习题三 风化壳的垂直分带

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1、习题三习题三 风化壳的垂直分带风化壳的垂直分带 一、目的一、目的1.巩固并掌握风化壳的概念；2.掌握在一定的地形、岩性和地质构造条件下，风化壳垂直分带的标志及分带方法；3.学会分析岩石风化的影响因素。二、二、 工程实例工程实例武山村位于我国南方某地，气候属亚热带，温暖潮湿，经过地表测绘，勘探及实验工作，获得了一系列工程地质资料：1 武山村附近地形地质剖面；2 钻孔柱状图五个。现已知该地区为白垩纪大片花岗岩侵入，在白垩纪末期有细精岩脉穿插于其中。最后本地区经受一次构造运动，产生一系列 NESW 向的断裂。这些岩浆岩的强度较高，但因遭长期风化作用，形成了巨厚的风化壳。现要在该地区修建一铁路遂洞，此

2、遂洞系高度为跨度各为 10 米和马蹄形断面，洞底高程为海拔 240.00 米。为了论证该遂洞围岩的稳定性，必须对该地的风化壳进行分析。三、三、 要求要求1根据所给资料分析风化壳垂直分带标志；2根据所确定的风化壳标志，考虑影响岩石风化的因素，在所给地质剖面图上进行风 化壳的垂直分带；3从遂洞围岩稳定性的要求出发，对岩石风化分段进行工程地质评价。习题三习题三 风化壳的垂直分带解答：风化壳的垂直分带解答：工程地质学基础作业 周斌 0520721621. 根据所给资料分析风化壳垂直分带标志；答：(1) 分化带的垂直定性、及定量分带标志如下：表表 1-1 风化壳垂直分带的风化壳垂直分带的定性指标参照标准

3、定性指标参照标准风化 分带岩石颜色矿物颜色岩体破碎特点物理力学性质声速特性剧 风 化 带原岩完全 变色，常 呈黄褐、 棕红、红 色除石英外，其余 矿物多已变异， 形成绿泥石、绢 云母、蛭石、滑 石、石膏、盐类 及粘土矿物等次 生矿物呈土状，或粘性 土夹碎屑，结构 已彻底改变，有 时外观保持原岩 状态强度很低，浸水 能崩解，压缩性 能增大，手指可 捏碎纵波声速 值低，声 速曲线摆 动小强 风 化 带大部分变 色，岩快 中心部分 尚较新鲜除石英外大部分 矿物均已变异， 仅岩快中心变异 较轻,次生矿物 广泛出现岩体强烈破碎， 呈岩块、岩屑、 时夹粘性土物理力学性质不 大均一，强度较 低，岩块单轴抗

4、压强度小于原岩 的 1/3，风化较 深的岩块手可压 碎纵波声速 值较低， 声速曲线 摆动大弱 风 化 带岩体表面 及裂隙表 面大部分 变色，断 口颜色仍 较新鲜沿裂隙面矿物变 异明显，有次生 矿物出现岩体一般较好， 原岩结构构造清 晰，风化裂隙尚 发育，时夹少量 岩屑力学性质较原岩 低，单轴抗压强 度为原岩的 1/32/3纵波声速 值较高， 声速曲线 摆动较大微 风 化 带仅沿裂隙 表面略有 改变仅沿裂隙面有矿 物轻微变异，并 有铁质，钙质薄 膜岩体完整性较好， 风化裂隙少见与原岩相差无几纵波声速 值高，声 速曲线摆 动较小（2）由上表分析知该风化壳由地表向下依次可分为土壤层、残积层和半风化层

5、。土壤层主要由完全风化的红色矿物粘土组成，其中夹有少量的砾石和碎石。残积层一般又可分为全风化、强风化和中风化层。对于该风化壳，全风化层中花岗岩已风化成黄色之砾质沙土状碎屑，岩石的原生结构已遭破坏，矿物之间已失去结晶联系并含有少量黏土颗粒，风化碎屑用手搓即碎，大部分矿物已遭风化变异，长石变成高岭石，黑云母变成蛭石，角闪石变成绿泥石，石英成砂粒状。强风化层花岗岩已风化成灰黄色之块球体，其形状多为圆球体，直径 2-5cm，块球含量达 40%-50%，矿物变异较轻，长石风化后成高岭石及方解石，黑云母风化成棕色。球体内工程地质学基础作业 周斌 052072163部岩石新鲜。中风化层中花岗岩已风化成黄色块

