花岗岩风化作用的主要研究成果综述

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花岗岩风化作用的主要研究成果综述

花岗岩在我国广泛分布，该类岩石出露于地表并因风化作用而发生岩石工程力学性质劣化[1].

引起花岗岩工程性质劣化的地质作用可划分为物理风化和化学风化，它们是导致花岗岩地区水

土流失的根本原因[2].在风化花岗岩分布地区，地质灾害时有发生并以边坡的崩岗、变形和滑

塌最为常见[2, 3].在花岗岩地区，风化边坡的地质灾害常常导致人员伤亡和财产损失，这也引

起了研究人们的广泛重视[2-5, 7, 8].因此，本研究从工程的角度出发对花岗岩风化作用的主要研

究成果进行了综合评述，以期为花岗岩边坡的工程的勘察、设计和治理提供借鉴。

1 花岗岩风化机理

岩石是由矿物晶粒及晶粒间接触（胶结）构成的，化学风化作用的实质是晶粒之间的联系被逐

渐削弱、颗粒间晶格被腐蚀并伴随溶蚀物质被带走。对花岗岩来讲，物理风化作用导致了岩石

的破碎和连续性降低，而化学风化则导致其地球化学组成和矿物组成的变化。从地球化学的角

度来看[4],花岗岩花岗岩的化学风化作用始于原生铝硅酸盐矿物的水解、水化和淋失作用，其

中碱金属、碱土金属组分的淋滤流失之后伴随了 Fe2+ 水解氧化成 Fe（OH）3 并最终以 Fe2O3

的形式残留下来。从矿物组构的角度来看[5],花岗岩中原生硅铝酸盐矿物随低价金属离子的水

解淋失和脱硅作用而消失，次生粘土矿物的产生是 Si4+ 和Al3+被水解产物（SiO2 和Al2O3 胶

体）沉淀的结果。

2 风化程度判别

尽管花岗岩风化并形成 1m 厚结构性质很弱的土壤需要 2万年以上的时[6],但目前已经形成的花

岗岩风化岩（土）体的工程性质却仍需重视。根据《岩土工程勘察规范（GB 50021-

2001 “）》，花岗岩及其风化产物可划分为未风化、微风化、中风化、强风化、全风化和残积

”土六大类，而工程界已经提出了关于花岗岩风化程度划分的定性和定量两套判据：以《岩土

“工程手册》为代表的定性评价方法以岩石结构、岩石颜色、矿物成分、岩石破碎程度、掘进

” 的难易程度等方面为出发点，而《岩土工程勘察规范（GB50021-2001）》提供的定量化判据

“ 则为标准贯入测试击数 N”.在这些判别方法中，人为操作的随意性较大会严重影响定性判别结

果的准确性[7],而标贯击数的离散程度高、精度低且需要修正也亟需完善[8].因此，花岗岩风化

程度的工程判别方法还需要进一步完善。

3 边坡稳定性及处理方法

3.1 边坡稳定性识别花岗岩本身材质坚硬，其工程性质因风化作用而工程性质发生劣化，这也

就是花岗岩风化边坡经常发生变形、滑塌和崩岗等地质灾害的根本原因。为了避免地质灾害带

来的严重损失，人们围绕花岗岩边坡的病害机理及稳定性判别开展了大量研究，但这些研究尚

存在诸多不足：一方面是稳定性评价中忽略了花岗质边坡的破坏机理及模式的差异，另一方面

是忽略了最能够反映花岗岩风化程度的矿物组成、风化颗粒连接方式、粘土矿物的分布和显微

“裂隙等信息。事实上，花岗岩边坡的病害机理非常复杂，不同病害边坡的地质、气候、地下

”水、地形、地貌和人类活动等控制因素往往具有不同的贡献。花岗岩的崩岗源于花岗岩风化

土的遇水崩解性，雨水的渗透则导致了边坡岩土力学性质的弱化并引发降雨型滑坡，构造裂隙

的广泛发育有利于花岗岩风化壳的变形，地震则可能诱发公路沿线边坡崩塌破坏并主要表现为

滑移式和倾倒式崩塌破坏，这些都说明花岗岩边坡发生病害的控制因素具有主次之分。因而，

未来势必要加强对边坡病害控制因素的分级研究。

3.2 边坡处理方法当前主要的边坡处理方法可分为加固技术（如抗滑桩、预应力锚索、注浆加

固、加筋边坡和加筋挡土墙、锚固技术和预应力锚索加固等）和防护技术（圬工防护、菱形网

格护坡、六角空心砖护坡、喷射混凝土护坡、生物防护），而前者还可以进一步划分为基于原

位挡墙和重力挡墙的外部加固体方法和基于土钉、锚杆等的内部加固方法两大类。尽管上述防

治方法在技术上已经非常成熟，但它们并非对每一个病害边坡都适宜。

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摘要：

花岗岩风化作用的主要研究成果综述花岗岩在我国广泛分布，该类岩石出露于地表并因风化作用而发生岩石工程力学性质劣化[1].引起花岗岩工程性质劣化的地质作用可划分为物理风化和化学风化，它们是导致花岗岩地区水土流失的根本原因[2].在风化花岗岩分布地区，地质灾害时有发生并以边坡的崩岗、变形和滑塌最为常见[2,3].在花岗岩地区，风化边坡的地质灾害常常导致人员伤亡和财产损失，这也引起了研究人们的广泛重视[2-5,7,8].因此，本研究从工程的角度出发对花岗岩风化作用的主要研究成果进行了综合评述，以期为花岗岩边坡的工程的勘察、设计和治理提供借鉴。1花岗岩风化机理岩石是由矿物晶粒及晶粒间接触（胶结）构成的，...

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