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土力学与地基基础:风化作用及其影响

时间:2023-08-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.物理风化暴露在大气中的岩石经受机械破坏及各种气候因素影响,如地壳运动的压挤,温度的昼夜变化和季节变化,风、霜、雨、雪的侵蚀,裂隙水的冻融等,导致岩石体积经常性的膨胀和收缩而产生裂缝并加剧裂缝发展,逐渐由大块体破碎、崩解为较小的碎屑和颗粒,这一过程称为物理风化作用。

土力学与地基基础:风化作用及其影响

1.物理风化

暴露在大气中的岩石经受机械破坏及各种气候因素影响,如地壳运动的压挤,温度的昼夜变化和季节变化,风、霜、雨、雪的侵蚀,裂隙水的冻融等,导致岩石体积经常性的膨胀和收缩而产生裂缝并加剧裂缝发展,逐渐由大块体破碎、崩解为较小的碎屑和颗粒,这一过程称为物理风化作用。岩石经物理风化作用形成的物质基本上仍保持原来岩石(母岩)的成分,仅是颗粒大小和形状上的变化。

由物理风化作用生成的土体,土颗粒间没有黏结作用,呈松散状态,属于粗粒土,如块碎石、砾石和砂土,这种土统称为无黏性土。

2.化学风化

岩石物理风化的产物由于受到某种动力地质的作用(例如重力、水流、冰川或风力等),它们可以由甲地搬运并堆积至乙地。在搬运和堆积期间又与大气中某些气体,例如碳酸气(CO2),氧气(O2),或水、某些生物分泌出的有机酸溶液等物质接触,逐渐发生化学变化,使这些碎屑和颗粒分解为非常细小的颗粒状物质,这一过程称为化学风化作用。化学风化作用不仅使岩石颗粒变得更细,更重要的是改变了岩石颗粒的成分。岩石经化学风化作用形成了大量细微土颗粒,最主要为黏土颗粒(粒径<0.005 mm)以及大量的可溶性盐类,与原来岩石(母岩)的成分截然不同,使岩石产生质的变化。

由化学风化作用生成的土体,土颗粒间因为有黏聚力而相互黏结,属于细粒土,如黏土和粉质黏土,这种土统称为黏性土。

3.生物风化

生物风化是指岩石受生物生长及活动影响而产生和加速的破坏过程,是生物活动对岩石的破坏作用。一方面引起岩石的机械破坏,如长在岩石缝隙中的树,因树根伸展使岩石裂隙扩展开裂;另一方面生物新陈代谢分泌出的有机酸,也可以使岩石分解破坏。此外,生物死亡分解可以形成腐殖酸,这种酸分解岩石的能力也很强。生物风化作用的意义不仅在于引起岩石的机械和化学破坏,还在于它形成了一种既有矿物质又有有机质的物质——土壤。从某种意义来讲,生物风化也可归入物理风化和化学风化。(www.xing528.com)

城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB 50307—2012)中规定土按地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土及风积土等。不同类型的土,工程性质相差很大。特别是还有一些工程性质特殊的土,在这类土上进行工程建设时,常会产生特殊的工程地质问题,须进行适当处理,以保证建筑物安全。

根据实践经验,土的工程特性一方面取决于原始堆积条件,可影响土的结构构造、矿物成分、粒度成分、孔隙中水溶液的性质等;另一方面也取决于堆积以后的经历,如生成年代的长短、自然地理条件的变迁等,都可引起原始堆积物的成分或性质的某些改变。一般生成年代越长,上覆土层重量越大,土压得越密实,由孔隙水中析出的化学胶结物也越多。因此,老土层比新土层的强度及变形模量要高,甚至由散粒体经过成岩作用又变成整体岩石,如砂土成为砂岩,黏土变成页岩等。不同的自然地理环境对土的性质也有很大影响。我国沿海地区的软土、严寒地区的永冻土、西北地区的湿陷性黄土、西南亚热带的红黏土等,除了具有一般土的共性外,还各具有自己的特点。

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清代著名书画家郑燮(号板桥)曾在《竹石》中写道:“咬定青山不放松,立根原在破岩中。千磨万击还坚劲,任尔东西南北风。”竹子在岩石裂隙中的生长过程,将对岩石造成破坏,这恰恰是岩石生物风化作用的一种表现。

《竹石》是一首赞美岩竹的题画诗,着力表现了竹子顽强、刚毅和执着的品质。诗人用“咬定”二字将岩竹拟人化,借此表达诗人刚正不阿、坚强不屈的性格,决不向任何邪恶势力低头的高风傲骨。同时,这首诗也给我们以生命的感动,特别是“任”字引导我们要在曲折恶劣的环境中抱有积极乐观的态度,敢于面对现实,凭借坚韧不拔的意志力战胜困难。

习近平总书记在庆祝改革开放40周年大会中强调:“我们现在所处的,是一个船到中流浪更急、人到半山路更陡的时候,是一个愈进愈难、愈进愈险而又不进则退、非进不可的时候”。改革开放继续跋山涉水,需要新时代青年奋发有为。新时代的青年既是追梦者,也是圆梦人。追梦需要激情和理想,圆梦需要奋斗和奉献。作为新时代的青年,我们要像生长在岩石裂隙中的竹子一样,要面对困难更坚韧,在奋斗中释放青春激情、追逐青春理想,以青春之我、奋斗之我,为民族复兴铺路架桥,为祖国建设添砖加瓦,真正跑好历史交给我们的接力棒。

动画—竹石

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