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关于岩土工程概念问题之我见——牧马人

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牧马人 发表于 2017-5-14 11:51:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
                                                      关于岩土工程概念问题之我见
                                                                  牧马人

学习了和平先生的《岩土工程概念问题暨案例分析》以后,我的感想颇多,因为这个问题正是我长期关注的问题,借此谈谈我个人对岩土工程概念问题的一些认识和意见,供作大家参考。因为岩土工程的概念问题并非学术之争,而是关系到岩土工程前途命运的重大问题,也是广大岩土工作者所严重关注和迷惑的方向性问题,我们应该摈弃门户之见,通过客观的、合乎自然科学规律的实践和研究,尽快地找到一条正确的出路。我认为也是摆在岩土工作者面前的亟待解决的重大课题。希望通过大家的齐心努力,早日获得解决。这也是我毕生的愿望。

岩土工程由于历史原因,直至今日其科学性还处于朦胧状态,没有建立起正确、科学的基本理论和工作方法。岩土工程一直沿用的土力学、岩体力学等基本理论我认为存在着许多的概念性错误,例如不问岩土体的来源(成因)、只从力学观点去看待和处理岩土工程问题等等。通过大量的工程实践我发现,由于岩土工程基本理论的方向性错误,由此而形成的岩土工程试验、测试方法也同样存在着不能完全客观、正确地反映和查明岩土体本质特征的问题,导致岩土工程没有一套科学的、正确的、系统的、完善的理论基础和工作方法。由于岩土工程关系到人身财产的重大问题,在此情况下,不得不在岩土工程中强调“经验”的重要作用,在工程实践中强调和依赖所谓的“安全度”去提高工程的安全保障。其结果是造成数量惊人的浪费,我不知道有没有人对这些浪费的数字进行过统计,如果有,那一定是大得吓人。

    另一方面正如何平先生所指出的,由于岩土体特性的 “复杂性、不确定性、不连续性、各向异性、不均匀性、动态性和时效性”;岩土工程“条件的不确知性、参数的不确定性和信息的不完善性”,使岩土工作处于一种严重的不确定状态,使岩土工作者无所适从,只能“跟着感觉走”。这就造成对同一个工程问题,专家学者们会给出不同的数学模型,不同的岩土工作者会得出不同的结论和处理方案。

和平先生的《岩土工程概念问题暨案例分析》基本反映了岩土工程的这一现状,于是我们的岩土工程专家学者现在也不得不提出了“不求计算精确,只求判断正确”的权宜之计,然而这个概念也并未给我们的岩土工作者指出一条明确的方向和道路,更重要的是我们如何去衡量我们的判断正确与否?依据什么去衡量我们的判断正确与否?这种理念留给我们的仍然还是彷徨和无所适从。这也是我为什么要一再告诫同行们不要费尽心思去钻研该采用什么数学模型,某个数学模型的来源,某个参数的取值等等的原因。虽然从应用的角度去看,这也是我们不得不面对的现实问题,但是我们更应该清楚这些问题的本质,用最妥善的方法去加以解决。如果按照“不求计算精确,只求判断正确”这个概念去做,就只能靠每个“艺术家”个人的“天分”和“演技”了,这仍然是一种无奈,也是我们目前不得不面对的实际问题,但这毕竟不是解决岩土工程问题的根本办法,只能治标,不能治本。

在和平先生的讲义中引用了“近代岩土工程创始人太沙基(K.Terzaghi):“ 岩土工程与其说是一门科学,不如说是一门艺术”这段话。这说明岩土工程的老祖宗—太沙基也同样感到了岩土工程的无奈。

我不赞成把岩土工程视为一种艺术的观点,因为艺术是一种行为,艺术没有一套严格的理论基础和十分具体的技术方法可以依据,完全是由艺术工作者自己去“跟着感觉走”。岩土工程则实实在在的是一门科学,我们面对的是自然界依据自然规律所形成的岩土体,他们的本质和工程性能的形成是有据可查的,只要我们能够正确的去查明他们的成因,建立起能够正确反映岩土工程性能的试验测试方法,找到能够正确查明岩土工程性能的技术工作方法,应该也完全可以建立起一套正确的、全新的岩土工程科学理论和工作方法 。
那么,如何去建立正确的岩土工程科学理论和技术方法呢,我个人认为:首先我们要客观、科学地去认识岩土体,深入研究各种岩土体的本质和工程性能,总结出它们的客观规律,在此基础上建立起正确反映岩土工程性能的基本理论、试验、测试方法和技术工作方法。