6、球体，并夹少量碎屑，块球呈长方形，块球体含量达70%，矿物变异轻微。半风化层中花岗岩新鲜，仅沿原生节理及构造裂隙面上有轻微风化，裂隙表面呈黄褐色或绿色，其上附有褐铁矿，绿泥石及次生方解石。2根据所确定的风化壳标志，考虑影响岩石风化的因素，在所给地质剖面图上进行风化壳的垂直分带；（1）根据所给数据知：分带表见表 1-2， 表表 1-2 风化带高程下限表风化带高程下限表风化带高程下限A1(m)A2(m)A3(m)A4(m)A5(m)剧风化带250280.5307.9326.4337.4强风化带224.5255.5271.9311.4327.9弱风化带221.4248.5245.4289.1324.

7、6微风化带219.6245217.4287.9321.4（2）分带图见图 1-21 简单示意图和 122 风化壳的垂直分带详图：分带线半风化层与基岩残积层残积层土壤层海拔工程地质学基础作业 周斌 052072164武当村风化壳的垂直分带图武当村风化壳的垂直分带图3从遂洞围岩稳定性的要求出发，对岩石风化分段进行工程地质评价。答：（1）从图中我们可以看出: 本地区经受构造运动产生的一系列 NESW 向的断裂构成风化营力（水、气等）深入岩石内部的良好通道，加深和加速岩石风化，造成此处附近岩石风化深度增大，使风化带界线在断裂处呈现凹向下的形态。构造带的发育也对钻孔柱状图资料，尤其是定量资料有较大的影响

8、，常常会使某些地量指标出现异常（如岩心采取率变小、单位吸水量变大等），这点在实践中应予以注意。（2）从图中我们还发现：在白垩纪末期侵入该处花岗岩的细晶岩脉，对风化的抵抗能力很强，有效的保护了其下部的花岗岩不受风化的侵蚀。细晶岩脉主要成分为石英，化学稳定性大，抗风化能力强，使得风化带界线全部分布在岩脉的上部，地质剖面图 NE50方向的风化带界线深度变浅，向地表集中（本来此处地形较平缓，风化条件良好，风化深度会很深）。（3）地形条件对风化作用的进程和风化产物的积存起重要的控制作用，因而影响着岩石风化类型和速度以及风化岩的厚度。从图中我们可以发现：风化带界线形状大体上同地表面.且在地质剖面图中到左部

9、受断裂和细晶岩脉影响较小处，表现出来的地势的陡缓对风化程度的影响来（陡峭地区，水加速流动，剥蚀较强，新鲜基岩易于暴露，故以物理风化工程地质学基础作业 周斌 052072165为主且风化层厚度较小；平坦低洼地区排水条件差，深入岩石的水量较大，以化学风化和生物风化为主，有助于风化达到较深的深度。）。（4）对隧洞围岩稳定性的简要论证：由于遂洞围岩的稳定性在教学中不做要求，对此也知之甚少，故在此只做简要评价。从图 3-2 风化带的划分中我们易知：隧洞易失稳部位为洞前部（地质剖面图的左侧出口）和隧洞与断裂相交出。这两个部位分别由于地形和断裂的影响，围岩风化程度大，岩石强度变低，容易造成隧洞失稳破坏。应采

10、取相适宜的防治措施加以处理。综知：由题目 2 中的武山村地质剖面风化壳垂直分带示意图可以看出，隧道的前半段（即从前 200 米左右）处于该花岗岩体的残积层下方，特别是前 100 米隧道处于花岗岩的中风化层处，此处花岗岩已风化成黄色块球体，并夹少量碎屑，块球呈长方形，块球体含量达 70%，矿物变异轻微，所以整体强度会明显降低，长时间作用下，隧道上方风化的岩石容易发生崩塌等自然灾害，使隧道存在安全隐患，应该进行相应的防护措施。工程地质学基础作业 周斌 052072166习题四习题四 岩村滑坡稳定性评价岩村滑坡稳定性评价一、目的一、目的学会滑坡机理分析、稳定性定价和定量计算的基本方法，了解滑带土抗剪

