关于如何正确划分岩石风化程度等级的探讨

　　摘要：由于从事岩土相关工程者众，如从事勘察设计工作的岩土工程师、建筑设计工程师、土建工程师、工程监理工程师、地基基础检测工程师，以及代表政府职能部门的建设工程质量监督人员等等，对岩石风化程度等级的划分，存在较大的分企，如果发生错误判断，将对建筑工程的安全造成非常大的隐患。本文根据本地区岩石的风化特点和多年从事现场岩土勘察工作实践，分析了如何正确划分岩石风化程度等级及其重要性，对提高岩土工程勘察和土建工程施工经验有一定的意义。

　　关键词：残积土;全风化;强风化;中风化;微风化;未风化

　　0前言

　　随着建设工程的日益发展，越来越多的相关部门和人员都与岩土工程分不开，如房地产开发公司及其现场代表、设计人员、现场监理员、施工人员、质量监督员、桩基检测员以及从事岩土工程勘察工作及相关课题研究的人员等等，都有着与岩土工作接触的经历，但如何去正确区分岩石处在何种风化程度等级呢?这个问题恐怕是最令他们头痛的事情，亦是争议性最大的话题。虽然有关规范都有相关定性的定义，但不同的岩性都有不同的风化特点，这是造成了对岩石风化程度等级划分意见分岐的因素，这在专门从事岩土工程勘察行业中亦没有统一的说法，往往是各部门都有自己的标准。

　　本人也从从事桩基检测部门收集过多家勘察单位的地质资料，结果发现没有一家勘察单位对同一地层风化程度等级有相同的标准，在划分同一风化程度等级的岩石力学数据离散性很大，这对设计人员对岩石力学数据的采用及现场施工人员对岩石风化程度等级的判断都造成了很大误导。有些工地就因各单位对所挖岩石是什么风化程度等级出现争议不休的现象。本人曾对同一工地的岩土工程勘察岩样、桩位超前钻探岩样及开挖基桩过程中的岩样作过对比分析，发现三者都有所区别，这引起本人对岩石风化程度等级探讨的极大兴趣，由于水平有限，文中有不当之处在所难免，敬请读者批评指正。

　　1岩石的风化作用

　　风化作用是沉积岩经历的第一个阶段，地表和接近地表的岩石，在水、空气、太阳能及生物能的作用和影响下所发生的岩石破坏作用称为风化作用，其又可分为物理风化作用、化学风化作用以及生物风化作用。物理风化作用主要是使岩石发生机械破碎作用，使母岩崩解产生碎屑物质，其影响因素有温度、重力、生物活动以及水、冰、风等。化学风化作用是在氧、水和溶于水中的各种酸作用下使母岩受到氧化、水解和溶解等化学变化，使母岩破碎并分解成新矿物。生物风化作用可以促进和加速化学风化作用的进行，通常岩石的风化作用是由生物的活动开始的，如菌类、藻类及其他微生物等，直接对母岩进行机械破坏、化学分解，并且本身分泌出有机酸利于分解岩石。以上三种风化作用往往同时进行，由于母岩所处地理环境不同，常以某种特定的风化作用为主[1]。

　　2岩石风化程度等级的划分

　　按《岩土工程勘察规范》及省标《建筑地基基础设计规范》，岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化、和全风化，如下所述：未风化：岩质新鲜，偶见风化迹象。微风化：结构和构造基本未变，仅节理面有铁锰质渲染或矿物质略有变色，有少量风化裂隙。中风化：组织结构部分破坏，矿物成分基本未变，沿节理面出现次生物矿，风化裂隙发育;岩体被节理、裂隙分割成块状(200mm-500mm)，硬质岩，锤击声脆，且不易击碎;软质岩锤击易碎;用镐难挖掘，用岩芯钻方可钻进。

　　强风化：组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化;岩体被节理、裂隙分割成碎石状(20mm-200mm)，碎石用手可以折断;用镐可以挖掘，用干钻不宜钻进。全风化：结构已基本破坏，但尚可辨认;岩石已风化成坚硬或密实土状，可用镐挖，干钻可钻进;须机械普遍刨松方能铲挖满载。残积土：组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性[2-3]。

　　在实际探讨岩石风化程度等级的划分这个问题前，首先让我们来看看本地区地层由哪些岩性来组成。据《中华人民共和国基岩地质图》(F-49-35-D)广州幅显示，分布范围最广的要数白垩系红层，该岩系主要分布于市区的东部和西南部，为中生代白垩纪内陆湖盆沉积之红岩系地层(简称红层)，普通称为红砂岩，它很少以单一的岩性组成的，一般由多种岩石组成的岩组产出，这些岩石在岩组中也往往是呈互层或夹层状产出的。

　　从组成岩屑颗粒的大小可分为：砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩，岩屑成分以长石、石英或灰岩、砂岩或花岗岩碎屑为主，多为泥质、铁钙质胶结。分布于市区的西北部的煤系地层为中生代二叠系和石炭系海相沉积岩层，其岩性一般较单一，以灰岩为主，局部地段与煤层呈互层或夹层状产出，由于受断裂等构造的影响，在地下水的作用下，往往形成溶隙或溶洞等不良地质现象。分布于市区的北部地层为燕山期侵入花岗岩体。[2]

　　本文着重讨论红层的风化程度等级的划分，花岗岩在垂直剖面上遵循标准风化规律(从未风化→微风化→中风化→强风化→全风化→风化土，按国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规范(2009年版)表A.0.3划分，在此不作讨论。灰岩属可溶性岩，是否仍需作风化程度等级划分，未见有关文献规定[3-4]。红层，根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规范(2009年版)将岩石风化等级分为五类，并结合个人工作经验，分述如下：未风化：岩质新鲜，未见风化痕迹，锤击声清脆，岩块断口边锋利，用手摸有割手感。在红层中，一般不作划分。