我觉得近年以来我们的大师和学者们也越来越明显的感觉到了岩土工程存在的问题和尴尬现状,也在积极思考思考如何走出岩土工程现状的困境。高大钊先生近年就提出了岩土工程是“地质+土木工程”的观点。何平先生在他的讲义中有这么一段话“简言之:岩土工程是解决与地质有关的工程问题,落脚点在工程,即基础、边坡等于岩土相关的工程处理”。问题的关键就在于应该用地质的观点和方法去认识和研究岩土工程问题,我在工程实践中就是这样做的,并且感觉到收获颇多。

我个人认为岩土工程之所以走入今天的困境,其根本原因就在于没有从地质学的观点去看待岩土工程问题。从科学的角度讲,自然界的岩土体都属于地质体,它们都有自己不同的形成条件(沉积物和沉积环境—沉积相)和形成过程(成岩作用、成土作用),形成了成因十分复杂的,性能各异的,目前我们所面对的各种不同的岩土体。

由于没有以正确的观点去研究和认识岩土体,所以才出现了现在岩土工程的种种疑惑和错误。例如,在我们现有的土体分类规范中,把土体分为:碎石土、沙土、粘土、粉质粘土和粉土几大类,其实这个分类是极其粗略和不完整的,例如我在工程实践中就发现,不同成因的红粘土会具有完全不同的工程性能,如果我们错误地认为同一种类型的土体都将具有相同或者相近的工程性能,那你就大错而特错,弄不好就会让你犯严重的工程错误,我在工程实践中就有这样的经验。

我一直以来都大声疾呼岩土工作者要用沉积相和成岩作用、成土作用的观点去对待岩土工程问题。举一个我经常使用,也许不是太恰当的例子来加以说明。

例如我们要去研究一个人,以我们现在(岩土工程工作者)的工作方法,是去和那个人(工程场地)一起住一段时间(场地勘察),观察他的各方面的情况,对他做一些简单的健康检查,(对于岩土工作来说,就是对现场的岩土体进行观察、钻探、室内试验和现场测试),我们就得出了对这个人的认识结论(岩土工程勘察报告)。这种方法不但十分粗燥,而且十分片面,我们由此得出的结论必然存在许多问题和错误。如果我们用沉积相、成岩作用、成土作用的观点去研究岩土工程问题,就等于我们从一个人的父母条件、他在母亲怀孕时的条件(沉积相)和他从出生开始一直到现在为止的各种情况(全生经历),例如地区条件、家庭条件、学习状况、健康状况、工作经历等等都进行全面研究(成岩作用、成土作用),那么我们对于这个人的认识显然就完全不同,而且全面、真实。

      要做到这一点也绝非易事,还有很长的路要走,但是我们应该尽早启程,首先选定正确的方向,大家一起努力前行,所以最后我要再次大声呼吁岩土工作者,要学习和运用沉积相、成岩作用、成土作用的观点去研究和分析岩土工程问题,在此基础上建立起立足于地质科学之上的岩土工程基本理论和工作方法,而不要沉溺于现有的岩土工程理论和工作方法。

     我认为传统岩土工程还存在一个严重的缺陷,那就是不重视交叉学科和边沿学科的学习引进。岩土工程的知识点除了主要是岩石学、土质学问题而外,还牵涉到构造地质学、土壤学、构造地质学、地貌学、岩溶地质学、地史学、地层学、古生物学、钻掘工程学、工程力学、材料力学等等诸多学科,可惜极少有人明白这些交叉学科和边沿学科在岩土工程中的重要作用。

请不要误会我是在全面否定岩土工程理论和技术方法,经过几十年的工程实践,我们已经积累了大量有用的岩土工程经验,也不断有有识之士在努力的探索和研究岩土工程问题,并且取得了许多可喜的、全新的科学成果,需要我们去总结和提炼,作为建立新的岩土工程理论和工作方法的重要依据。但是,我们首先更应该看到岩土工程目前存在的严重问题,明确方向,起步前行。

