強風化花崗巖識別

1、強風化花崗巖識別9崗巖，由于其石英含量較少，因此相對粘土質(zhì)礦物含量較高，其風化完全程度也高于酸性花崗巖；（2） 地勢地貌花崗巖類風化土除受巖性約束外，仍受到自然條件的影響，特殊受到地貌位置的影響；下面以廣東地區(qū)為例， 廣東各河系腐蝕河谷的基面高程大致為45m50m ，同時結(jié)合廣東較低的幾級腐蝕面的高程，從平面分布上可以大致地把廣東花崗巖類風化土厚度特點與地貌形狀分為 3 個類區(qū)：（a） 高程在 100m 以內(nèi)的殘丘、低山和高程在40m 內(nèi)的河谷階地的風化土為正常風化土區(qū)，其特點是風化勻稱，不含或含很少的球狀風化體，風化土表層常有一層帶坡積性質(zhì)的紅褐色粘性土，有時仍夾有一層含鐵錳質(zhì)結(jié)核的呈網(wǎng)紋狀

2、結(jié)構(gòu)的風化土；（b） ）高程在 100m 以上和相對高差在 100m 以內(nèi)的低、中山的含大量花崗巖球狀風化體的風化土區(qū)，其特點是多分布在山坡，在其表面或土層中夾有大量直徑幾十厘米甚至達十幾米的球狀風化體，其厚度變化大，土層風化不勻稱（c） ）高程在 100m 以上的峽谷河床及兩岸陡坡段， 相對高差大于 200m 以上的陡峻中、高山的風化土區(qū)，該類區(qū)基本屬于腐蝕區(qū)，其風化土層很薄，河床及陡岸均為巖石露頭，山谷和陡坡有巖石露頭及積累大量球狀體1；（3） 巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造節(jié)理裂隙分布稀疏的花崗巖抗腐蝕才能強，風化過程很難深化；而節(jié)理裂隙密集的花崗巖抗腐蝕才能大減，地表水地下水沿節(jié)理裂隙活動，特殊是沿垂直

3、節(jié)理裂隙，水和具風化性的化學物質(zhì)可以長驅(qū)直入，形成很厚的紅色風化殼，這是我國東南部花崗巖地貌的一大特點；風化槽和風化囊的形成也與花崗巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān) 2 ；（4） 環(huán)境氣候環(huán)境氣候是巖石風化的主要外在影響因素，總體來說北方以機械（物理）風化為主， 南方以化學風化為主，這也造成兩者風化產(chǎn)物、風化深度等多個方面的不同；比如紅色 風化殼是南方花崗巖特有的風化產(chǎn)物；2.3 地層分帶我國東南地區(qū)花崗巖風化作用一般是隨深度增加而減弱，力學性質(zhì)應隨之增強，顏色由淺變深，原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造由無法辨別過渡到清楚可辨；其典型的剖面如下圖，其具體描述如下：殘積土，不具原巖結(jié)構(gòu)，石英顆粒分布勻稱，呈網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，含氧化鐵結(jié)核

4、， 一般呈紅色；全風化花崗巖，尚見原巖結(jié)構(gòu)，長石均已風化成高嶺土，石英顆粒基本保 持原巖的形狀；強風化花崗巖，斜長石、云母已風化成高嶺土或粘土，正長石用手可捏 成砂狀，呈半巖半土狀，殘留少量母巖巖塊，用手易折碎；弱風化花崗巖斜長石風化較 深，正長石、云母風化稍微，巖石普遍轉(zhuǎn)變顏色，巖塊用手不易折斷，錘擊聲??；需要 特殊指出的是花崗巖存在差異風化現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為全風化巖層中存在球狀風化以及 微風化界面起伏，這是花崗巖風化的一個特點，在實際勘察工程中；一旦遇到風化等級突變的巖塊，可依據(jù)相鄰鉆孔的風化層厚度、頂面標高進行比較分析，綜合作出判定3；3 識別的手段圖 1 花崗巖的風化剖面圖依據(jù)花崗巖風

