岩石对地质工程的影响

Question

如题所述

Answer 1

影响岩石工程性质的内因和外因可以分为两个方面：一是岩石自身的内在条件，如矿物成分、结构和构造等；二是来自岩石外部的客观因素，如气候环境、风化作用和水文特性等。以下是详细的分析：
1. 矿物成分：岩石的矿物成分对其工程性质有直接影响。单矿岩相较于复矿岩更耐风化。例如，石英岩（单矿岩）以石英为主要矿物，其抗压强度可达250MPa，而花岗岩（复矿岩）除了含有石英外，还含有片状云母和中等解理的长石，其抗压强度为200MPa。矿物的硬度与岩石的抗压强度密切相关。石英岩和大理岩相比，由于石英的硬度远高于方解石，因此石英岩的抗压强度为150～300MPa，而大理岩的抗压强度为100～250MPa。矿物的相对密度也会影响岩石的相对密度，含铁镁质矿物多的岩石相对密度大于含硅铝质矿物多的岩石。
2. 结构：岩石的内部结构对力学强度有极大影响。岩石可分为结晶联结的岩石和胶结联结的岩石两大类。结晶联结的岩石，如岩浆岩、变质岩和部分沉积岩，晶粒直接接触，结合力强，孔隙度小，吸水率低。而胶结联结的岩石，主要指以沉积岩的碎屑结构为胶结物充填胶结而成的联结形式，其强度和稳定性取决于胶结物的成分和形式以及碎屑成分。
3. 构造：构造对岩石工程性质的影响可从两个方面分析。一方面，某些构造体现了矿物成分在岩石中分布的不均匀性，如片理构造、流纹构造等。这些构造常能使一些强度低、易风化的矿物呈定向富集或条带状分布，影响岩石的物理力学性质。另一方面，由于构造如层理、节理、裂隙和各种成因的孔隙，岩石结构的连续性与整体性受到一定程度的影响或破坏，从而使岩石的强度和透水性在不同方向上出现差异。
4. 风化作用：岩石在自然力作用下发生物理化学变化的过程称为岩石风化。风化作用破坏岩体的完整性，扩大原生裂隙并增加新裂隙，导致岩体破碎。同时，岩石的矿物成分发生变化，原生矿物经化学反应转化为次生矿物，导致岩体强度和稳定性降低。风化作用还改变了岩石的水理力学性质，增大孔隙性、透水性和压缩性，降低岩石的力学强度。
5. 水化作用：岩石被水饱和后强度降低，因为水能削弱矿物颗粒间的联结力，降低岩石的内聚力和内摩擦力，影响抗压、抗剪强度。如石灰岩和砂岩被水饱和后极限抗压强度降低25%～45%，而抗压强度很高的岩石如花岗岩、闪长岩和石英岩等，经水饱和后极限抗压强度也会降低10%左右。水对岩石强度的影响在一定限度内是可逆的，但干湿循环会导致强度降低，转化为不可逆过程。