如何做好岩土工程,我个人的体会是:足够的相关知识+认真的工作态度+严密、正确的逻辑思维+善于思考和创新。

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zong2006 + 1 要把研究岩土工程问题当做研究一个人的方式.
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东南西北人  在2017-5-14 23:54  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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jangy1974 发表于 2017-5-14 13:18:45 | 显示全部楼层
非常赞同坛友的观点!
岩土工程必须先认清地质再落脚工程!
有本书的扉页上说“幸亏earth是由上帝创造的”,一语双关的讲出了土的复杂性。
再者坛友讲的要多学科融合也深合我意,我在肯尼亚从事线路工程设计时就植被学的观点去判断地质的优劣。该工程跨越草原、稀树草原、玉米种植区、茶园、甘蔗园,这种植被的变化是当地人几个世代的经验筛选,至少可以反映降水量和地下水的丰枯,也可推断地下水的高低。
交叉融合才能促进学科的发展!

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zspkd  在2017-5-14 15:15  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
牧马人  在2017-5-14 13:41  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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东南西北人 发表于 2017-5-15 00:08:49 | 显示全部楼层
我严重同意牧马人专家的见解,要是基本地质条件都没有搞清,再好的设计也是白搭!

最近我搞个有潜在滑坡场地的3层工民建勘察,20-40度斜坡,被一个同行审查提出了几个问题。

问题一、“边坡风险性分析,施工期和施工后,请计算下人发生伤害的概率和风险”。
这个我是大概根据一些指导性文件做了做,没花太多时间。这样处理的,如果采取我报告有关滑坡场地建议,滑坡风险则是“低”-可接受!我的措施是采用桩基,而且桩要深入到III类页岩至少0.5米!

问题二、“有无边坡稳定分析,最好进行场地边坡稳定分析”。 我说没有进行边坡稳定分析。但我的建议和措施已经相当于认为场地不稳定,是治理了潜在滑坡。言下之意,即时做了边坡稳定分析,呵呵,结果是“不稳定”,还要治理。多浪费业主的钱和耽误时间做那些已经有结论的所谓数值分析和貌似精确计算。

岩土工程师是解决问题,把握关键,而不是搞很多疑问!设计人员就更没法设计了!
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landslide 发表于 2017-5-15 09:28:05 | 显示全部楼层
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shahoy 发表于 2017-5-15 11:04:19 | 显示全部楼层
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龙兴关外 发表于 2017-5-15 12:21:25 | 显示全部楼层
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墨泉 发表于 2017-5-15 19:07:57 | 显示全部楼层
可是这个对一般的工程技术人员来说十分有难度,而且目前的大学课程也没有如此安排。假使这么做,目前的只是根本都不够用。而且我也怀疑有没有专家能编出来一本符合这个理念的教材来。
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mikelu 发表于 2017-5-16 06:48:01 | 显示全部楼层
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 楼主| 牧马人 发表于 2017-5-17 01:34:38 | 显示全部楼层
墨泉 发表于 2017-5-15 19:07
可是这个对一般的工程技术人员来说十分有难度,而且目前的大学课程也没有如此安排。假使这么做,目前的只是 ...

这位朋友说出了实情,由于体制上的原因,上层还没有认识到这个极为重要的问题,从教育到规范、工作制度等等都还是在用老一套,几十年来形成的东西,要想动摇他、改变他,绝非易事,更不可能在一个早晨改变他,这会有一个漫长的过程,可能需要几十年。但是我们不能等,因为我们每天都要面对工程实际。而且我的意见也只是个方向,还有许多许多的工作要做。那么怎么办?我们也不能坐等,我的意见是大家试着往这个方向转移和发展,自己学习一些沉积相、成岩作用和成土作用的知识,慢慢把这些知识用到我们的工程实践中去,帮助我们解决一些工作中的问题。提高我们自己的专业水平和工作能力,如果有可能,再不断总结、提高和研究,一起来改进和改造。
有的朋友希望我介绍一些有关知识和经验。有关知识我在论坛上已经陆续上传了不少,请大家自己去寻找,如果找不到,可以发电邮向我索取。
今后我也会陆续发一些相关的帖子,上传一些资料。

