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)計工作的巖土工程師、建筑設(shè)計工程師、土建工程師、工程監(jiān)理工程師、地基基礎(chǔ)檢測工程師，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，對巖石風化程度等級的劃分，存在較大的分企，如果發(fā)生錯誤判斷，將
摘要：由于從事巖土相關(guān)工程者眾，如從事勘察設(shè)計工作的巖土工程師、建筑設(shè)計工程師、土建工程師、工程監(jiān)理工程師、地基基礎(chǔ)檢測工程師，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，對巖石風化程度等級的劃分，存在較大的分企，如果發(fā)生錯誤判斷，將對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(guān)鍵詞：殘積土;全風化;強風化;中風化;微風化;未風化
0前言
隨著建設(shè)工程的日益發(fā)展，越來越多的相關(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)場代表、設(shè)計人員、現(xiàn)場監(jiān)理員、施工人員、質(zhì)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(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(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(zhì)資料，結(jié)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(xué)數(shù)據(jù)離散性很大，這對設(shè)計人員對巖石力學(xué)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(dǎo)。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。
1巖石的風化作用
風化作用是沉積巖經(jīng)歷的第一個階段，地表和接近地表的巖石，在水、空氣、太陽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化作用，其又可分為物理風化作用、化學(xué)風化作用以及生物風化作用。物理風化作用主要是使巖石發(fā)生機械破碎作用，使母巖崩解產(chǎn)生碎屑物質(zhì)，其影響因素有溫度、重力、生物活動以及水、冰、風等。化學(xué)風化作用是在氧、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。生物風化作用可以促進和加速化學(xué)風化作用的進行，通常巖石的風化作用是由生物的活動開始的，如菌類、藻類及其他微生物等，直接對母巖進行機械破壞、化學(xué)分解，并且本身分泌出有機酸利于分解巖石。以上三種風化作用往往同時進行，由于母巖所處地理環(huán)境不同，常以某種特定的風化作用為主[1]。
2巖石風化程度等級的劃分
按《巖土工程勘察規(guī)范》及省標《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，巖石的風化程度可分為未風化、微風化、中風化、強風化、和全風化，如下所述：未風化：巖質(zhì)新鮮，偶見風化跡象。微風化：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，有少量風化裂隙。中風化：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。
強風化：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。全風化：結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認;巖石已風化成堅硬或密實土狀，可用鎬挖，干鉆可鉆進;須機械普遍刨松方能鏟挖滿載。殘積土：組織結(jié)構(gòu)全部破壞，已風化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進，具可塑性[2-3]。
在實際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。據(jù)《中華人民共和國基巖地質(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(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》(GB50021-2001)規(guī)范(2009年版)表A.0.3劃分，在此不作討論。灰?guī)r屬可溶性巖，是否仍需作風化程度等級劃分，未見有關(guān)文獻規(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)將巖石風化等級分為五類，并結(jié)合個人工作經(jīng)驗，分述如下：未風化：巖質(zhì)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(zhì)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(zhì)新鮮，錘擊聲清脆，剛鉆取的芯樣干水較快，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(zhì)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(zhì)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;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。
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≤'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(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�；蛩槭＃＝Y(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化產(chǎn)物，未經(jīng)搬運，顏色單一，粘結(jié)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(zhì)黏土，泥巖風化后形成的黏土等。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(zhì)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(chǔ)采用鉆孔灌注樁，87#號樁，樁徑為1200mm,設(shè)計樁長為16.65m，單樁承載力特征值為3165kN，設(shè)計要求持力層為中風化砂巖，而鉆芯法檢測的結(jié)果為：檢測樁長為16.31m，樁底下0.41m為強風化粗砂巖，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為中風化含礫粗砂巖，鈣泥膠結(jié)，巖質(zhì)較硬;再往下為微風化含礫粗砂巖，鈣泥膠結(jié)，巖質(zhì)新鮮、堅硬。該樁為單樁承臺，設(shè)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(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(xué)分解)以溶蝕的方式風化。巖體當受到受構(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?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(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)巖石檢測中礦物分析測試技術(shù)要點
3結(jié)束語
在正確劃分巖石風化程度等級的同時，還應(yīng)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(chǔ)類型及持力層提供依據(jù)，做到安全、合理、經(jīng)濟。
參考文獻
[1]陳世悅.礦物巖石學(xué)[M].地質(zhì)出版社，2002.
[2]GB/50021-2001.巖土工程勘察規(guī)范[S]2009.[3]JGJ/T72-2017.高層建筑巖土工程勘察標準[S]2017.
[4]GB/50007-2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]2012.
[5]DBJ/15-31-2016建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(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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