0105广东沿海地区花岗岩风化剖面及其异风化现象的特征分析陈

ong文章编号:(2003)0105广东沿海地区花岗岩风化剖面及其异风化现象的特征分析陈明晓(广东省公路勘察规划设计院广州)摘要:广东沿海地区广泛分布着燕山期花岗岩。通过对花岗岩风化作用及其主要的影响因素的描述,了解其风化剖面的特征及在广东省沿海地区的分布特点,进一步认识花岗岩风化剖面的垂直分带性及差异风化现象花岗岩风化剖面垂直分带性球状风化中图分类号P584文献标识码概述广东沿海地区广泛分布着燕山期花岗岩、西部沿海路等线路所经过的地区,大部分都是花岗岩基底其残积层及风化壳的结构特点对工程建设有直接影响粤东沿海丘陵区,其间有狭长平原,如潮汕平原珠江三角洲区,是由西江、北江和东江河口沉积而成的三角洲平原,多为台地平原,地势平坦,其间有低山丘陵分布;粤西沿海台地区,包括珠江三角洲以西及雷州半岛降雨量丰富,属亚热带海洋气候区。年平均气温约为22月平均气温约为14月平均气温约为28,年降雨量约为500～。风化作用及影响风化作用的主要因素由于广东省地处湿热气候带化学风化作用进行得较为彻底,矿物中的钙、钠等元素全部被析出,硅也大量迁移,水溶液呈酸性反应硅酸盐、铝硅酸盐矿物分解,形成高岭土等粘土矿物。 #

如花岗岩的主要造岩矿物、钠长石、黑云母等风化的最终或中间产物为高、水云母、蛭石,形成了典型的硅铝粘土型风化壳。影响岩石风化的主要因素有气候。由于广东沿海气温较高、降雨量丰、地下水位浅,有利于分解作用的进行。由岩石的风化过程可知,不但参与了矿物分解的化学反,而且水量的多少和运动状况还涉及部分风化产物的淋失与运移过程。在这种湿热气候的长期影响下,花岗岩的风化作用不断向纵深发展,形成巨厚的风化产物地形。高速公路所经地区属沿海台地区剥蚀作用较弱,十分有利于花岗岩风化产物的保,当然,局部微地形的变化亦会影响花岗岩风化产物的分布厚度花岗岩的特征。花岗岩的结构、构造物成分及其数量都制约着风化的进程。矿物的生成环境与地表环境差异越大,花岗岩的主要造岩矿物中抗风化能力由大到小的次序为钙长石、钠长石、黑云母、钾长石石越难风化。花岗岩岩体中的节理发育程度亦影响风化作用,因为节理破坏了花岗岩的连续性和完整性,增强了水溶液在岩体中的渗透能力,加速了花岗岩的风化,因此花岗岩岩体中节理密集的地方往往风化最强烈、地形条件等则是风化作用得以进行的外因风化剖面的垂直分带性花岗岩风化首先要经过崩解阶段使矿物颗粒的比表面逐步增大,加强与水、二氧化碳和2003生物的接触,促进分解作用。

这一过程是由地表向深处渐次推进和减弱的。在不同深度由于地下水特性和物理、化学特征的差异,使花岗岩在不同深度所受的风化作用的程度不同。形成多层具有不同组分和结构特点的风化层,构成具有多层结构的风化剖面,但这种多层结构是原地风化造成的花岗岩的风化剖面图不过,各层由于所受的风化作用程度深浅不工程实践中,必须将各层划分出来,根据野外地质勘察各钻孔的钻进过程及所采取的岩芯特征进行比较分析,总结出各层的特征。根据我院勘察设计的各条高速公路的工程地质资料分析风化剖面中,全风化分布较厚、厚度稳定强风化分布较厚但厚度不稳定、局部缺失风化层的厚度随地形、地貌的不同而有变。在平原区、强风化带(包括全风化及强风化弱风化较薄。在丘陵区各微丘往往是由全风化及强风化层组成由于地下水流动性差或地表水的冲刷作用较强不利于风化层的形成或保存风化层分布普遍较薄。尤其在山间溪流河花岗岩风化剖面各层的特征描述野外鉴别特征描述钻进过程描述呈网纹结构,含氧化铁结核,一般呈红色全风化花岗岩尚见原岩结构石英颗粒基本保持原岩的形态无循环泥浆可钻进5m以上强风化花岗岩弱风化花岗岩微风化花岗岩斜长石、云母已风化成高岭土或粘土正长石用手可捏成砂状,呈半岩半土状,残留少量母岩岩块正长石、云母风化轻微,岩石普遍改变颜色全风化花岗岩参数,岩块用手不易折断,锤击声哑岩块断口新鲜,锤击声脆仅沿节理、裂隙面略有风化痕迹5m,N63.合金钻头钻进较易无循环泥浆不能钻进一般采用金刚石钻头钻进花岗岩风化剖面中存在的差异风化现象在自然界中,由于花岗岩矿物组成、结构、构造体的节理发育情况、所处的地形等影响因素的不定了花岗岩中普遍存在差异风化现象。

