程度。基于对风化岩石显微裂隙的发育状况及其次生充填特点、长石蚀变性质、粘土矿物成分变化等定性资料的分析研究，给出了定量化的统计，建立了岩石风化程度划分的判据。给出的定量指标很好地反映了风化岩石质量，且与反映岩石风化程度的一些物理力学指标存在良好相关性。     

深圳地区燕山期花岗岩风化带划分及鉴别

为了解决目前深圳地区构造带区域燕山期花岗岩风化带施工现场判别上的困难,总结了花岗岩风化带的划分依据,提出了从地质演化的本质方面应按照岩石结构崩解和矿物风化程度强弱、岩石强度方面进行划分风化带。阐述了深圳市花岗岩各风化带的岩石结构崩解特征和矿物风化特征,并指出了相邻风化带的区别特征。以深圳地区多个花岗岩风化带误判工程为例,指出了相似风化岩判别的关键特征,为今后复杂地区桩基持力层勘验提供一定的借鉴作用。     

岩石化学风化及其对滑坡孕育的贡献

介绍了岩石化学风化是岩石在地下水溶液和生物化学作用下引起岩石损伤的过程,论述了岩石化学风化对岩石的损伤,并初步探讨了其在滑坡孕育过程中的作用,指出岩石化学风化是滑坡孕育的关键因素。     

基于纵波波速的块状岩体GSI系统

 为减少目前GSI系统对现场地质观察的依赖程度,降低其应用难度,且使其能更加准确地反映一定深度范围内的岩体特性,根据现有研究成果与GSI系统输入参数的定性、定量对应关系,建立基于纵波波速的GSI系统,据此获得大岗山坝区岩体的GSI,通过对比分析此结果与经验公式的结果及基于GSI的岩体变形模量的预测值与实测值的分布规律及其相关性,探讨了将岩体完整系数和岩石风化程度系数作为GSI系统输入参数的可行性。结果表明：基于岩体完整系数和岩石风化程度系数的GSI系统基本可行;风化程度输入参数采用风化岩石与未风化岩石的波速比平方较为合理;岩体完整系数和岩石风化程度系数丰富了GSI系统的输入参数。     

风化岩石的破碎分形及其工程地质意义

利用分形统计的方法,对风化花岗岩矿物成分的粒度分布特征进行了分析和统计,并根据分析的结果指出,岩石的风化破碎过程具有分形特征。其粒度分布的双对数曲线为多段折线,不同斜率的折线段对应不同的分形维。因此,分形维至少有2个数值,一为结晶颗粒粒度分形维,一为碎裂颗粒粒度分形维。同时,根据试验结果和理论分析得到,碎裂粒子的累积频率分布也符合指数分布,并给出了用指数分布系数求解碎块的碎裂概率的理论计算公式。随后,讨论了碎裂分形维和岩石强度与颗粒结构的关系,并以岩石的降维碎裂演化,得到以分形维描述的岩石风化速率。     

复合地层盾构掘进参数及其与地层相关性分析

盾构掘进参数在复合地层中比在单一地层中的变化更为复杂,不同地层条件下掘进参数差异性很大。为了研究复合地层中盾构掘进参数与地层的相关性,本文以深圳地铁11号线车公庙站~红树湾站和南山站~前海湾站两个区间Φ7m复合式土压平衡盾构施工为背景,针对区间典型地段的不同地层,采用数理统计方法分析了5个关键盾构掘进参数与6种主要地层的相关性。结果表明：不同地层中的总推力的平均值差异不大,为1320.94~1697.33t,但硬岩地层中总推力的波动性最大,最小值为789.38t,最大值达到1994.52t|不同地层中的推进速度的平均值差距较大,其中在花岗岩差异风化和硬岩地层中推进速度平均值最低,约为20mm/min|硬岩中的刀盘扭矩的平均值明显高于其他地层,最高可达5倍,而其余地层差距不大,平均值为608.93~822.27kN·m|各地层中刀盘转速的离散性较小,平均值差异不大,为1.5~1.9r/min|不同地层中贯入度的平均值差距较大,最高可达40mm/r,花岗岩差异风化和硬岩地层中最低,约为12mm/r。本文研究成果可为同类型盾构在复合地层条件下掘进参数的选取和优化提供指导。     

核电厂厂址岩体完整性评价方法探究

通过福清核电厂岩土工程勘察和环境水文地质调查,对核电厂厂址岩体完整进行性评分析,提出了岩石风化程度的定性和定量划分标准,结合工程实际及现场波速测定、钻探、岩石试验资料及已有资料统计分析,结合工程经验,综合确定了不同风化程度岩体的纵波速度范围值,作为风化程度划分的量化依据之一,为其他工程地质勘察报告提供岩石风化程度的定性和定量划分标准。     

软岩的长期耐久性试验研究

通过对13个岩样进行软岩崩解试验、点荷载试验和X射线衍射分析,分析出岩石耐久性和应力、矿物组成之间的关系。一种观点是从软岩崩解循环试验结果描述岩石退化特性。针对岩石耐久性引进一种新的分类体系,这种方法可以预测岩石当受到风化过程的影响下的应力。研究的目的是为了预测风化过程对出露于泰国东部的变质岩、沉积岩、火成岩三大岩类耐久性和应力的影响,此过程包括干燥和含水状态的模拟和加热和冷却的模拟,通过区域研究,将原位岩石的热吸收和实验室测量的岩石标本结果联系起来。