關于如何正確劃分巖石風化程度等級的探討

【摘要】本文根據(jù)本地區(qū)巖石的風化特點和多年從事現(xiàn)場巖土勘察工作實踐，分析了如何正確劃分巖石風化程度等級及其重要性，對提高巖土工程勘察和土建工程施工經(jīng)驗有一定的意義。

【關鍵詞】殘積土；全風化；強風化；中風化；微風化；未風化

一、前言

隨著建設工程的日益發(fā)展，越來越多的相關部門和人員都與巖土工程分不開，如房地產(chǎn)開發(fā)公司及其現(xiàn)場代表、設計人員、現(xiàn)場監(jiān)理員、施工人員、質量監(jiān)督員、樁基檢測員以及從事巖土工程勘察工作及相關課題研究的人員等等，都有著與巖土工作接觸的經(jīng)歷，但如何去正確區(qū)分巖石處在何種風化程度等級呢？這個問題恐怕是最令他們頭痛的事情，亦是爭議性最大的話題。雖然有關規(guī)范都有相關定性的定義，但不同的巖性都有不同的風化特點，這是造成了對巖石風化程度等級劃分意見分岐的因素，這在專門從事巖土工程勘察行業(yè)中亦沒有統(tǒng)一的說法，往往是各部門都有自己的標準。本人也從從事樁基檢測部門收集過多家勘察單位的地質資料，結果發(fā)現(xiàn)沒有一家勘察單位對同一地層風化程度等級有相同的標準，在劃分同一風化程度等級的巖石力學數(shù)據(jù)離散性很大，這對設計人員對巖石力學數(shù)據(jù)的采用及現(xiàn)場施工人員對巖石風化程度等級的判斷都造成了很大誤導。有些工地就因各單位對所挖巖石是什么風化程度等級出現(xiàn)爭議不休的現(xiàn)象。本人曾對同一工地的巖土工程勘察巖樣、樁位超前鉆探巖樣及開挖基樁過程中的巖樣作過對比分析，發(fā)現(xiàn)三者都有所區(qū)別，這引起本人對巖石風化程度等級探討的極大興趣，由于水平有限，文中有不當之處在所難免，敬請讀者批評指正。

二、巖石風化程度等級的劃分

在探討巖石風化程度等級的劃分這個問題前，首先讓我們來看看本地區(qū)地層由哪些巖性來組成。分布范圍最廣的要數(shù)白堊系紅層，該巖系主要分布于市區(qū)的東部和西南部，為中生代白堊紀內(nèi)陸湖盆沉積之紅巖系地層（簡稱紅層），普通稱為紅砂巖，它很少以單一的巖性組成的，一般由多種巖石組成的巖組產(chǎn)出，這些巖石在巖組中也往往是呈互層或夾層狀產(chǎn)出的。從組成巖屑顆粒的大小可分為：礫巖、砂礫巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖和泥巖，巖屑成分以長石、石英或灰?guī)r、砂巖或花崗巖碎屑為主，多為泥質、鐵鈣質膠結。分布于市區(qū)的西北部的煤系地層為中生代二疊系和石炭系海相沉積巖層，其巖性一般較單一，以灰?guī)r為主，局部地段與煤層呈互層或夾層狀產(chǎn)出，由于受斷裂等構造的影響，在地下水的作用下，往往形成溶隙或溶洞等不良地質現(xiàn)象。分布于市區(qū)的北部地層為燕山期侵入花崗巖體。

本文著重討論紅層的風化程度等級的劃分，花崗巖在垂直剖面上遵循標準風化規(guī)律（從未風化→微風化→中風化→強風化→全風化→風化土，按國標《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）規(guī)范（2009年版）表A.0.3劃分，在此不作討論?；?guī)r屬可溶性巖，是否仍需作風化程度等級劃分，未見有關文獻規(guī)定。

1.紅層根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）規(guī)范（2009年版）將巖石風化等級分為五類：

未風化：巖質新鮮，未見風化痕跡，錘擊聲清脆，巖塊斷口邊鋒利，用手摸有割手感。在紅層中，一般不作劃分。

微風化：巖質新鮮，色澤光鮮，少見風化裂隙，錘擊聲清脆，巖塊斷口邊鋒利，用手摸有割手感，巖芯易干水。在巖土工程勘察或基樁鉆芯法檢測中鉆取的芯樣，呈柱狀或長柱狀，巖質新鮮，錘擊聲清脆，剛鉆取的芯樣干水較快，如圖1；成樁作業(yè)時撈上來的沉渣（碎石粒）或挖掘的巖塊（呈片狀，邊角手摸有割手感），巖質新鮮，干水較快。