成岩作用
diagenesis  
形成岩石的各种地质作用的统称。如岩浆成岩作用、变质成岩作用、沉积成岩作用、花岗岩化作用、混合岩化作用等。通常所说的成岩作用是指沉积物被埋藏后,直到固结为岩石以前所发生的一切物理的和化学的(或生物)变化过程。一般包括沉积物的压实作用、胶结作用、交代作用、结晶作用、淋滤作用、水合作用和生物化学作用等。这些作用通常是在压力、温度不高的地壳表层发生的。当成岩物质被覆盖之后,由于厌氧细菌的作用,有机质腐烂分解,产生H2S、CH4、NH3和CO2等气体,促使碳酸基矿物溶解成重碳酸盐,高价氧化物还原成低价硫化物,酸性氧化环境变为碱性还原环境。此时沉积物质发生重新分配、组合,胶体矿物脱水陈化、压缩胶结,最终固结为岩石。成岩作用一词最早由德国学者C.W.冈贝尔(1868)提出,各国学者对这一名词所赋予的含义并不完全一致。  
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成岩作用

疏松的沉积物经过一定的物理的、化学的和生物化学的改造而变为固结岩石的过程。成岩作用是外力作用的最后阶段。松散的沉积物被埋藏以后,逐渐处于与地下水隔绝的、封闭的还原条件下,由于厌氧细菌的作用,有机质腐烂分解,产生H2S、CH4、NH3、CO2等气体,将碳酸基矿物溶解成重碳酸盐,将变价金属元素的高价氧化物还原成低价硫化物,介质由酸性变为碱性,沉积物形成新的球状黄铁矿、菱铁矿、方解石等自生矿物及结核等,胶体矿物脱水老化,沉积物压缩、胶结,最终固结为岩石。成岩作用主要有压固、胶结和重结晶等作用方式。压固作用是由于沉积物的厚度不断增大,松散沉积物中附着的水分逐渐被排出,颗粒间的孔隙减少,体积缩小,密度增大而固结成岩。压固作用是粘土岩的主要成岩方式。胶结作用是填充在沉积物孔隙中的溶于水的矿物质,通过化学沉淀将分散的颗粒粘结在一起的过程。常见的胶结物有硅质、钙质、铁质、粘土质和火山灰等。胶结作用是碎屑岩的主要成岩方式。重结晶作用是岩石中的矿物在固态下质点重新排列,晶粒逐渐增大的过程。重结晶作用是化学岩和生物化学岩的主要成岩方式。
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成岩作用
diagenesis

