本文摘要：摘要：由于從事巖土相關(guān)工程者眾，如從事勘察設(shè)計(jì)工作的巖土工程師、建筑設(shè)計(jì)工程師、土建工程師、工程監(jiān)理工程師、地基基礎(chǔ)檢測(cè)工程師，以及代表政府職能部門的建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督人員等等，對(duì)巖石風(fēng)化程度等級(jí)的劃分，存在較大的分企，如果發(fā)生錯(cuò)誤判斷，將
摘要：由于從事巖土相關(guān)工程者眾，如從事勘察設(shè)計(jì)工作的巖土工程師、建筑設(shè)計(jì)工程師、土建工程師、工程監(jiān)理工程師、地基基礎(chǔ)檢測(cè)工程師，以及代表政府職能部門的建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督人員等等，對(duì)巖石風(fēng)化程度等級(jí)的劃分，存在較大的分企，如果發(fā)生錯(cuò)誤判斷，將對(duì)建筑工程的安全造成非常大的隱患。本文根據(jù)本地區(qū)巖石的風(fēng)化特點(diǎn)和多年從事現(xiàn)場(chǎng)巖土勘察工作實(shí)踐，分析了如何正確劃分巖石風(fēng)化程度等級(jí)及其重要性，對(duì)提高巖土工程勘察和土建工程施工經(jīng)驗(yàn)有一定的意義。
關(guān)鍵詞：殘積土;全風(fēng)化;強(qiáng)風(fēng)化;中風(fēng)化;微風(fēng)化;未風(fēng)化
0前言
隨著建設(shè)工程的日益發(fā)展，越來(lái)越多的相關(guān)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(chǎng)代表、設(shè)計(jì)人員、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理員、施工人員、質(zhì)量監(jiān)督員、樁基檢測(cè)員以及從事巖土工程勘察工作及相關(guān)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(fēng)化程度等級(jí)呢?這個(gè)問題恐怕是最令他們頭痛的事情，亦是爭(zhēng)議性最大的話題。雖然有關(guān)規(guī)范都有相關(guān)定性的定義，但不同的巖性都有不同的風(fēng)化特點(diǎn)，這是造成了對(duì)巖石風(fēng)化程度等級(jí)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(shuō)法，往往是各部門都有自己的標(biāo)準(zhǔn)。
本人也從從事樁基檢測(cè)部門收集過(guò)多家勘察單位的地質(zhì)資料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有一家勘察單位對(duì)同一地層風(fēng)化程度等級(jí)有相同的標(biāo)準(zhǔn)，在劃分同一風(fēng)化程度等級(jí)的巖石力學(xué)數(shù)據(jù)離散性很大，這對(duì)設(shè)計(jì)人員對(duì)巖石力學(xué)數(shù)據(jù)的采用及現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)巖石風(fēng)化程度等級(jí)的判斷都造成了很大誤導(dǎo)。有些工地就因各單位對(duì)所挖巖石是什么風(fēng)化程度等級(jí)出現(xiàn)爭(zhēng)議不休的現(xiàn)象。本人曾對(duì)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(guò)程中的巖樣作過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)三者都有所區(qū)別，這引起本人對(duì)巖石風(fēng)化程度等級(jí)探討的極大興趣，由于水平有限，文中有不當(dāng)之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
1巖石的風(fēng)化作用
風(fēng)化作用是沉積巖經(jīng)歷的第一個(gè)階段，地表和接近地表的巖石，在水、空氣、太陽(yáng)能及生物能的作用和影響下所發(fā)生的巖石破壞作用稱為風(fēng)化作用，其又可分為物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用以及生物風(fēng)化作用。物理風(fēng)化作用主要是使巖石發(fā)生機(jī)械破碎作用，使母巖崩解產(chǎn)生碎屑物質(zhì)，其影響因素有溫度、重力、生物活動(dòng)以及水、冰、風(fēng)等�；瘜W(xué)風(fēng)化作用是在氧、水和溶于水中的各種酸作用下使母巖受到氧化、水解和溶解等化學(xué)變化，使母巖破碎并分解成新礦物。生物風(fēng)化作用可以促進(jìn)和加速化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行，通常巖石的風(fēng)化作用是由生物的活動(dòng)開始的，如菌類、藻類及其他微生物等，直接對(duì)母巖進(jìn)行機(jī)械破壞、化學(xué)分解，并且本身分泌出有機(jī)酸利于分解巖石。以上三種風(fēng)化作用往往同時(shí)進(jìn)行，由于母巖所處地理環(huán)境不同，常以某種特定的風(fēng)化作用為主[1]。
2巖石風(fēng)化程度等級(jí)的劃分
