黑色巖層的風(fēng)化過程及其熱力學(xué)分析

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹和闡述了黑色巖層風(fēng)化過程熱力學(xué)分析成果；利用“平衡態(tài)熱力學(xué)理論”，對黑色巖層礦物的穩(wěn)定性以及黑色巖層風(fēng)化后所產(chǎn)生的酸性介質(zhì)條件下巖石中各礦物的穩(wěn)定性和可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、生成產(chǎn)物等方面進(jìn)行了分析；著重分析了地下水運(yùn)動特征與巖石化學(xué)風(fēng)化過程之間的關(guān)系以及水一巖相互作用的界面過程；同時，還分析了黑色巖層風(fēng)化程度與其相應(yīng)物理力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。本書始終圍繞黑色巖層的風(fēng)化過程中水一巖相互作用的化學(xué)過程展開熱力學(xué)分析，并用熱力學(xué)分析結(jié)果指導(dǎo)工程實(shí)踐。    本書可供地質(zhì)工程、巖土工程等專業(yè)的研究人員參考，也可作為相關(guān)專業(yè)高校師生的教學(xué)參考書。

書籍目錄

原序譯序前言第一章　緒論  1.1　問題的提出  1.2　巖石風(fēng)化作用的研究現(xiàn)狀    1.2.1　巖石風(fēng)化的地球化學(xué)過程研究    1.2.2　巖石風(fēng)化過程礦物組分穩(wěn)定性的熱力學(xué)研究    1.2.3　風(fēng)化對巖石材料工程性質(zhì)影響的評價及巖石風(fēng)化速率方面的研究      1.2.4　風(fēng)化程度指標(biāo)的判定    1.2.5　黑色巖層風(fēng)化研究的現(xiàn)狀第二章　湘西地區(qū)黑色巖層的地球化學(xué)特征  2.1　研究區(qū)地質(zhì)背景  2.2　研究區(qū)黑色巖層的巖性特征  2.3　研究區(qū)黑色巖層的地球化學(xué)組成第三章　湘西地區(qū)黑色巖層風(fēng)化的地球化學(xué)特征  3.1　研究區(qū)氣候特征  3.2　黑色巖層風(fēng)化及其產(chǎn)物的表觀特征  3.3　黑色巖層風(fēng)化地區(qū)的環(huán)境水特征第四章　黑色巖層中硫化礦物風(fēng)化的熱力學(xué)分析  4.1　生物、化學(xué)氧化  4.2　電化學(xué)氧化  4.3　黃鐵礦氧化的熱力學(xué)分析    4.3.1　鐵硫化物的風(fēng)化    4.3.2　一個實(shí)例水樣的平衡分析第五章　黑色巖層中硫化礦物的風(fēng)化與侵蝕性酸性環(huán)境水的形成  5.1　硫化礦物水解對環(huán)境水的pH影響  5.2　硫化礦物氧化對地下水水質(zhì)的影響  5.3　黃鐵礦氧化對天然水性質(zhì)的影響  5.4　圍巖對硫酸型酸性環(huán)境水的影響  5.5　侵蝕性酸性環(huán)境水的基本類型第六章　酸性環(huán)境條件下其他礦物的穩(wěn)定性分析  6.1　酸性條件下其他礦物失穩(wěn)的地球化學(xué)過程  6.2　酸性條件下巖石中礦物化學(xué)行為的熱力學(xué)分析  6.3　酸性環(huán)境條件下混凝土的風(fēng)化過程及產(chǎn)物    6.3.1　侵蝕反應(yīng)分析的理論基礎(chǔ)    6.3.2　水化硅酸鹽建造物（混凝土）自然侵蝕特征研究第七章　黑色巖層風(fēng)化的試驗(yàn)研究  7.1　浸泡試驗(yàn)及結(jié)果分析  7.2　潮濕條件下的風(fēng)化試驗(yàn)及結(jié)果分析  7.3　淋濾試驗(yàn)  7.4　水動力條件下巖石浸泡試驗(yàn)研究第八章　地下水存在狀態(tài)及運(yùn)動特征對巖石風(fēng)化過程的影響  8.1　水在巖體中的存在形式  8.2　地下水在巖石中的運(yùn)動  8.3　水溶液在巖石中的水動力彌散  8.4　地下水的運(yùn)動與巖石風(fēng)化過程之間的關(guān)系    8.4.1　巖石裂隙發(fā)育程度對巖石化學(xué)風(fēng)化的影響    8.4.2　水一巖相互作用過程對巖石風(fēng)化的影響    8.4.3　水一巖相互作用過程中因物質(zhì)結(jié)晶在巖石風(fēng)化過程中的作用第九章　水一巖相互作用的界面過程  9.1  反應(yīng)進(jìn)度和反應(yīng)親和勢  9.2　巖石化學(xué)風(fēng)化的界面過程    9.2.1　水一巖相互作用的界面反應(yīng)過程    9.2.2　水一巖相互作用的不可逆過程分析第十章　巖石風(fēng)化與巖石物理力學(xué)性質(zhì)關(guān)系研究  10.1　巖石風(fēng)化分帶的確定  10.2　陡山沱組黑色巖層的物理、化學(xué)及力學(xué)特征分析  10.3　混凝土風(fēng)化腐蝕程度的確定    10.3.1　影響混凝土回彈值的因素    10.3.2　含水量對混凝土回彈值影響的試驗(yàn)研究    10.3.3　混凝土腐蝕程度回彈值判定標(biāo)準(zhǔn)  10.4　巖石的礦物組成及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與巖石物理力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系第十一章　黑色巖層風(fēng)化的動力學(xué)初步研究  11.1　化學(xué)動力學(xué)的理論要點(diǎn)　……第十二章　黑色巖層風(fēng)化所形成酸性水對工程建筑物侵蝕的實(shí)例分析第十三章　結(jié)束語參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

