花崗巖風(fēng)化作用的主要研究成果綜述
化學(xué)風(fēng)化作用的實(shí)質(zhì)是晶粒之間的聯(lián)系被逐漸削弱、顆粒間晶格被腐蝕并伴隨溶蝕物質(zhì)被帶走，以下是一篇關(guān)于花崗巖風(fēng)化作用探究的論文范文，供大家閱讀參考。
花崗巖在我國(guó)廣泛分布，該類巖石出露于地表并因風(fēng)化作用而發(fā)生巖石工程力學(xué)性質(zhì)劣化[1].引起花崗巖工程性質(zhì)劣化的地質(zhì)作用可劃分為物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化，它們是導(dǎo)致花崗巖地區(qū)水土流失的根本原因[2].在風(fēng)化花崗巖分布地區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生并以邊坡的崩崗、變形和滑塌最為常見[2, 3].在花崗巖地區(qū)，風(fēng)化邊坡的地質(zhì)災(zāi)害常常導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，這也引起了研究人們的廣泛重視[2-5, 7, 8].因此，本研究從工程的角度出發(fā)對(duì)花崗巖風(fēng)化作用的主要研究成果進(jìn)行了綜合評(píng)述，以期為花崗巖邊坡的工程的勘察、設(shè)計(jì)和治理提供借鑒。
1、花崗巖風(fēng)化機(jī)理
巖石是由礦物晶粒及晶粒間接觸(膠結(jié))構(gòu)成的，化學(xué)風(fēng)化作用的實(shí)質(zhì)是晶粒之間的聯(lián)系被逐漸削弱、顆粒間晶格被腐蝕并伴隨溶蝕物質(zhì)被帶走。對(duì)花崗巖來講，物理風(fēng)化作用導(dǎo)致了巖石的破碎和連續(xù)性降低，而化學(xué)風(fēng)化則導(dǎo)致其地球化學(xué)組成和礦物組成的變化。從地球化學(xué)的角度來看[4],花崗巖花崗巖的化學(xué)風(fēng)化作用始于原生鋁硅酸鹽礦物的水解、水化和淋失作用，其中堿金屬、堿土金屬組分的淋濾流失之后伴隨了 Fe2+水解氧化成 Fe(OH)3并最終以 Fe2O3的形式殘留下來。從礦物組構(gòu)的角度來看[5],花崗巖中原生硅鋁酸鹽礦物隨低價(jià)金屬離子的水解淋失和脫硅作用而消失，次生粘土礦物的產(chǎn)生是 Si4+和 Al3+被水解產(chǎn)物(SiO2和 Al2O3膠體)沉淀的結(jié)果。
2、風(fēng)化程度判別
盡管花崗巖風(fēng)化并形成 1m 厚結(jié)構(gòu)性質(zhì)很弱的土壤需要 2萬年以上的時(shí)[6],但目前已經(jīng)形成的花崗巖風(fēng)化巖(土)體的工程性質(zhì)卻仍需重視。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范 (GB 50021-2001)》，花崗巖及其風(fēng)化產(chǎn)物可劃分為“未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化和殘積土”六大類，而工程界已經(jīng)提出了關(guān)于花崗巖風(fēng)化程度劃分的定性和定量?jī)商着袚?jù)：以《巖土工程手冊(cè)》為代表的定性評(píng)價(jià)方法以“巖石結(jié)構(gòu)、巖石顏色、礦物成分、巖石破碎程度、掘進(jìn)的難易程度等方面”為出發(fā)點(diǎn)，而《巖土工程勘察規(guī)范 (GB50021-2001)》提供的定量化判據(jù)則為“標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試擊數(shù) N”.在這些判別方法中，人為操作的隨意性較大會(huì)嚴(yán)重影響定性判別結(jié)果的準(zhǔn)確性[7],而標(biāo)貫擊數(shù)的離散程度高、精度低且需要修正也亟需完善[8].因此，花崗巖風(fēng)化程度的工程判別方法還需要進(jìn)一步完善。
3、邊坡穩(wěn)定性及處理方法
3.1 邊坡穩(wěn)定性識(shí)別
花崗巖本身材質(zhì)堅(jiān)硬，其工程性質(zhì)因風(fēng)化作用而工程性質(zhì)發(fā)生劣化，這也就是花崗巖風(fēng)化邊坡經(jīng)常發(fā)生變形、滑塌和崩崗等地質(zhì)災(zāi)害的根本原因。為了避免地質(zhì)災(zāi)害帶來的嚴(yán)重?fù)p失，人們圍繞花崗巖邊坡的病害機(jī)理及穩(wěn)定性判別開展了大量研究，但這些研究尚存在諸多不足：一方面是穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中忽略了花崗質(zhì)邊坡的破壞機(jī)理及模式的差異，另一方面是忽略了最能夠反映花崗巖風(fēng)化程度的礦物組成、風(fēng)化顆粒連接方式、粘土礦物的分布和顯微裂隙等信息。事實(shí)上，花崗巖邊坡的病害機(jī)理非常復(fù)雜，不同病害邊坡的“地質(zhì)、氣候、地下水、地形、地貌和人類活動(dòng)”等控制因素往往具有不同的貢獻(xiàn)。花崗巖的崩崗源于花崗巖風(fēng)化土的遇水崩解性，雨水的滲透則導(dǎo)致了邊坡巖土力學(xué)性質(zhì)的弱化并引發(fā)降雨型滑坡，構(gòu)造裂隙的廣泛發(fā)育有利于花崗巖風(fēng)化殼的變形，地震則可能誘發(fā)公路沿線邊坡崩塌破壞并主要表現(xiàn)為滑移式和傾倒式崩塌破壞，這些都說明花崗巖邊坡發(fā)生病害的`控制因素具有主次之分。因而，未來勢(shì)必要加強(qiáng)對(duì)邊坡病害控制因素的分級(jí)研究。
3.2 邊坡處理方法
當(dāng)前主要的邊坡處理方法可分為加固技術(shù)(如抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、注漿加固、加筋邊坡和加筋擋土墻、錨固技術(shù)和預(yù)應(yīng)力錨索加固等)和防護(hù)技術(shù)(圬工防護(hù)、菱形網(wǎng)格護(hù)坡、六角空心磚護(hù)坡、噴射混凝土護(hù)坡、生物防護(hù))，而前者還可以進(jìn)一步劃分為基于原位擋墻和重力擋墻的外部加固體方法和基于土釘、錨桿等的內(nèi)部加固方法兩大類。盡管上述防治方法在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟，但它們并非對(duì)每一個(gè)病害邊坡都適宜。
事實(shí)上，各種邊坡防治技術(shù)都具有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，而同一邊坡的防治方案也可能并不只一種，因而勢(shì)必要求從主導(dǎo)性的致災(zāi)因素入手選擇最優(yōu)的防治方案。因而，要重視花崗巖邊坡的致災(zāi)因素和風(fēng)化邊坡防治方案的結(jié)合。
4、結(jié)語
風(fēng)化花崗巖是工程建設(shè)中一類極具特殊性的巖(土)體，它們是引發(fā)邊坡病害、水土保持和環(huán)境保護(hù)等問題的來源。由于該類自然災(zāi)害帶來了大量的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失，花崗巖邊坡的穩(wěn)定性和處理方案引起了人們的高度重視。盡管如此，關(guān)于花崗巖風(fēng)化程度的工程判別方法和邊坡的穩(wěn)定性識(shí)別均存在缺陷，而邊坡的治理方案也亟需完善，因此希望未來能夠加強(qiáng)對(duì)該類問題的重視。
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