   沉积物在埋藏以后,至固结为坚硬,在受到或之前的各种物理、化学和生物的变化。这是广义的成岩作用。其中,沉积物变为的变化,也包括石化作用,是狭义的成岩作用。欧洲的一些学者把这一阶段称为早期埋藏阶段或浅埋作用阶段,美国一些学者则称为早期成岩阶段。沉积物固结为沉积岩以后至变质作用或风化作用之前所发生的变化称。欧洲一些学者又称之为深埋作用,或晚期埋藏作用,与美国一些学者所称的晚期成岩作用相当。本条目论述的成岩作用指狭义的成岩作用。成岩作用一词虽然各家的用法仍不完全统一,但是用以表示沉积演化过程中的一个阶段,则是一致同意的。
 成岩作用阶段之前所产生的变化属同生作用,它包括沉积物在埋藏以前、在搬运与沉积过程中所发生的化学的和物理化学的变化。
 成岩作用中的变化 成岩作用始自沉积物沉积后被一薄层新的沉积物掩盖而与原来的沉积环境隔绝之时。在这种条件下,引起成岩变化的一个重要因素是厌氧细菌,其作用的结果导致介质的pH值急剧增大,Eh值降低。如莓状(球状)就是这一时期形成的有代表性的矿物。
 在成岩作用中,低温反应通常要放出热量──放热反应,并伴有络合物的形成作用。这对于有机质转化为石油、以及某些元素的迁移、富集和沉淀,都是十分有利的。在富含细菌的还原条件下,许多较大的有机分子和无机分子都会被破坏,植物质要分解,并只保存其最稳定的部分(主要是木质部分)。
 细菌的活动,也引起硫同位素的分馏,因之硫同位素的比值((S/(S)可以作为成岩阶段(早期埋藏阶段)沉积物的有价值的成因标志。
 成岩作用持续的时间和分布的深度,取决于沉积物的物质成分、结构、有机组分、堆积速率和水的深度等因素。成岩作用的下界相当于细菌作用消失的深度,此带的厚度约1~100米,延续的时间可能在10(~10(年。由于成岩作用是在埋藏不深的地带发生的,而且又是发生在无垂直贯通裂隙的沉积物中,因之成岩期的主要作用是本层物质的迁移、重新分配组合,没有或很少有外来物质的参加。此时温度不高,压力不大。它所表现出的特征是自生矿物颗粒不大,新生矿物或其集合体的分布受层理控制,可穿过层理,但不穿过层面。常表现为碱性及还原条件下的产物。
 后生作用 后生作用的发生,与较高的温度、压力以及外来(本层以外)物质的加入有关,因之后生作用的强度很大程度上取决于大地构造状况。在构造变动剧烈的造山地带,由于最初地壳强烈下沉和上覆巨厚沉积的负荷,以及后来强烈构造力的叠加,岩石可发生强烈的后生变化,甚至变质作用。而在构造变动较弱和埋藏不深的稳定地区,则可能只有不明显的后生作用发生。
 由于静水压力、负荷压力及构造应力等力的作用,沉积物中可出现大量的裂隙,有助于水溶液的流动,促进后生变化的进程。后生作用的介质为碱性至弱碱性及弱还原条件,或近于中性的氧化-还原条件。后生作用带的上界,总的说是由成岩作用带的下界所决定,可达10000米。后生作用延续的时间可从10(~10(年至10(~10(年。在,由于沉积物的快速升起,可能延续时间较短。
 后生作用阶段因温度、压力高,作用时间长,因之所形成的新生矿物晶体粗大;由于外来物质的加入,新生的自生矿物性质常与本层物质无关,其分布不受原生构造──层理的控制。它既可穿过层理,也可穿过层面。最常见的是交代、重结晶、次生加大等。所形成的自生矿物反映了后生期介质的pH、Eh特点,而且是比重大、分子体积较小的变种。如成岩早期形成的莓状黄铁矿,会转变成立方体黄铁矿等。
 有人提出进后生作用和退后生作用的概念,用来表示后生作用向变质作用及表生作用过渡的两种趋势。也有人提出成岩期的3个阶段:氧化还原阶段、以交代作用为特点的转移阶段和以生成云母类为特征的层状硅酸盐阶段。前者相当于本文的成岩阶段,后二者相当于此处的后生阶段。
 表生成岩作用 指在地表以下不太深的范围内、近常温常压的条件下,沉积物(岩)在渗透水和浅部地下水(包括下渗水、上升水)的影响下所发生的变化。它与表生作用不同,后者是大气圈与岩石圈之间发生的所有化学和物理化学作用的总和,主要表现为岩石的分解和成壤作用,是一种“去石化作用”。而表生成岩作用则主要是在地下水作用下发生的变化,表现为胶结、交代和某些物质的富集,以至成矿的作用。表生成岩作用带的深度下限及该阶段持续的时间,决定于含氧及CO2的水的下渗深度。