5、化的特點，對強風化花崗巖的識別方法歸納如下：3.1 野外露頭在充分把握區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，通過野外踏勘查清工程所在地的花崗巖類型， 假如野外有較為完整的露頭，那么對鑒別工程地下的花崗巖風化程度有很大的幫忙；3.2 鉆進過程鉆機鉆進過程是識別風化程度的第一手資料，不同風化程度的花崗巖在鉆進過程中有不同的表現(xiàn)，歸納如下：殘積土，無循環(huán)泥漿易鉆進；全風化花崗巖，無循環(huán)泥漿可 鉆進 0.5m以上；強風化花崗巖，鉆進過程中鉆桿稍微跳動，無循環(huán)泥漿僅可鉆進0.1m0.5m ；弱風化花崗巖鉆進過程中鉆桿猛烈跳動，合金鉆頭鉆進較易，無循環(huán)泥漿不能鉆進；微風化花崗巖，合金鉆頭較難鉆進，一般采納金剛石鉆頭鉆進；

6、在香港地區(qū)， 開展了花崗巖地區(qū)的鉆孔過程參數(shù)的解譯方法與地層特性之間響應關(guān)系方面的討論，發(fā) 現(xiàn)鉆進過程中用于破裂巖石的能量主要來自鉆進系統(tǒng)的動能，鉆進系統(tǒng)用于破裂巖石的能量安排與地層強度特性有關(guān)；在風化程度較低或新奇巖層中鉆進時，破裂巖石98% 以上的能量來自系統(tǒng)的動能， 而軸壓力推動鉆頭位移所給出的能量不到2% ；在土層或全風化巖層中，軸壓力所做的功達到22% 以上，且明顯隨風化程度的增高而增大，說明鉆進系統(tǒng)動能與軸力功可用以表征地層的可鉆性4；但目前該種方法仍不足夠成熟， 在進行大量試驗和結(jié)合地區(qū)體會的基礎(chǔ)上，該種方法可以為強風化識別排除人為主觀誤差供應一種新的方法；3.2 巖芯識別通過巖

7、芯外觀識別強風化花崗巖，主要通過巖塊內(nèi)礦物的風化程度，除石英外，斜長石、云母已風化成高嶺土或粘土， 正長石用手可捏成砂狀； 巖芯總體呈半巖半土狀， 殘留少量母巖巖塊；但是由于巖體的破裂性，巖芯極易發(fā)生破壞，且浸水后加劇破壞程度，多數(shù)情形下難以觀看到碎塊狀巖芯；3.3 標準貫入試驗規(guī)范中規(guī)定可采納未經(jīng)修正的標準貫入試驗擊數(shù)超過 50 擊來確定強風化， 這種方法在工程實踐中應用較多，而且通過貫入器內(nèi)巖樣和擊數(shù)對應，可以更進一步建立對應關(guān)系，幫忙進行判定；也有人通過動力觸探試驗和標準貫入試驗的對應關(guān)系嘗試采納動力觸探試驗判定強風化，同時由于資料有限，動力觸探錘擊數(shù)與標貫試驗錘擊數(shù)的關(guān)系方程及承載力的

8、確定尚須進一步深化討論 5 ；3.4 物理勘探應用于巖石風化劃分的常見的物理勘探方法有：波速測試、高密度電阻率法，現(xiàn)分別闡述如下；（a） 波速測試在相關(guān)規(guī)范上規(guī)定了波速比kv 劃分風化巖石風化程度，而波速比kv 為風化巖石與新奇巖石壓縮波波速之比， 并且已有工程采納該方法取得了成果6，但該方法對對巖樣要求高，就花崗巖強風化而言，強風化完整巖樣難以取得；亦有工程在鉆孔內(nèi)進行波速測 試，直接量測巖體波速、波速比；在文獻7 中對三個工程的波速測試結(jié)果進行分析并認為：聲波在巖體中的傳播，除受巖體風化程度影響外，結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及其性狀更起 掌握作用，以波速指標劃分巖體風化程度時，應分別統(tǒng)計各工程巖體中

