岩石是地质作用的产物,因此,各类岩石的工程地质性质,首先取决于岩石的成因类型,包括岩石的产状、矿物组成、结构和构造等;其次是各种地质作用对岩石的影响。特别是岩石的风化作用对岩石性质的影响,这部分内容将在有关章节中介绍。下面按照岩石的成因类型,分别评述各类岩石的工程地质性质特征。
1.岩浆岩的工程地质性质特征
岩浆岩的特征主要取决于岩浆岩的形成环境和岩浆岩的成分。特别是形成环境,它控制着岩浆岩的结构、构造及矿物之间的联结能力,也决定了岩石的工程地质性质
1)深层岩
深层岩往往形成巨大的侵入体,岩性较均一,呈致密块状,裂隙较少,力学强度高,抗水性强,可作为建筑物的良好地基。但深层岩由于结构和矿物成分的影响较易风化,加之受地质构造破坏的影响,一般裂隙比较发育,强度和抗水性都减弱,但可储存裂隙水。
2)浅层岩
浅层岩的岩体一般规模小,岩性较复杂,颗粒大小不均一,较易风化。特别与围岩接触的边缘部位,往往裂隙发育,风化严重,岩石强度降低,透水性增强。当浅层岩很致密时,是良好的隔水层,其岩体体积较大时,也是良好的地基。
3)喷出岩
喷出岩由于结构构造多种多样,产状不规则,厚度变化大,岩性很不均一,所以其强度和透水性相差悬殊。
致密状玄武岩的容重、密度都较大,强度高,抗风化能力较强,是良好的地基和建筑材料。但玄武岩常具有气孔状构造和原生柱状节理,因此,使岩石强度降低,透水性增强,第四纪多期性喷发的玄武岩,常覆盖在松散堆积物或软弱岩层上,这就需要考虑该层玄武岩体本身能否稳定,下伏岩层是否会产生沉降变形,接触带是否漏水等。玄武岩柱状节理发育,可形成陡坡,常产生崩塌现象，
流纹岩的“斑晶”较细,“基质”多为玻璃质,常具流纹状构造,岩性各向异性,强度变化也较大。
2.沉积岩的工程地质性质特征
沉积岩的最大构造特征是具有层理构造,使得岩层的工程地质性质显示出各向异性
1)胶结的碎屑岩
胶结的碎屑岩包括砾岩、砂岩和粉砂岩,其特征主要取决于胶结物成分、胶结类型和碎屑颗粒成分。如硅质胶结的岩石,强度高,抗水性强:钙质,石膏质和泥质胶结的岩石，强度低,抗水性弱,在水的作用下,可溶解或软化。此外,基底式胶结的岩石,比较坚固,且强度高,透水性较弱:接触式胶结的岩石则强度较低,透水性较强;而孔隙式胶结的岩石其强度和透水性介于两者之间。一般情况下,粉砂岩强度较砂砾岩差,其中硅质胶结的石英砂岩,强度比其他砂岩要高;而钙质、石膏质和泥质胶结的砂砾岩,尤其粉砂岩,强度极低,抗风化能力弱,遇水容易溶解或软化。我国南方各省的红色岩层,多为泥质、钙质胶结的砂砾岩、粉砂岩和粘土岩互层,在这类红色岩层地区筑坝,应注意坝基能否沿泥化夹层产生滑动。
多数凝灰岩及凝灰质砂岩结构疏松,强度低,极易风化成蒙脱石等粘土矿物,遇水后易吸水膨胀、软化,在水工建筑上应特别予以注意。
2)粘土岩
总的来说,粘土岩不透水,但强度低,特别是抗剪强度低,遇水易崩解、软化或泥化,常成为控制岩体稳定的关键。
3)化学岩及生物化学岩
最常见的是石灰岩和白云岩,其岩性致密坚硬、强度较高。泥灰岩强度低,遇水也易软化。当石灰岩中夹有薄层泥灰岩时,可能会沿此层产生滑动。岩盐最易溶于水,石膏次之。碳酸盐类岩石一般比较难溶于水,但分布最广泛的石灰岩,在漫长的地质年代里也会产生岩溶洞穴、甚至地下河,形成坝基和水库的渗漏通道。
3.变质岩的工程地质性质特征
变质岩的特征与变质作用的类型及原岩性质有关,它与深成岩相近似,但起控制作用的因素是岩石的构造和矿物成分。变质岩的片理构造(片麻状、片状、千枚状、板状构造)发育时,使岩性各向异性,平行片理较垂直片理方向的强度降低,透水性增强。由于岩石中含某些矿物成分(如黑云母,绿泥石、斜长石等)的影响,使一些变质岩稳定性较差。
接触变质的岩石因经过重新结晶,强度一般较原岩增高。但变质程度各处不一,距侵入体越近,越易变质,在很小的范围内变质程度就相差悬殊,岩性很不均一。接触变质的岩石,常因受地壳构造运动的影响而裂隙发育,加上有小岩脉穿插,岩性显得复杂多样,其工程地质性质变化较大。
动力变质的岩石性质取决于碎屑矿物的成分、粒径大小和压密胶结程度。但通常胶结得不好,孔隙、裂隙发育,强度变低。
区域变质的岩石分布范围广,厚度大,变质程度和岩性较均一,但因多数岩石具片理构造,使岩性各向异性。随着片理的发育,云母、绿泥石、滑石等含量的增加,使岩石强度显著降低。一般说来,板岩、千枚岩、云母片岩,滑石片岩及绿泥石片岩等岩石的工程地质性质较差;而片麻岩、石英岩及大理岩等岩石,致密坚硬,岩性比较均一,强度高,是建筑物的良好地基。但裂隙发育时,可使其工程地质性质变差。
