工程地質(zhì)勘察中關(guān)于巖石風(fēng)化程度的識(shí)別及判定方法

呂游

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱 150000）

摘要：巖石風(fēng)化程度的識(shí)別與判定是工程地質(zhì)勘察中的一項(xiàng)重要工作，其直接關(guān)系著工程基礎(chǔ)面高程選擇的合理性以及工程環(huán)境與材料利用的有效性，因此在實(shí)際工程地質(zhì)勘察中應(yīng)當(dāng)采取有效方式準(zhǔn)確識(shí)別巖石風(fēng)化程度，并加以準(zhǔn)確判定，從而推進(jìn)工程地質(zhì)勘察工作的有序開展。本文就此進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察；巖石風(fēng)化程度；識(shí)別；判定

巖石在風(fēng)化作用下往往會(huì)形成無(wú)方向性且不規(guī)則發(fā)育的風(fēng)化裂隙，巖石內(nèi)部礦物成分發(fā)生一定轉(zhuǎn)變，并且?guī)r石風(fēng)化狀態(tài)下往往呈現(xiàn)出一定的階段性特征，由此可以判定巖石風(fēng)化程度，進(jìn)一步為工程地質(zhì)勘察工作的有序開展打下良好的基礎(chǔ)。因此在工程地質(zhì)勘察工作中，加大力度探討巖石風(fēng)化程度的識(shí)別及判定方法，對(duì)于圍巖穩(wěn)定性以及邊坡工程的安全性都具有重要意義。

1 工程地質(zhì)勘察中巖石風(fēng)化程度識(shí)別與判定的特殊性

巖石風(fēng)化程度的識(shí)別及判定大多以工程地質(zhì)定性評(píng)價(jià)方法為主要依據(jù)，在準(zhǔn)確把握巖石結(jié)構(gòu)、礦物成分、壓實(shí)破碎成都以及掘進(jìn)的難易程度等開展綜合分析，就巖石風(fēng)化程度相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)開展定性和定量分析，以準(zhǔn)確把握巖石風(fēng)化程度。當(dāng)前工程地質(zhì)勘察工作中，巖石風(fēng)化程度的識(shí)別與判定仍具有一定特殊性，需要以定性描述與定量指標(biāo)相結(jié)合的方法，通過對(duì)定性資料進(jìn)行分析研究，開展定量化統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而建立巖石風(fēng)化程度劃分判據(jù)，以便準(zhǔn)確把握巖石風(fēng)化程度以及巖石風(fēng)化后的質(zhì)量變化，保證工程地質(zhì)勘察中巖石風(fēng)化程度識(shí)別與判定的準(zhǔn)確性和可靠性。

2 巖石礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化的判別指標(biāo)

2.1巖石薄片顯微鏡下分析

在風(fēng)化作用下，巖石往往呈現(xiàn)出一定的微觀特征，并且這種特征與原巖存在一定差異，主要體現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造與微觀裂隙發(fā)育特征、礦物粘土化等，在準(zhǔn)確把握巖石風(fēng)化后的微觀特征后，能夠在工程地質(zhì)勘察中準(zhǔn)確識(shí)別并判定巖石的風(fēng)化程度。

就顯微裂隙的發(fā)育狀況以及次生充填特點(diǎn)來看，微裂隙呈現(xiàn)不規(guī)則發(fā)育的特征，無(wú)方向性，極易被氧化鐵充填，在工程地質(zhì)勘察工作中對(duì)巖石風(fēng)化程度進(jìn)行識(shí)別和判定時(shí)，可以將風(fēng)化裂隙看作是巖石風(fēng)化程度的重要指標(biāo)。在風(fēng)化作用下，巖石的裂隙和構(gòu)造斷裂產(chǎn)生的細(xì)微裂隙在形成原因上有所不同，強(qiáng)風(fēng)化帶巖樣的裂隙密集程度高，呈網(wǎng)狀或樹枝狀，易被紅褐色氧化鐵填充；弱風(fēng)化帶巖石在風(fēng)化作用下所形成的裂隙密集程度較低，發(fā)育交叉，局部被氧化鐵填充。而在微風(fēng)化帶，巖石在風(fēng)化作用下所形成的裂隙具有一定特殊性，一般情況下構(gòu)造斷裂產(chǎn)生的細(xì)微裂隙往往被次生石英及方解石充填。