9、的小值平均波速 值、大值平均波速值、波速變化幅度，小值代表結(jié)構(gòu)面波速，大值代表結(jié)構(gòu)體波速，波 速變化幅度反應當巖體均一性；文獻8 采納波速、波速比進行巖體風化程度劃分得到較好結(jié)果，認為對于全風化微風化巖石，巖體的波速主要由風化程度打算，按巖體縱波 與橫波的波速比劃分的風化帶與鉆孔揭露的風化帶基本一樣，因此利用巖體縱波與橫波 的波速比劃分風化度是可行的；作者認為采納波速進行花崗巖風化程度劃分一方面需要 與鉆孔劃分風化的數(shù)據(jù)進行對比分析，進而采納合理的波速數(shù)值；另一方面需要搜集當 地已有勘測體會，如福建省就給出花崗巖風化層的波速劃分標準9 ；（b） 高密度電阻率法高密度電阻率法近年來也被用到巖石風

10、化程度的劃分，相比其他方法高密度電法具有節(jié)省、速度快、結(jié)果直觀的有點，但是該方法具有影響因素多、解譯復雜的特點；文獻10 中采納高密度電法， 結(jié)合鉆探成果對存在風化巖的區(qū)域進行了劃分，分出了風化程度基本相同、基巖完整性較好和風化變化程度較大的三個部分，對后續(xù)的勘探點布置起到了指導作用；我院吳志偉在核電選址階段，將高密度電法和聯(lián)合剖面法結(jié)合起來，在劃分巖石風化界面進行有益的嘗試，為核電廠選址勘察供應直觀的地層分布特點11 ；3.4 化學識別尚彥軍等人通過對香港地區(qū)花崗巖樣品微觀特點的觀看討論和礦物成分、微孔隙率 以及綜合顯微巖石指標 ip 進行了描述和定量分析，發(fā)覺其中一些指標有肯定相關(guān)性；這些

11、化學指標和微觀特點相關(guān)的統(tǒng)計值在肯定程度上可定量表征花崗巖的風化程度，即:隨風化作用進行，堿、堿土金屬組分逐步淋失，脫硅、富鋁鐵化作用逐步加強；相應地，先是鈉長石風化成高嶺石，其次為云母和鉀長石的風化；粘土礦物所占體積百分比隨風化程度增高而變大，至殘積土級時已達 50% 左右;ip 指標值下降，微孔隙率增高；文章綜合出各個風化級別的指標變化范疇及平均值供花崗巖分布區(qū)花崗巖風化野外調(diào)查和討論工作參考 12 ；4 結(jié)論花崗巖風化過程受多種因素影響，花崗巖風化作用隨深度增加而減弱，在確立了花崗巖典型風化剖面的基礎(chǔ)上，將多種識別手段歸納總結(jié)，文章對花崗巖地區(qū)強風化層識別具有指導作用；1 陳泳周 ,黃紹

12、派 ,周東, 張定邦 . 廣東花崗巖類巖石風化土的工程地質(zhì)特點j. 桂林工學院學報,2002,03:263-268.2 吳能森 ,趙塵,侯偉生. 花崗巖殘積土的成因、分布及工程特性討論j. 平頂山工學院學報,2004,04:1-4.3 陳明曉 . 廣東沿海地區(qū)花崗巖風化剖面及其差異風化現(xiàn)象的特點分析j. 廣東大路交通,2003,01:59-63.4 譚卓英 ,岳中琦,蔡美峰. 風化花崗巖地層旋轉(zhuǎn)鉆進中的能量分析j. 巖石力學與工程學報,2007,03:478-483. 5 藍 瓊, 吳飛 , 蒙 勝武.重 型動 力觸探試 驗在 廣東花崗 巖地 區(qū)的應用 j.人民珠江,2002,04:19-21. 6 季 秀 萬 .波速 測試 技 術(shù) 在 青島 海灣 大橋 基巖 風化 評 價中 的應 用j. 工 程建設(shè),2021,4347 潘祖弼. 風化巖體中的波速特點 j. 水利發(fā)點 ,1988.10:39-418 邵長云，鐘慶華等. 利用巖體波速定量劃分巖石風化度的試驗討論j. 工程勘察， 2021.03 ：87-909 dbj13-84-2