 影响成岩作用和后生作用的因素 影响成岩作用和后生作用的因素很多,如物质成分、物质本身的地球化学性质、沉积围岩的性质、岩相和岩性、地质构造环境、水的性质、pH值、Eh值、各种组分的活度(逸度)、温度、压力和有机质等。物质的成分和性质涉及其自由能、其形成络合物的稳定常数等,这些因素可影响物质的成分在溶液中是长期保持迁移状态还是很快沉淀下来。岩性因素包括其孔隙度和渗透性,决定溶液迁移的快慢和远近。强烈坳陷快速堆积和埋藏的区,沉积岩可遭受较长时间和强烈的后生作用,其成岩阶段可能较短;稳定的沉积缓慢的区,沉积岩(物)则可能表现出较明显的成岩变化。岩相是一个综合的因素,不同的岩相可包括某些不同因素的综合作用。
 水的作用十分重要,成岩后生变化几乎总是在有水的参加下进行的。当溶液中的任何物质的活度系数减小时,则会加大克分子浓度或加大其溶解度。所有的盐类在水中都要增大克分子浓度,减小活度系数值。因此,CaCO3在NaCl溶液中比在纯水中溶解得更完全盐度高的水比纯水具有更高的溶解能力,更有利于物质的迁移。介质的Eh和pH条件对各种矿物(特别是含变价元素及氢氧化物或氧化物的矿物)的稳定性影响较大,由于沉积物埋藏后的变化通常是稳定相的平衡,Eh和pH值的变化就可以规定各种各样的矿物的稳定区。
 温度的重要作用在于它可以影响矿物结晶的地球化学性质、综合剂的电离化OH(的活度、矿物的溶解度以及溶液的流动性。压力可影响矿物的溶解度,埋藏较浅时,一般只发生机械的压实,而埋藏较深时,则可能出现化学的压实作用。在压力的作用下,矿物的转化趋势是趋向分子体积较小的变种。
 生物的生机活动(如细菌的活动)可改变介质的Eh值、pH值,促使沉积物发生变化。还可提供某些物质,如脱硫细菌的作用可分解出H2S,参与形成硫化物。腐殖质在溶解不溶性盐类释出金属离子、溶解矿物和硅酸盐、延迟金属的沉淀、对金属的螯合作用、阳离子的交换、表面吸收等方面,起很大作用。
 成岩作用和后生作用的过程,很大程度上还取决于气候条件。例如在潮湿气候带的海盆地,可以发生海解作用、成岩作用、后生作用、表生成岩作用或变质作用、表生作用的全过程。而在干旱的大陆环境中,有机质的作用很弱,成岩作用阶段与后生作用阶段的划分不明显,由于高矿化度的上升水作用强烈,因而表生成岩作用显著(盐渍化、碳酸盐化等)。在冰川发育地区和火山作用地区,成岩后生作用的进程又有不同。但不管是潮湿气候或是干旱气候带,在特殊情况下,沉积物沉积后也可直接过渡为表生成岩阶段。例如,沙漠地区石英砂粒表面“沙漠漆”的形成,以及因上升的毛管水作用导致的胶结,黄土沉积中“砂”的形成等;河流堤岸沉积和近岸河漫滩沉积中的钙质结核,由于地表水和地下水的相互作用,形成胶结极坚硬的岩石。
 成岩作用和后生作用的方式 包括下列各种:①压实作用,指在上覆沉积物不断加厚而使负荷压力增加的情况下,松散沉积物变得比较致密,体积减小,其中水含量减小。机械的压实不伴有化学反应,化学的压实作用伴有颗粒间或颗粒与水之间的化学反应及新生矿物的形成。沉积物经压实后,孔隙度减小,结构与构造发生变化。如出现颗粒的定向性、压溶结构和次生加大结构等②水化作用,指矿物与水结合成为含水的矿物的作用,反之即脱水作用(CaSO4?2H2O)与(CaSO4)间的转化是这一作用的典型例子。沉积盆地的沉积大都是在水介质中进行的,因此最初阶段发生的水化作用,是普遍的现象。随着埋藏深度的加大,沉积物(岩)固结程度的增强,逐渐会发生脱水的作用。③水解作用,指矿物在水的作用下发生分解的作用。水起着盐基的作用,并提供氢氧离子。大多数均可发生水解,这与水介质的pH值有关,矿物水解过程中可有金属阳离子的游离。随着pH值的变化,矿物可以朝着水解方向进行,也可朝着去水解方向进行。④氧化与还原作用,这一作用与沉积环境和沉积演化的阶段有关。大陆环境及广海环境的沉积物表层常发生氧化,而停滞的闭流盆地沉积物常处于还原环境。在同生阶段,正常的沉积常处于氧化或弱氧化环境(海解阶段、陆解阶段),在成岩期和后生期变为还原及弱还原环境。⑤离子交换和吸附作用,水中呈离解状态的H(和OH(与遭受变化的矿物中的离子可以发生交换反应。水电离而产生的H(,能置换矿物中的碱金属离子。在成岩、后生阶段,和类矿物等,都可进行离子交换或离子吸附作用。最容易被吸附的首先是H(和OH(,以后就是阳离子Cu(、Al(、Zn(、Mg(、Ca(、K(、Na(和阴离子S(、Cl(、SO当H(或OH(离子被吸附后,吸附剂就带有自由电荷。例如,粘土矿物常与盐基离子结合而带负电荷,因此,粘土矿物能从海水中或溶液中吸附许多稀有金属。某些矿物吸附一些离子或进行离子交换之后,即转变为另一矿物。⑥胶体陈化作用,是指胶体脱水、过渡为偏胶体,最后形成稳定的自生矿物的过程,-玉髓-的变化即是其例。