第一章 緒論1.1 問題的提出隨著人類經(jīng)濟(jì)、工程活動的加劇，人們所遇到的復(fù)雜工程以及地質(zhì)災(zāi)害方面的問題越來越多，它們大多與巖石的風(fēng)化密切相關(guān)。因此，對巖石的風(fēng)化作用方面的研究，即巖石風(fēng)化的機(jī)理、巖石物性的變化及趨勢、風(fēng)化作用進(jìn)行的速率、風(fēng)化作用的持續(xù)性以及它們之間的相互制約關(guān)系，做到在空間上、時間上和強(qiáng)度上的定量預(yù)測和預(yù)報(bào)，對于大規(guī)模工程的建設(shè)及控制與防御各種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生，已成為人們認(rèn)識各種工程地質(zhì)問題的關(guān)鍵。巖體作為地質(zhì)歷史時期的產(chǎn)物，當(dāng)早期的成巖環(huán)境條件與現(xiàn)有的環(huán)境條件存在差異時，巖石礦物原有的平衡穩(wěn)定狀態(tài)將被打破，為適應(yīng)新的地質(zhì)環(huán)境，巖石的礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造都將產(chǎn)生相應(yīng)的變化，以達(dá)到新的平衡。因此，處于地表附近的巖石，時刻都會受到周圍地質(zhì)環(huán)境不斷變化的影響，經(jīng)過一段時間后，其巖石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化將會導(dǎo)致巖石的工程力學(xué)性質(zhì)的變化。由于工程建設(shè)大多數(shù)是以地表以下數(shù)百米以內(nèi)的地層巖石為對象的，地質(zhì)作用的影響非常強(qiáng)烈，在這個區(qū)域內(nèi)，風(fēng)化作用所帶來的巖石工程性質(zhì)的下降，是引起工程建設(shè)中各種工程地質(zhì)問題的重要原因之一。作為地表附近的巖石，受地表的外動力地質(zhì)作用的影響，使巖體的工程性質(zhì)降低，并最終成為土，這一變化過程即為巖石的風(fēng)化作用。通常情況下，巖石的風(fēng)化作用過程本質(zhì)上應(yīng)是兩種過程：一是物理風(fēng)化過程，它是由于重力作用和應(yīng)力釋放等產(chǎn)生的巖層松弛，以及氣溫相差較大的地區(qū)因熱膨脹系數(shù)不同的礦物顆粒之間的分離和疲勞破壞，還有寒冷地區(qū)的冰劈作用、鹽類結(jié)晶風(fēng)化、干濕風(fēng)化等過程，這樣一些過程并不改變巖石的礦物成分，只發(fā)生巖石的碎石化過程；二是化學(xué)風(fēng)化過程，它主要是巖石與地下水和空氣接觸產(chǎn)生的，水不僅能溶解巖石中的礦物成分，而且與空氣同時作用于巖石產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)所形成的化學(xué)溶液可繼續(xù)與巖石其他礦物成分產(chǎn)生作用，該過程可看作是成土化的過程。應(yīng)該看到，以上兩種過程是互補(bǔ)的，物理風(fēng)化破壞可使巖石的表面積增大，進(jìn)而加速化學(xué)風(fēng)化作用的速度，因而物理風(fēng)化成為化學(xué)風(fēng)化的控制性因素。但對于完整的巖石，化學(xué)風(fēng)化進(jìn)行的速度十分緩慢。

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