就長(zhǎng)石的次生蝕變性來看，鉀長(zhǎng)石在風(fēng)化作用下往往會(huì)分解為粘土類次生礦物。在工程地質(zhì)勘察中，長(zhǎng)石的次生變化往往通過次生蝕變率顯示出來，這就需要在巖石風(fēng)化程度識(shí)別與判定的過程中對(duì)標(biāo)本薄片中風(fēng)化長(zhǎng)石的面積和厚薄度進(jìn)行估計(jì)，以長(zhǎng)石表面的明暗程度、紅褐色調(diào)的變化以及正交偏光鏡的光學(xué)特性作為主要分析依據(jù)，準(zhǔn)確把握長(zhǎng)石風(fēng)化厚度。將巖石風(fēng)化程度劃分為5個(gè)級(jí)別。

2.2粘土礦物的X衍射分析和差熱分析

巖石經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化作用，其礦物成分發(fā)生變化，將形成各種新的次生礦物。其中粘土礦物發(fā)育的特征是巖石風(fēng)化程度劃分的重要標(biāo)志。巖石的主要成巖礦物在風(fēng)化過程中往往表現(xiàn)出階段性，即主要的硅酸鹽礦物經(jīng)風(fēng)化后，要逐步地向最終的穩(wěn)定礦物轉(zhuǎn)化。這一轉(zhuǎn)化過程，要經(jīng)歷很長(zhǎng)的時(shí)間并通過一系列中間階段的過渡性礦物來實(shí)現(xiàn)。這些不同的風(fēng)化階段，反映了巖石的不同風(fēng)化程度。因此，可以依據(jù)風(fēng)化作用轉(zhuǎn)變階段及粘土礦物成分劃分巖石的風(fēng)化程度。

3 熟化度

所謂熟化度，是指巖石次生蝕變程度的具體指標(biāo)，巖石的風(fēng)化程度主要依靠定量得以反映。熟化度的形成，以巖石表面礦物蝕變等級(jí)、蝕變礦物分散度以及蝕變部分占全部巖石表面積百分比為主要因素得以確定。熟化度表達(dá)式見公式1。

公式1：

其中，以S表示熟化度，主要反映出巖石風(fēng)化程度以及質(zhì)量，其范圍在1.0-2.0之間，S值能夠在一定程度上反映出巖石風(fēng)化程度，一般S值越大，表示巖石風(fēng)化程度越深。A為蝕變礦物的蝕變程度系統(tǒng)，主要分為5個(gè)等級(jí)，取值范圍在1.0-2.0之間。Pi為統(tǒng)計(jì)面上礦物的面積百分比，其中礦物的蝕變等級(jí)有所不同。Μ表示蝕變礦物分布的不均勻系數(shù)，一般情況下，蝕變均勻則μ值為1.0，蝕變不均則μ值為1.10，蝕變中等則μ值表示為1.05?；诖?，對(duì)巖石風(fēng)化程度進(jìn)行分級(jí)，如表1所示。

通過以上分析可知，熟化度在一定程度上反映出在風(fēng)化作用下巖石的質(zhì)量變化情況，基于此能夠?qū)r石的風(fēng)化程度進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別與判定，從而推進(jìn)工程地質(zhì)勘察工作的規(guī)范有序開展。

結(jié)束語(yǔ)：總的來說，在工程地質(zhì)勘察中，巖石中圍觀結(jié)構(gòu)與礦物成分變化情況是識(shí)別與判定巖石風(fēng)化程度的重要考量因素，基于此建立巖石風(fēng)化程度劃分判據(jù)并開展定量統(tǒng)計(jì)分析，便于工程地質(zhì)勘察人員準(zhǔn)確把握巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性，科學(xué)預(yù)報(bào)風(fēng)化巖特征，進(jìn)而為工程地質(zhì)勘察工作的規(guī)范化開展提供可靠的支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳光 關(guān)于如何正確劃分巖石風(fēng)化程度等級(jí)的探討[J]. 《科技與企業(yè)》， 2014（7）：153-154

[2] 傅洪金 巖石風(fēng)化程度的劃分方法探討[J]. 《福建交通科技》， 2014（5）：66-68