按《巖土工程勘察規(guī)范》及省標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，巖石的風(fēng)化程度可分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、和全風(fēng)化，如下所述：未風(fēng)化：巖質(zhì)新鮮，偶見風(fēng)化跡象。微風(fēng)化：結(jié)構(gòu)和構(gòu)造基本未變，僅節(jié)理面有鐵錳質(zhì)渲染或礦物質(zhì)略有變色，有少量風(fēng)化裂隙。中風(fēng)化：組織結(jié)構(gòu)部分破壞，礦物成分基本未變，沿節(jié)理面出現(xiàn)次生物礦，風(fēng)化裂隙發(fā)育;巖體被節(jié)理、裂隙分割成塊狀(200mm-500mm)，硬質(zhì)巖，錘擊聲脆，且不易擊碎;軟質(zhì)巖錘擊易碎;用鎬難挖掘，用巖芯鉆方可鉆進(jìn)。
強(qiáng)風(fēng)化：組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分已顯著變化;巖體被節(jié)理、裂隙分割成碎石狀(20mm-200mm)，碎石用手可以折斷;用鎬可以挖掘，用干鉆不宜鉆進(jìn)。全風(fēng)化：結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認(rèn);巖石已風(fēng)化成堅(jiān)硬或密實(shí)土狀，可用鎬挖，干鉆可鉆進(jìn);須機(jī)械普遍刨松方能鏟挖滿載。殘積土：組織結(jié)構(gòu)全部破壞，已風(fēng)化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進(jìn)，具可塑性[2-3]。
在實(shí)際探討巖石風(fēng)化程度等級(jí)的劃分這個(gè)問題前，首先讓我們來(lái)看看本地區(qū)地層由哪些巖性來(lái)組成。據(jù)《中華人民共和國(guó)基巖地質(zhì)圖》(F-49-35-D)廣州幅顯示，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(jì)內(nèi)陸湖盆沉積之紅巖系地層(簡(jiǎn)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(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖，巖屑成分以長(zhǎng)石、石英或灰?guī)r、砂巖或花崗巖碎屑為主，多為泥質(zhì)、鐵鈣質(zhì)膠結(jié)。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(gòu)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(zhì)現(xiàn)象。分布于市區(qū)的北部地層為燕山期侵入花崗巖體。[2]
本文著重討論紅層的風(fēng)化程度等級(jí)的劃分，花崗巖在垂直剖面上遵循標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)化規(guī)律(從未風(fēng)化→微風(fēng)化→中風(fēng)化→強(qiáng)風(fēng)化→全風(fēng)化→風(fēng)化土，按國(guó)標(biāo)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)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(fēng)化程度等級(jí)劃分，未見有關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定[3-4]。紅層，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)規(guī)范(2009年版)將巖石風(fēng)化等級(jí)分為五類，并結(jié)合個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)，分述如下：未風(fēng)化：巖質(zhì)新鮮，未見風(fēng)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(fēng)化：巖質(zhì)新鮮，色澤光鮮，少見風(fēng)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(cè)中鉆取的芯樣，呈柱狀或長(zhǎng)柱狀，巖質(zhì)新鮮，錘擊聲清脆，剛鉆取的芯樣干水較快，成樁作業(yè)時(shí)撈上來(lái)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(zhì)新鮮，干水較快。中風(fēng)化：色澤暗沉，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙面多為鐵錳質(zhì)渲染(黑色)，巖塊斷口用手摸無(wú)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(cè)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;成樁作業(yè)時(shí)撈上來(lái)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(wú)割手感)，色澤暗沉，且干水較慢。 強(qiáng)風(fēng)化：風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯錘擊易碎，巖塊用手可扳斷，風(fēng)鎬易挖掘。在巖土工程勘察或基樁鉆芯法檢測(cè)時(shí)，干鉆不易鉆進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)'N≥50擊。
