岩石风化程度(degree of rockweathering),是风化作用对岩体的破坏程度,它包括岩体的解体和变化程度及风化深度。中强程度的风化会导致岩石的稳定性和强度显著降低,对建筑工程条件产生不良影响。石灰岩的风化程度和石灰岩的完整性、结构破坏程度、风化系数、抗压强度、矿物成分变化等诸多因素有关。
岩石风化程度的定性划分是指从岩石的结构、矿物成分、掘进难易程度、破碎的程度等野外特征进行综合分析确定,受人的经验和主观因素的影响较大。对岩石的五级风化程度作如下划分:
(1) 未风化:岩石岩质新鲜,偶见风化痕迹,岩石组织结构未变。
(2)微风化:岩石岩质新鲜,沿着节理面有些铁锰质渲染的痕迹或略有变色,有少量的风化痕迹,没有疏松物质,矿物质和岩石的组织结构基本没发生改变。
(3)中等风化:岩石构造层理清晰,但被节理裂隙切割成岩块状,裂隙里填充着少量风化物;结构部分破坏,矿物质的成分基本没发生变化,只沿着节理面出现了次生矿物 ;锤击声音脆,岩体不容易击碎,用镐难挖掘,岩芯钻方可钻进。
(4) 强风化:岩石岩体被节理的裂隙分割为成块的碎块状;岩体结构大部分被破坏,构造层理不清晰,矿物质成分显著发生变化;锤击声音哑,碎岩可以用手折断,干钻不容易钻进,用镐可以挖掘。
(5)全风化:岩石岩体被节理的裂隙分割成了散体状;岩体结构基本被破坏,只有外观仍保持着原岩状态;碎石可以用手捏碎,用镐可以挖掘,干钻可钻进。
岩石经过风化作用后,在微观上会有许多异于原岩体的特征。比如微裂隙的发育特征、微观结构的构造、矿物质的黏土化以及其他次生变化的程度等。分析并研究风化岩石的微观特征,即可判别岩石的风化程度。目前存在的方法是通过在显微镜下观察岩体裂隙的发育状况和衡量方解石的次生蚀变程度来判别岩石风化程度。
风化的裂隙是岩石风化程度很重要的判别标志。这种微裂的缝隙具有不规则发育、无方向性、被氧化铁充填、延伸性差等特点。将岩样在显微镜下观察,根据裂隙的不同状态即可判别出不同的风化程度。
采用方解石次生蚀变率来衡量次生变化的程度,是指已风化方解石所占体积的百分含量。具体确定岩体的次生蚀变率时,先估计岩体标本薄片里已风化的方解石面积,再计算风化方解石的薄厚。其中计算方解石已风化厚度的依据是因吸收氧化铁成份导致的红褐色调的变化、表面明暗的程度和在正交的偏光镜下的一些光学特性。
综合显微下裂隙的发育情况以及方解石次生蚀变程度,岩石的风化程度划分如下:
(1)未风化:无风化裂隙,原生构造结构清晰;少量的方解石存在黏土化现象,方解石新鲜明亮,次生蚀变率小于等于 5%。
(2)微风化:显微镜下裂隙偶见,岩石结构清晰;方解石的表面局部有黏土覆盖着 ,色调明亮,次生蚀变率在 5%~30%之间。
(3)弱风化:显微镜下裂隙较少,岩质结构较清晰;方解石的表面大部分被黏土所覆盖 ,色调不太明亮,次生蚀变率在30%~70%之间。
(4)强风化:显微镜下岩体裂隙很发育,岩石原生的结构模糊不清;方解石的表面完全被黏土所覆盖,色调不明亮,次生蚀变率在70%~95%之间。
(5)全风化:岩石原生的结构构造消失;方解石的轮廓消失,全部变成黏土矿物,次生蚀变率超过 95%。 [2]