重结晶是后生作用中极常见的现象,在压力增大(或伴有温度的升高)的情况下,变化的趋势是缩小体积,及矿物变为分子体积较小的变种。⑦交代作用,是发生在已固化的沉积岩内对已有矿物的一种化学的替代作用,在化学上它是保持晶形不变的情况下的沉淀转化作用,主要发生在后生期和表生成岩期。经交代后常造成某些矿物的假象。⑧结核,是在矿物岩石学特征上(成分、结构等)与周围沉积物(岩)不同的、规模不大的包体,它可以产生在成岩的各个阶段,通常是化学的或生物化学的产物。⑨自生矿物的形成,在成岩期和后生期,会形成与各时期的介质条件相平衡的自生矿物,有一些是阶段的标志矿物。如成岩期的莓状、、、鳞绿泥石等;后生期的赤铁矿、、次生沸石、次生碳酸盐、类和自生长石等。⑩胶结作用,指个别颗粒彼此联结的过程,它可以通过粒间矿物质的沉淀、碎屑颗粒的溶解和沉淀、粒间反应等方式完成。因此,常用于表述颗粒岩石(如)。(11)固结作用,指松散的沉积物转变为坚硬岩石的过程,常用于表述粘土岩及各种生物化学岩。(12)石化作用,是最广泛的一般性用语,它表示各种未固结的沉积物转变为坚硬岩石的总过程。
 参考书目
刘宝珺主编:《沉积岩石学》,地质出版社,北京,1980。
G.Larsen, et.al.,ed., Diaenesis in Sediments nd  Sedimentry  Rocks,  ElsevierSci.Pub.Co.,Amsterdam,1979.
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 楼主| 牧马人 发表于 2017-5-17 01:35:26 | 显示全部楼层
说明:对应于成岩作用的阶段划分和命名,不同的学者有不同的观点,请大家注意。例如大多数学者把沉积物埋藏以后到形成为岩石这个阶段称为成岩期,成岩期又可分为浅埋期和深埋期,岩石的成岩期可以是一个,也可以是多个;而岩石形成以后所经历的继续作用则称为成岩后生作用或后生期,成岩后生作用也可以处于浅埋环境或深埋环境。当岩石随地壳上升进入到包气带(有氧气和地下水活动)以后,岩石所发生的变化(例如溶蚀、风化、离子交换等),又称为表生期或后生作用等。请大家在阅读资料时,有所区分,不要因此而困惑。
但是我们应该明白,不同场地的同一种岩石,由于其形成的沉积相和成岩作用不同,所以形成的岩石工程性能也有所不同,如果认为同一种岩石都具有相同或相似的工程特性,那是不对的。
例如泥岩,我见到过的泥岩地基承载力,最高的达到6000kpa以上,最低的仅300kpa.,相同的岩类,工程强度差别竟如此之大。
近日和一个博士朋友谈到红层泥岩时,我谈了我的观点,并引用了我们的地勘资料如下,也作为我们的工程实践介绍给大家:
同样都是内陆湖泊沉积的红层,但由于这些红层所在的地区不同,其沉积相和成岩作用不同,场地的岩土工程条件和岩土工程性能不同,也存在较大的差别。例如我研究的贵州罗甸红盆与湖南长、株、潭红盆由于所形成的地质时代不同、气候、物源、水流、规模等等的差别,其岩土工程条件必然有差别。如果我们都按目前岩土工程的观点把它当作相同的地质体去看待岩体工程特性,显然错误。
贵州罗甸白垩系上统惠水组中风化粉砂质泥岩(K2h):砖红色、紫红色,薄-中厚层,层状结构,局部可见透镜状和似层状层理。矿物以石英为主,有少量长石。节理一般发育,局部层间可见1cm后的白色硬石膏薄层,属内陆湖泊沉积成因。具软化性和崩解性,岩芯呈柱状、饼状、碎块状。据同一场区声波测试报告,岩体完整性指数在0.418~0.51之间,平均为0.45,岩体较破碎。
由于贵州省自燕山运动(三叠系末)以后一直处于震荡抬升状态,沉积的白垩系上统惠水组地层属内陆湖泊相,地层沉积后贵州地壳一直抬升,没有机会进入高温高压的深埋成岩环境,一直处于浅成岩环境,压密、胶结和离子交换作用都比较弱,岩性又属于泥质岩石,所以岩体工程强度较差,岩样天然单轴抗压强度标准值frk=4.8MPa,属极软岩。岩体完整程度为较破碎岩体,岩体基本质量等级为Ⅴ级。
罗甸内陆湖泊红色盆地沿北东东向分布,由于原始地形和分布地层不同,盆地南北两侧的水动力条件和沉积物源有较大差别。北西侧地形比较开阔,水动力条件较强,物源丰富,其沉积物源以碎屑物为主,岩石中可见到石英砂砾,距物源越远,石英砂砾含量越少,到盆地中部以见不到粗力沉积物。其沉积物占据了沉积盆地的大部;而盆地的南东侧的红盆基底由二叠系下统栖霞石灰岩的峰丛地貌组成,沉积物源缺乏,其沉积物仅占据湖盆南东侧的1/6左右,虽仍然以碎屑物为主,但其沉积碎屑成分与北西侧有明显差异,沉积的粉砂质泥岩胶结程度差于北西侧沉积泥岩。场地处于沉积盆地的南东侧边缘,所以场地的粉砂质泥岩强度也明显弱于北西侧泥岩。盆地内北西侧泥岩天然单轴抗压强度标准值都在7Mpa以上,而本场地内粉砂质泥岩的天然单轴抗压强度标准值仅有4.8Mpa。这是由于沉积相和成岩作用差异对场地岩体工程强度所造成的影响。
