青岛地区花岗岩风化带划分

摘要；岩石风化是地壳表层大陆化时期较为普遍的动力地质作用，它与工程选址布局、岩土体稳定、地基处理、施工方法、施工期限、工程造价等关系极为密切。分析研究了青岛地区花岗岩的机械破碎程度、节理裂隙的发育程度及充填物、岩石颜色的变化程度、矿物成分的变化等地质特征，根据岩体地质特征、标准贯入击数、岩体纵波波速等综合方法，系统研究分析了青岛花岗岩风化带的划分依据和方法。

关键词； 青岛花岗岩；风化带；标准贯入击数；纵波波速

中图分类号：P58文献标识码：A 文章编号：

前言

根据岩石的机械破碎程度、节理裂隙的发育程度及充填物（次生矿物和渲染，如方解石、铁质、泥质）、岩石颜色的变化程度、矿物成分的变化等地质特征，不同规范对岩石的风化带的划分，给出了不同的划分标准。《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）[1]、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）等规范根据岩石的风化程度分为全风化、强风化、中风化、微风化、未风化5个等级；《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ 87-92）[2]根据岩石的风化程度分为强风化、中风化、微风化3个等级。李日运，吴林峰[3]建立了岩石风化程度划分的判据，给出的定量指标很好地反映了风化岩石质量，且与反映岩石风化程度的一些物理力学指标存在良好相关性；赵善国、李景山、田春竹[4]等分析了影响岩体风化的因素，介绍了岩体风化带的化分及风化效应，得出了定量指标进行岩体风化程度的分带；禹峰、吴礼年、李跃升等[5]对岩体风化程度进行了模糊综合评判；冯庆祖、陈龙、聂德新等[6]对岩体风化程度进行了量化分带研究。

青岛地区花岗岩风化带的研究成果不多，孟庆诗、刘庆祥[7]探讨了高压旁压试验在青岛地区强风化花岗岩中的应用；贾永刚、谭长伟、刘红军[8]对青岛花岗岩工程地质进行了系统研究。按照《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ 87-92）划分标准，笔者从花岗岩地质特征、标准贯入击数、岩体纵波波速等方面，对青岛花岗岩风化带进行了系统分析和研究，对岩土工程勘察具有指导意义。

一、按花岗岩地质特征划分

1.残积土

黄褐～灰黄色，稍湿～饱和，中密，岩芯呈土状，砂土状，稍见原岩的残余结构，原岩矿物大部分已风化成高岭土，干钻易进。

2.全风化岩

黄褐色，饱和，中密，原岩结构构造完全破坏，风化呈砾状、碎屑状，稍有粘性。矿物成分以石英、长石为主，干钻难钻进。

青岛花岗岩地区的残积土与全风化岩，无论在地质成因、还是工程地质特征上非常接近，要想区分残积土与全风化岩非常困难。根据青岛花岗岩地区的经验，一般根据野外地质特征、标准贯入击数等因素综合判别。

3.强风化花岗岩

青岛地区强风化花岗岩呈黄褐～灰绿～肉红色，稍湿～饱和，密实。中粗粒花岗结构，块状构造，组织结构大部分破坏，矿物成分显著变化。长石、云母已风化成次生矿物。该层自上而下依据风化程度及野外标准贯入试验分为三个亚带，三个亚带之间呈渐递关系，风化程度依次减弱，承载力依次加强。

（1）强风化花岗岩上亚带（砂土状花岗岩）

黄褐～灰绿～肉红色，岩芯呈砂土状、砂状，手捻呈砂土状，干钻不易钻进，中粗粒花岗结构、块状构造，除石英长石等矿物已大部分高岭土化，此亚带主要位于缓坡、局部凹形地段，分布不稳定。

（2）强风化花岗岩中亚带（砂状花岗岩）

黄褐～褐黄～灰绿～肉红色。岩芯呈砂状、碎石状，手掰易碎，干钻难以钻进，中粗粒花岗结构、块状构造，原岩结构大部分已破坏，风化裂隙发育，大部分被粘土充填，粘土以蒙脱土、高岭土为主。镜下研究表明，该亚带矿物蚀变主要表现为褐铁矿渲染，高岭土化、蒙脱土化、绢云母化。

（3）强风化花岗岩下亚带（角砾状花岗岩）

黄褐～褐黄～灰绿～肉红色。中粗粒花岗结构、块状构造，原岩结构清晰，岩石用手不易捻碎，可以掰碎，碎后呈砾状~角砾状。镜下研究表明，长石部分高岭土化，蚀变矿物明显减少。

4.中风化花岗岩

青岛中风化花岗岩岩岩芯呈碎石状～短柱状，中粗粒花岗结构，块状构造，部分长石有高岭土化斑点，暗色矿物弱绿泥石化，不能用镐挖掘，锤击声较脆，碎后呈块状。镜下研究表明，中粗粒花岗岩，主要矿物有钾长石、斜长石、石英，暗色矿物为黑云母，副矿物有磁铁矿等。

5.微风化花岗岩

肉红色，中粗粒结构，块状构造。主要矿物成分为长石、石英，长石含量达50~60%。矿物蚀变较轻，高角度节理较发育。节理面见铁染，金刚石钻进，岩芯多呈块状~短柱状，岩块坚硬，锤击声脆，不易碎。