全風(fēng)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(cè)時(shí)，干鉆可鉆進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)30擊≤'N<50擊[5]。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(cè)時(shí)，對(duì)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(jié)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(jié)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(fēng)化產(chǎn)物，未經(jīng)搬運(yùn)，顏色單一，粘結(jié)性一般。
后判斷為何種母巖風(fēng)化產(chǎn)物，如粉砂巖風(fēng)化后形成的粉質(zhì)黏土，泥巖風(fēng)化后形成的黏土等。如珠江新城某工地，基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，設(shè)計(jì)持力層為微風(fēng)化粉砂巖，樁已挖至15.60m，工人反映風(fēng)鎬挖掘困難，且挖上來(lái)的巖碎塊多呈片狀，斷口有割手感，說(shuō)是到微風(fēng)化巖了，但現(xiàn)場(chǎng)甲方代表和監(jiān)理人員說(shuō)是中風(fēng)化巖，需繼續(xù)往下挖，為此事在現(xiàn)場(chǎng)爭(zhēng)議不休，最后工人罷工不挖了。
后請(qǐng)來(lái)國(guó)家注冊(cè)巖土工程師現(xiàn)場(chǎng)判斷，并當(dāng)場(chǎng)挖巖塊判別，指出該巖塊巖質(zhì)新鮮，斷口有割手感，且在討論過(guò)程中巖塊已干水，已達(dá)到微風(fēng)化巖的風(fēng)化程度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并以該巖塊作整個(gè)場(chǎng)地挖孔樁的終孔標(biāo)準(zhǔn)。又如新港路某樓高為12層的住宅樓，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，87#號(hào)樁，樁徑為1200mm,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為16.65m，單樁承載力特征值為3165kN，設(shè)計(jì)要求持力層為中風(fēng)化砂巖，而鉆芯法檢測(cè)的結(jié)果為：檢測(cè)樁長(zhǎng)為16.31m，樁底下0.41m為強(qiáng)風(fēng)化粗砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)為主，巖芯呈碎塊狀、巖塊用手可扳碎;往下0.40m為中風(fēng)化含礫粗砂巖，鈣泥膠結(jié)，巖質(zhì)較硬;再往下為微風(fēng)化含礫粗砂巖，鈣泥膠結(jié)，巖質(zhì)新鮮、堅(jiān)硬。該樁為單樁承臺(tái)，設(shè)計(jì)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(tái)的方法處理。
2.灰?guī)r：本地區(qū)灰?guī)r屬化學(xué)石灰?guī)r(普通灰?guī)r)，淺灰至黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，遇冷稀鹽酸劇烈起泡，常具貝殼狀斷口。除受構(gòu)造影響對(duì)巖體完整性造成破壞外，巖石完整，致密，堅(jiān)硬。它只受含侵蝕CO2地下水這單一風(fēng)化營(yíng)力(化學(xué)分解)以溶蝕的方式風(fēng)化。巖體當(dāng)受到受構(gòu)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(dāng)?shù)叵滤哂袕搅髯饔脮r(shí)，它的溶蝕作用表現(xiàn)得更為強(qiáng)烈，如形成地下暗河等。鑒于灰?guī)r特殊的風(fēng)化現(xiàn)象，不宜作風(fēng)化程度等級(jí)的劃分，應(yīng)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[6]。
地質(zhì)工程論文：淺談地質(zhì)巖石檢測(cè)中礦物分析測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)
3結(jié)束語(yǔ)
在正確劃分巖石風(fēng)化程度等級(jí)的同時(shí)，還應(yīng)及時(shí)、認(rèn)真采取巖芯樣試件進(jìn)行天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，作出正確的評(píng)價(jià)，為工程合理選擇基礎(chǔ)類型及持力層提供依據(jù)，做到安全、合理、經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)
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[4]GB/50007-2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]2012.
[5]DBJ/15-31-2016建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2016.
[6]陸兆溱.工程地質(zhì)學(xué)[M].水利水電出版社，2001
作者：陳光
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