11、强度指标选择的基本途径，掌握滑坡防治工程要点。二、滑坡概况二、滑坡概况l、自始地理、自始地理岩村滑坡位于四川盆地某城市市中区，地处长江和佳江的交汇地带，呈半岛状，土地资源十分紧张。在经济建设迅速发展的 80 年代，市中区斜坡土地得到了大量的利用，交通线路不断改进，高层建筑逐渐增多。但与此同时滑坡灾害事件也日趋严重，岩村滑坡就是灾害之一。该地区属于亚热带气候，温暖潮湿，雨量充沛，多年平均降雨量在 1200mm 以上，并常有暴雨出现。长江和佳江是市中区两大地表水系，水位年平均变化幅度达 20m 以上，平均低水位 158m，高水位 181m，1981 年为百年一遇的特大洪水，水位达 193m，正在筹

12、建中的三峡工程，按 175m 蓄水方案修建大坝，该地区最高拱水位将达 205m 左右。2、地质概况、地质概况滑坡区基岩地质构造属川东隔档式褶皱中的一复向斜内部，岩层产状平缓，倾角 10以下，倾向在 SW200270范围变化。无明显的断裂构造，优势节理产状：7582；346#include #include #include void get();void jielun();.void input(float);float En15,a156,weight; void get() FILE *fp; fp=fopen(“shuju.txt“,“r“);int i=0;fscanf(fp,“上部角

13、 下部角 面积 滑面长 内摩擦角 粘聚力 重度n“);dofscanf(fp,“%f%f%f%f“,ai3=weight;ai5=ai3*ai4;i+;while(!feof(fp);void jielun()int h=0;if(En14fs;couty;coutc;coutweight;get();system(“cls“);cout5；且粗细颗粒的界限粒径 df= =0.0027mm,查土粒累计曲线得：细颗粒含量为 70%左右，远大于 35%，故可能发生的渗透形式为流土。对于河漫滩部位，由于其坝底岩性上为细砂土，下为碎石土，且上部粗细颗粒的不均匀系数 Cu5；界限粒径 df= 0.19m

14、m,查土粒累计曲线得：细颗粒含量为 40%左右，与界限值35%接近，故可能发生的渗透形式为流土或管涌。而对于阶地部位，由于其坝底岩性上为粉质粘土，下为中砂土，且上部粘土粗细颗粒的不均匀系数 Cu5；界限粒径 df= =0.20 mm,查土粒累计曲线得：细颗粒含量为 20%左右，小于界限值 35%，故可能发生的渗透形式为管涌。临界水力梯度计算：由扎马林公式：Jc=(s 1)(1n) +0.5n 得：则各种土体的临界水力梯度分别为：河槽碎石土：Jc=(s 1)(1n)=（2.751）*（134%）+0.5n =1.325；河漫滩细砂土：Jc=(s 1)(1n)=（2.651）*（138%）+0.5

15、n =1.213； 阶地粉质粘土：Jc=(s 1)(1n)=（2.441）*（140%）+0.5n =1.064;由于要求安全系数 Kc=2; 故各土体的容许水力梯度 Jy= Jc/Kc;得：河槽碎石土：Jc=Jc/Kc =1.325/2=0.66；河漫滩细砂土：Jc=Jc/Kc =1.213=0.60； 阶地粉质粘土：Jc =Jc/Kc=1.064=0.53;而各地段的实际水力梯度有计算公式：JB=（H1H2）（2T1+2b*）)2*2/(1*1TKTk(此公式是针对边界条件和地质结构都比较简单的双层结构地基)，而对于本例中河槽部位坝基处的单层结构地基，可近似用达西公式 JB=（H1H2）L

16、；河槽部位：由公式 JB=（H1H2）L：JB=(132-102)/220=0.14;河漫滩部位：由 JB=（H1H2）（2T1+2b）；带入数据得)2*2/(1*1TKTkJB=30/(4+25.4)=1.18阶地部位：由 JB=（H1H2）（2T1+2b ）；带入数据得)2*2/(1*1TKTkJB=27/(10+3.95)=1.9结论：结论：比较各部位的容许水力梯度 Jc 和实际水力梯度 JB 以及综合考虑上述可能发生的变形形式可得：在河槽坝基部位 JcJB;不会发生渗透变形；在河漫滩部位 JcJB；会发生流土或管涌形式的渗透变形；而在阶地部位，也存在 JcJB；会发生管涌形式的渗透变形。19处理措施：处理措施：由渗透变形的防治原则可知，对于上游地下水的补给和径流去应以防渗截流措施为主，而在下游地下水出逸段则以排水减压和反滤盖重措施为主。防渗截流措施：可在坝上