　　微风化：岩质新鲜，色泽光鲜，少见风化裂隙，锤击声清脆，岩块断口边锋利，用手摸有割手感，岩芯易干水。在岩土工程勘察或基桩钻芯法检测中钻取的芯样，呈柱状或长柱状，岩质新鲜，锤击声清脆，刚钻取的芯样干水较快，成桩作业时捞上来的沉渣(碎石粒)或挖掘的岩块(呈片状，边角手摸有割手感)，岩质新鲜，干水较快。中风化：色泽暗沉，风化裂隙发育，裂隙面多为铁锰质渲染(黑色)，岩块断口用手摸无割手感，可刻划，具泥痕，锤击声哑，岩芯不易干水。

　　在岩土工程勘察或基桩钻芯法检测中钻取的芯样，多呈短柱状或块状，色泽暗，锤击声哑，刚钻取的芯样干水较慢;成桩作业时捞上来的沉渣(碎石粒，磨圆度较好)或挖掘的岩块(呈块状，边角手摸无割手感)，色泽暗沉，且干水较慢。 强风化：风化裂隙很发育，岩芯锤击易碎，岩块用手可扳断，风镐易挖掘。在岩土工程勘察或基桩钻芯法检测时，干钻不易钻进，标准贯入试验实测击数'N≥50击。

　　全风化：岩芯呈硬土块状，用手可捏碎，铁镐易挖掘。在岩土工程勘察或基桩钻芯法检测时，干钻可钻进，标准贯入试验实测击数30击≤'N<50击[5]。残积土：具可塑性，锹镐易挖掘。在岩土工程勘察或基桩钻芯法检测时，对钻取的芯样，首先是区分是残积土还是冲积土或坡积土，其中冲积成因的土层一般含有腐木屑或砂粒，粘结性好(粉土除外)，且颜色多样;坡积成因的土层一般含有硬土粒或碎石粒，粒结性一般，颜色多呈暗红或褐红色;残积成因的土层，由于是母岩在原地风化产物，未经搬运，颜色单一，粘结性一般。

　　后判断为何种母岩风化产物，如粉砂岩风化后形成的粉质黏土，泥岩风化后形成的黏土等。如珠江新城某工地，基础采用人工挖孔桩，设计持力层为微风化粉砂岩，桩已挖至15.60m，工人反映风镐挖掘困难，且挖上来的岩碎块多呈片状，断口有割手感，说是到微风化岩了，但现场甲方代表和监理人员说是中风化岩，需继续往下挖，为此事在现场争议不休，最后工人罢工不挖了。

　　后请来国家注册岩土工程师现场判断，并当场挖岩块判别，指出该岩块岩质新鲜，断口有割手感，且在讨论过程中岩块已干水，已达到微风化岩的风化程度等级标准，并以该岩块作整个场地挖孔桩的终孔标准。又如新港路某楼高为12层的住宅楼，基础采用钻孔灌注桩，87#号桩，桩径为1200mm,设计桩长为16.65m，单桩承载力特征值为3165kN，设计要求持力层为中风化砂岩，而钻芯法检测的结果为：检测桩长为16.31m，桩底下0.41m为强风化粗砂岩，泥质胶结为主，岩芯呈碎块状、岩块用手可扳碎;往下0.40m为中风化含砾粗砂岩，钙泥胶结，岩质较硬;再往下为微风化含砾粗砂岩，钙泥胶结，岩质新鲜、坚硬。该桩为单桩承台，设计工程师为了上部建筑物的使用安全，采用了在桩的四周增加了四根钢管桩，并加大承台的方法处理。

　　2.灰岩：本地区灰岩属化学石灰岩(普通灰岩)，浅灰至黑色，隐晶质结构，致密块状构造，遇冷稀盐酸剧烈起泡，常具贝壳状断口。除受构造影响对岩体完整性造成破坏外，岩石完整，致密，坚硬。它只受含侵蚀CO2地下水这单一风化营力(化学分解)以溶蚀的方式风化。岩体当受到受构造力的破坏后，产生裂隙，在含侵蚀CO2地下水的溶蚀作用下，往往形成溶隙或溶洞等，当地下水具有径流作用时，它的溶蚀作用表现得更为强烈，如形成地下暗河等。鉴于灰岩特殊的风化现象，不宜作风化程度等级的划分，应鉴定它的完整性，岩体是否存在破碎及溶蚀现象，溶蚀规模等[6]。

　　地质工程论文：浅谈地质岩石检测中矿物分析测试技术要点

　　3结束语

　　在正确划分岩石风化程度等级的同时，还应及时、认真采取岩芯样试件进行天然湿度单轴抗压强度试验，作出正确的评价，为工程合理选择基础类型及持力层提供依据，做到安全、合理、经济。

　　参考文献

　　[1]陈世悦.矿物岩石学[M].地质出版社，2002.

　　[2]GB/50021-2001.岩土工程勘察规范[S]2009.[3]JGJ/T72-2017.高层建筑岩土工程勘察标准[S]2017.

　　[4]GB/50007-2011.建筑地基基础设计规范[S]2012.

　　[5]DBJ/15-31-2016建筑地基基础设计规范[S].2016.

　　[6]陆兆溱.工程地质学[M].水利水电出版社，2001

　　作者：陈光

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