据《贵州省区域地质志》P352记载,罗甸盆地白垩系上统惠水组地层厚度约50米。砂质矿物成分主要为石英和长石,用肉眼即可观测到。
白垩系上统惠水组粉砂质泥岩与下伏二叠系下统栖霞组灰岩呈假整合接触。在燕山期以后,贵州陆地持续抬升,原来形成的老地层长期经受溶剥蚀风化,形成沉积间断。在个别钻孔的粉砂质泥岩底部,二叠系下统栖霞组灰岩古溶蚀面溶沟底部可以见到底砾岩,底砾岩的砾石为石灰岩,呈棱角状,钙质胶结良好;在底砾岩之上还可见到一层胶结良好的紫红色钙质细砂岩,它与底砾岩呈透镜状局部分布,厚度约50Cm。
由于场地红层沉积时代较新,沉积后地壳持续上升,岩石形成于浅埋成岩作用阶段,没有经历高温高压的深埋成岩作用阶段,胶结、压实作用差,离子交换和重结晶作用微弱。又由于是泥质岩石,透水性差,成岩期后作用(又称表生作用)也很微弱,所以形成的岩石工程性能较差,工程强度较低。
由于目前的岩土工程现状,没有条件对场地岩石的沉积相和成岩作用做更多的工作,只能根据我们所掌握的知识点,进行一般的分析。而在我过去进行的专门成岩研究中,不但要研究岩石的成岩作用类型,而且要查明每一种岩石,在哪一个地质时期,经历了那些成岩作用,产能生了哪些变化,对我们的研究目的有哪些影响。这叫成岩作用序列研究。
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sdf916 发表于 2017-5-17 06:56:39 | 显示全部楼层
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楚八怪怪 发表于 2017-5-17 07:13:49 | 显示全部楼层
和牧马人专家有很多共鸣。手头太忙,有时间会来抛抛拙见。
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 楼主| 牧马人 发表于 2017-5-17 18:55:35 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2017-5-17 07:13
和牧马人专家有很多共鸣。手头太忙,有时间会来抛抛拙见。

欢迎!望早日看到你的高见!
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zlz1999 发表于 2017-5-19 00:12:06 | 显示全部楼层
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龙兴关外 发表于 2017-5-28 19:45:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 龙兴关外 于 2017-5-28 19:48 编辑

地质学博大精深,需要深入研究!!!
岩土工程的岩与土还是差别很大的。

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龙兴关外 发表于 2017-5-28 19:49:15 | 显示全部楼层
地质环境与工程建设的相互影响需要仔细考量!!!
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zong2006 发表于 2017-5-29 17:59:57 | 显示全部楼层
研究岩土其实和研究历史一样
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cdddd 发表于 2017-6-8 23:10:42 来自手机 | 显示全部楼层
关键是大家要有科学精神,把问题细分下去,就住一个基本问题进行热烈讨论,达成共识。
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神助之人 发表于 2017-6-9 00:29:30 | 显示全部楼层
向各位大侠学习了
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