中風化：色澤暗沉，風化裂隙發(fā)育，裂隙面多為鐵錳質渲染（黑色），巖塊斷口用手摸無割手感，可刻劃，具泥痕，錘擊聲啞，巖芯不易干水。在巖土工程勘察或基樁鉆芯法檢測中鉆取的芯樣，多呈短柱狀或塊狀，色澤暗，錘擊聲啞，剛鉆取的芯樣干水較慢，如圖2；成樁作業(yè)時撈上來的沉渣（碎石粒，磨圓度較好）或挖掘的巖塊（呈塊狀，邊角手摸無割手感），色澤暗沉，且干水較慢。

強風化：風化裂隙很發(fā)育，巖芯錘擊易碎，巖塊用手可扳斷，風鎬易挖掘。在巖土工程勘察或基樁鉆芯法檢測時，干鉆不易鉆進，標準貫入試驗實測擊數(shù)N'≥50擊。如圖3。

全風化：巖芯呈硬土塊狀，用手可捏碎，鐵鎬易挖掘。在巖土工程勘察或基樁鉆芯法檢測時，干鉆可鉆進，標準貫入試驗實測擊數(shù)30擊≤ <50擊。

殘積土：具可塑性，鍬鎬易挖掘。在巖土工程勘察或基樁鉆芯法檢測時，對鉆取的芯樣，首先是區(qū)分是殘積土還是沖積土或坡積土，其中沖積成因的土層一般含有腐木屑或砂粒，粘結性好（粉土除外），且顏色多樣；坡積成因的土層一般含有硬土粒或碎石粒，粒結性一般，顏色多呈暗紅或褐紅色；殘積成因的土層，由于是母巖在原地風化產(chǎn)物，未經(jīng)搬運，顏色單一，粘結性一般。后判斷為何種母巖風化產(chǎn)物，如粉砂巖風化后形成的粉質粘土，泥巖風化后形成的粘土等。最后需進行重型圓錐動力觸探試驗，判定其狀態(tài)。

如珠江新城某工地，基礎采用人工挖孔樁，設計持力層為微風化粉砂巖，樁已挖至15.60m，工人反映風鎬挖掘困難，且挖上來的巖碎塊多呈片狀，斷口有割手感，說是到微風化巖了，但現(xiàn)場甲方代表和監(jiān)理人員說是中風化巖，需繼續(xù)往下挖，為此事在現(xiàn)場爭議不休，最后工人罷工不挖了。后請來國家注冊巖土工程師現(xiàn)場判斷，并當場挖巖塊判別，指出該巖塊巖質新鮮，斷口有割手感，且在討論過程中巖塊已干水，已達到微風化巖的風化程度等級標準，并以該巖塊作整個場地挖孔樁的終孔標準。

又如新港路某樓高為12層的住宅樓，基礎采用鉆孔灌注樁，87#號樁，樁徑為1200mm，設計樁長為16.65m，單樁承載力特征值為3165kN，設計要求持力層為中風化砂巖，而鉆芯法檢測的結果為：檢測樁長為16.31m，樁底下0.41m為強風化粗砂巖，泥質膠結為主，巖芯呈碎塊狀、巖塊用手可扳碎；往下0.40m為中風化含礫粗砂巖，鈣泥膠結，巖質較硬；再往下為微風化含礫粗砂巖，鈣泥膠結，巖質新鮮、堅硬。該樁為單樁承臺，設計工程師為了上部建筑物的使用安全，采用了在樁的四周增加了四根鋼管樁，并加大承臺的方法處理。

2.灰?guī)r：本地區(qū)灰?guī)r屬化學石灰?guī)r（普通灰?guī)r），淺灰至黑色，隱晶質結構，致密塊狀構造，遇冷稀鹽酸劇烈起泡，常具貝殼狀斷口。除受構造影響對巖體完整性造成破壞外，巖石完整，致密，堅硬。它只受含侵蝕CO2地下水這單一風化營力（化學分解）以溶蝕的方式風化。巖體當受到受構造力的破壞后，產(chǎn)生裂隙，在含侵蝕CO2地下水的溶蝕作用下，往往形成溶隙或溶洞等，當?shù)叵滤哂袕搅髯饔脮r，它的溶蝕作用表現(xiàn)得更為強烈，如形成地下暗河等。鑒于灰?guī)r特殊的風化現(xiàn)象，不宜作風化程度等級的劃分，應鑒定它的完整性，巖體是否存在破碎及溶蝕現(xiàn)象，溶蝕規(guī)模等。

三、結束語

在正確劃分巖石風化程度等級的同時，還應及時、認真采取巖芯樣試件進行天然濕度單軸抗壓強度試驗，作出正確的評價，為工程合理選擇基礎類型及持力層提供依據(jù)，做到安全、合理、經(jīng)濟。