二、按标准贯入击数划分

在青岛花岗岩地区，由于各种风化程度的花岗岩强度不同，对于强风化以上岩体，由于风化程度高，岩体强度低，采用标准贯入击数对残积土与全风化岩、全风化岩与强风化岩进行分类。

1.残积土与全风化岩的划分

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），标准贯入击数小于30击的为残积土；大于30小于50击的为全风化岩，标准贯入击数不进行深度修正。

在青岛市花岗岩分布区，由于残积土与全风化岩的厚度一般较薄，有时候将残积土与全风化岩一并划为残积土，即将残积土与强风化岩的划分界限定为，标准贯入击数大于50击为强风化岩，小于50击的划为残积土，即采用《建筑工程地质钻探技术标准》JGJ 87-92的划分标准，在工程地质勘察报告中，不再单独列出全风化岩，这样处理是偏于安全的。

2.全风化岩与强风化岩的划分

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），全风化岩与强风化岩的划分标准为：标准贯入击数大于30小于50击的为全风化岩；大于50击的为强风化岩。采用标准贯入击数对全风化岩和强风化岩的划分，实用简单，基本上能反映出全风化岩与强风化岩的性能，在青岛花岗岩地区广泛采用。

3.按岩体纵波波速划分

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定，岩石风化程度参数一般用波速比和风化系数来判别。波速比≥0.8，为微风化岩石；0.6≤

（1）强风化岩与中风化岩的划分

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）对强风化岩与中风化岩的波速界限值为2000m/s，中风化岩与微风化岩的波速界限值为4000m/s。贾永刚等[6]对青岛花岗岩研究区89个钻孔3000余个声波测试数据进行了有序聚类分析，给出了青岛花岗岩风化带界限。对于粗粒花岗岩，强—中风化花岗岩风化带波速的均值为2518m/s，变异系数3.4%；细粒花岗岩，强—中风化花岗岩风化带波速的均值为2053m/s，变异系数3.3%。

粗粒花岗岩的强—中风化花岗岩风化带波速界限值大于规范给定值（2518/2000），而细粒花岗岩风化带波速界限值与规范给定值基本相等（2053/2000）。青岛地区多以粗粒花岗岩为主，从偏于安全的角度考虑，建议青岛地区花岗岩强—中风化带波速界限值为2500m/s，即纵波波速小于2500m/s为强风化，大于2500m/s为中风化或微风化，与《岩土工程勘察规范》给出的判别标准不一致。当然需要继续进行统计分析，进一步确定其分界值。

（2）中风化岩与微风化岩的划分

对于粗粒花岗岩，中—微风化花岗岩风化带波速的均值为3545m/s，变异系数3.6%；细粒花岗岩，强—中风化花岗岩风化带波速的均值为4037m/s，变异系数1.4%。

粗粒花岗岩的中—微风化花岗岩风化带波速界限值小于于规范给定值（3545/4000），而细粒花岗岩风化带波速界限值与规范给定值基本相等（4037/4000）。从偏于安全的角度考虑，建议青岛地区花岗岩中—微风化带波速界限值为4000m/s，与《岩土工程勘察规范》给出的判别标准一致。

4.结论

（1）根据青岛地区花岗岩的机械破碎程度、节理裂隙的发育程度及充填物、岩石颜色的变化程度、矿物成分的变化等地质特征，青岛地区花岗岩按《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ 87-92）可将花岗岩的风化程度分为强风化、中风化、微风化3个等级，而不采用《岩土工程勘察规范》等规范的5级划分标准。

（2）对于强风化以上岩体，由于风化程度高，岩体强度低，采用标准贯入击数对残积土与全风化岩、全风化岩与强风化岩进行分类；由于残积土与全风化岩的厚度一般较薄，有时候将残积土与全风化岩一并划为残积土，不再单独列出全风化岩，这样处理是偏于安全的。

（3）全风化岩与强风化岩的划分标准可以采用《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的划分标准，即标准贯入击数大于30小于50击的为全风化岩，大于50击的为强风化岩。

（4）强—中风化带波速界限值为2500m/s，即纵波波速小于2500m/s为强风化，大于2500m/s为中风化或微风化，与《岩土工程勘察规范》给出的判别标准不一致；中—微风化带波速界限值为4000m/s，与《岩土工程勘察规范》给出的判别标准一致。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），北京.

[2] 中华人民共和国国家标准.《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ 87-92），北京.

[3] 李日运，吴林峰.岩石风化程度特征指标的分析研究[J].岩石力学与工程学报，2004（22）

[4] 赵善国，李景山，田春竹.孙殿民.基岩风化带的划分及风化效应[J].黑龙江水专学报，2002（2）

[5] 禹峰，吴礼年，李跃升. 岩体风化程度的模糊综合评判[J]电力勘测设计，2005（02）.

[6] 冯庆祖，陈龙，聂德新. 岩体风化程度量化分带研究[J]. 地质灾害与环境保护，2001（02）

[7] 孟庆诗，刘庆祥.高压旁压试验在青岛地区强风化花岗岩中的应用[J].西部探矿工程，2002年 02期

[8] 贾永刚，谭长伟，刘红军.青岛城市工程地质[M].青岛：青岛海洋大学出版社，1995.