#

差异风化对工程建设的影响较大,根据我院勘察设计的各条高速公路的地质资料表明,主要表现在基底的微风化起伏及球状风化的发育,这两者都增加了工程勘察设计、施工的难度,若在工程建设前未能详细地探明,将是危及工程安全的不稳定因素。微风化起伏与风化球的区别在风化剖面中风化球一般分布于全风化的中上部,风化等级呈突变。而微风化起伏在剖面中一般不存在等级突变,或即使存在等级突变但不存在风化等级倒转现象。根据表的描述,风化球中微风化岩石一般较完整,岩芯呈圆柱状陈明晓广东沿海地区花岗岩风化剖面及其差异风化现象的特征分析隙发育。而起伏中的微风化岩石一般较破碎芯呈碎块状,裂隙发育风化球情况一览表风化球情况风化带情况微风化带顶板钻孔发育的地厚度特征编号深度/描述深度标高深度/貌单元.9～20..0～36..5～12..7～27..0～13..3～38.ZK525.9～27.风化球的鉴别柱状,石英结晶良好结构。36.0～45.尚未揭穿山前冲积平原10.5～21.65溪流阶地25.7～63.尚未揭穿河床10.1～19.溪流阶地27.2～50.尚未揭穿河流阶地18.6～35.尚未揭穿河流阶地对策目前,在工程勘察中,对风化球的揭露除钻探外尚无更理想的手段,因此,应加强对钻探过程的观察及对场地进行地质分析,方能更有效地对风化球进行鉴别。 #

变质岩交接部位,风化球的发育往往是由于抗风化能力不一致的岩石共生所引起,风化球与全风化的母岩特征截然不同。如ZK177,由全风化的特征可知母岩为混合岩,与风化球的花岗岩特征不同。在断裂构造带附近的蚀变花岗岩带,风化球往往裂隙不发育,岩芯呈圆柱状,而附近钻孔的微风化一般裂隙发育,岩芯呈碎块状。伟晶结构,岩芯表面光滑风化球发育的地段一般地下水的坡降比较大或易汇水,如丘陵区的山前坡积裙,河流的阶地上等地下水丰富而活跃的部位。勘察过程中,当遇上述情况之一时,应加强钻探过程的观察。一旦遇到风化等级突变的岩块综合作出判断。必要时,继续加深钻孔,以探明风化球的厚度,尽量避免设计时将桩基放在风化球上。若在施工中遇到上述情况时,应进行补充勘察工作。主要影响由上述花岗岩风化剖面的特征分析可知,风化程度由上而下呈渐变过程,各层的物理力学性质在水平方向上较均匀。但由于风化球的发育 ,将破坏其均匀 ,从而给桩基型式选择及桩基施工带来一系列的问题。主要表现在以下两方面 风化球与微风化层的岩质极相似,在勘察阶 段若未能加以鉴别 ,而将其视为微风化界面 ,在设计 时桩基采用嵌岩桩或端承桩 由于风化球周围为强风化带软弱层,该桩极易发生倾 向软弱层的斜桩或较大的沉降 ,威胁上部构造物的安 处理对策在风化球发育地段进行桩基施工设计时 采用天然浅基础,不宜将部分基础直接置于风化 球之上 ,这将引起基础的不均匀沉降 ,可将风化球 挖除 。

