认知公路工程中的岩石问题

【任务描述】

本任务是认知岩石的类型，认知公路工程中常用石料的种类及其技术性质。

【学习目标】

能叙述岩石的种类，能叙述公路工程中常用石料的种类及其技术性质。

1.岩石的分类

公路工程中无论是承受结构作用的地基岩石，还是由岩石加工、作为建筑材料的石料，从它们形成的环境，也就是从成因来划分，可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩3大类。

1）岩浆岩

岩浆岩也称为火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石，即地球内部产生的部分或全部呈液态的高温熔体(岩浆)，温度一般在7 000～12 000℃，在岩石的强大压力下，喷发到地表岩浆冷凝固结而成的岩石。

岩浆岩主要有花岗岩、安山岩、闪长岩、流纹岩、玄武岩、辉长岩等。由于岩浆成分和冷却凝固方式不同，便形成了不同的火成岩。

①安山岩：岩浆经由火山口喷发出地面，快速冷却形成的。

②玄武岩：岩浆经由缓和喷发漫流而出，逐渐冷凝形成的。

③花岗岩：岩浆并不喷出地面，而是在地底下慢慢冷却形成的。

2）沉积岩

沉积岩是在地表或近地表不太深的位置形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。不论哪种方式形成的碎屑物质，都要经历搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。

沉积岩依照沉积物颗粒的大小又分为砾岩、砂岩、页岩、石灰岩。沉积岩的形成过程为：

①风化侵蚀：在河流上游的大石头，经年累月被侵蚀风化，逐渐崩解成小的沙泥、碎屑。

②搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。

③堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。

④压密：新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。

⑤胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。

⑥露出：堆积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。

3）变质岩

在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石(包括岩浆岩、沉积岩)，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。

变质岩又分为板岩、片岩、片麻岩、大理岩。变质岩的形成过程为：

①变质前的岩层：由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。(www.xing528.com)

②挤压岩层：在强大挤压和摩擦力之下产生温度和压力，使得深埋在地底下的岩石发生变质作用。

③变质成新岩石：岩石里零散分布的矿物结晶会呈规则排列，或生出新矿物，而变成各种新的变质岩。

2.路桥工程中常用石料的类型

道路与桥涵工程使用的石料，一种是由天然岩石经打眼放炮开采得到的大块石，再按要求的规格经粗加工或细加工而得到的规则或不规则块石、条石等；另一种是由天然的卵石、漂石、巨石经加工而成。

1）桥涵工程中常用的石料

桥涵工程中使用的石料主要用于砌体工程，如桥涵拱圈、墩台、基础、墙身等。按尺寸、形状分为下列3种：

①粗料石：由岩层或大块石料开劈并经粗略修凿而成。外形方正，呈六面体，厚度为200～300 mm，宽度为厚度的1.0～1.5倍，长度为厚度的2.5～4倍，表面凹陷深度不大于20mm。加工镶面粗料石时，丁石长度应比相邻顺石宽度至少大150 mm，修凿面每100 mm长有錾路4～5条，侧面修凿面应与外露面垂直，正面凹陷深度不应超过15 mm。

②块石：块石形状大致方正，上下面大致平整，厚度为200～300 mm，宽度为厚度的1.5～2.0倍，长度为厚度的1.5～3.0倍。镶面块石的外露面向内稍加修凿。

③片石：一般指用爆破或楔劈法开采的石块，厚度不小于150 mm。镶面片石表面较平整，尺寸较大。

2）道路工程岩石制品

道路工程岩石制品有高级铺砌(路面面层)用的整齐块石、半整齐块石、不整齐块石，用作路基的锥形块石、片石，用作挡墙等工程的块石、片石等。

3.岩石的技术性质及评价指标

岩石的技术性质主要表现在物理性质、力学性质、化学性质和耐久性4个方面。

1）物理性质

岩石的物理性质主要包括物理常数和吸水性。公路工程岩石常用的物理常数有密度、毛体积密度和孔隙率；岩石的吸水性是岩石在规定条件下的吸水能力，采用吸水率和饱和吸水率两项指标来表示。

2）力学性质

公路工程岩石除受到各种自然因素的影响外，还受到车辆荷载的作用。因此，岩石除应具备上述的物理性质外，还必须具备各种力学性质(如抗压、抗剪、抗折等纯力学性质)，以及一些为路用性能特殊设计的力学指标(如抗磨光性、抗冲击性、抗磨耗性等)。在此主要讨论用于岩石的强度分级、进行岩性描述、评定岩石强度的单轴抗压强度。

3）化学性质

按SiO2含量的多少，将岩石分成酸性、中性及碱性。

①SiO2含量＞65%，酸性岩石。

②SiO2含量为52%～65%，中性岩石。

③SiO2含量＜52%，碱性岩石。

4）耐久性

用于道路与桥梁建筑的岩石抵抗大气自然因素作用的性能称为耐久性。岩石的耐久性主要包括抗冻性和坚固性。