若风化球体积过大 可铺设垫层避免直接接触 。若采用摩擦桩 若以风化球所在风化带作持力层,而施工中桩底 遇风化球时 ,则桩底承载力应按所处风化带的承 61 载力提出,而不能根据风化球的风化等级确定 工程实例汕梅高速公路初步设计阶段的工程地质勘察 ,其桥位处的地貌单元属微丘区,地形起伏不平 广梅汕铁路跨线桥桥位工程地质纵断面图岩土层由上而下为 个风化带,各风化带 ～17.9m。 18.4m。 :灰色,饱和 ,厚度15. 2m。 按其风化程度不顶板标高随地形的起伏较大 ,主要受地下水的流 向及赋存影响 褐黄色,呈砾质粘性土 残留大量石英颗粒尚未风化 ,呈长圆柱状,无裂隙发育 ,石英晶粒含量高 强风化带:褐黄色 ,呈半岩半土状 ,分布较薄 陈明晓广东沿海地区花岗岩风化剖面及其差异风化现象的特征分析 弱风化带:褐黄色 ,岩芯破碎 ,仅局部有分布 深灰色,可见裂隙发育 由于本次属初步设计阶段的勘探 ,孔距较大 预测随着详勘钻孔的加密,将会揭露更多的风化 可见,微风化顶板起伏较大 ,增加钻探 过程中风化球的鉴别难度 ,因此 ,在详勘阶段 ZK22、ZK25 该工程地貌单元属于微丘区,位处山涧洼 可见全风化花岗岩参数,风化球多发育于全风化带的 中上部 ,地下水水力坡降较大处 。

由此 ,大致可圈 出风化球发育的范围为 ZK18 、ZK19 、ZK24～ ZK25 附近 风化球的岩芯与下部微风化的岩芯有着明显的区别 结语通过上述对花岗岩风化剖面的形成过程 响因素的描述及其特征的分析,进一步认识风化 剖面中存在的差异风化现象 ,尤其是风化球的鉴 别标志 。这些标志可使工程地质勘察的布孔及深 度控制能够有的放矢地进行 ,对指导地质勘察及 桩基的施工过程有着重要的作用 ,可尽量避免和 减少风化球对桩基的危害 夏邦栋主编.普通地质学 第一版 地质出版社 ,1983 (收稿日期 :2002 10)(上接第 45 均匀性和结构的连续性。在浇筑中 禁止因拌和料干涩而加水 。钢纤维混凝土的振捣采用插入式 振捣棒 ,但要严格振捣工艺 ,避免过振 ,防止钢纤 维外露 ,避免钢纤维裸露在结构物表面 。钢纤维 混凝土的浇筑必须连续进行 ,若中断 ,由于钢纤维 易于沿接缝的表面排列 ,起不到增强作用 ,反而易 产生裂缝 515养生 由于钢纤维混凝土的早期强度较高 应加强早期湿润养护 ,采用洒水保湿养生 、采用脱模剂或 覆盖草袋 516效果检验 2002 我们对洲石立交桥进行了荷载试验 。

#

检验结果表明 ,该桥在试验荷载作用下量 测的控制截面的挠度 、应变值均低于设计计算值 最大挠度和最大应变处的残余变形均小于20 试验前后对试验梁体(尤其是控制截面) 进行裂缝 检查 ,未发现有明显裂缝 。检测指标满足设计和 规范要求 刚度和韧性,减小了主梁的几何尺寸 ,使结构更轻 、美观。在城市桥梁中应用是一种有益的探讨 钢纤维混凝土的运输、振捣施工工艺是控 制施工质量的关键 ,必须认真处理 ,严格把关 由于目前钢纤维的价格偏高,使钢纤维混 凝土的经济性尚不理想 。与同等跨径预应力混凝 土连续箱梁对比 ,掺加钢纤维后混凝土用量要减 15%。但由于取消预应力钢绞线 ,钢筋用量需 要增加 20 %。随着钢纤维混凝土的进一步推广 ,生产成本将逐渐降低 人民交通出版社 ,1989 北京:中国建筑 出版社 ,1999 钢纤维混凝土结构设计与施工规程 北京:中国计划出版社 ,1992 民交通出版社,2000 (收稿日期 :2002 08)63