土木工程地质7河流侵蚀与淤积

1、地表流水的地质作用地表流水的地质作用 1. 认识地貌认识地貌 2. 地表水的分类地表水的分类 3. 暂时性流水的地质作用暂时性流水的地质作用 4. 经常性流水的地质作用经常性流水的地质作用 5. 河流的侵蚀作用河流的侵蚀作用 6. 河流的搬运作用河流的搬运作用 7. 河流的沉积作用河流的沉积作用 8. 与河流侵淤作用有关的工程地质问题与河流侵淤作用有关的工程地质问题 9. 河流的开发与整治河流的开发与整治 认识地貌认识地貌 一、地貌学的特征一、地貌学的特征 1.1.地貌的形成地貌的形成 地貌是由两种原因造成的地貌是由两种原因造成的: :一是地球的内力作用一是地球的内力作用，二是外力作用。二是外

2、力作用。 地貌是内外营力共同作用的结果，地貌是内外营力共同作用的结果，内力作用内力作用造就地表的造就地表的起伏起伏，外力作用外力作用使使 地表原有的起伏不断地表原有的起伏不断降低变缓降低变缓，因此地貌形成过程中的内外营力是一对矛盾。，因此地貌形成过程中的内外营力是一对矛盾。 地貌的形成不仅取决于内外营力作用类型的差异，而且还取决于内外营力过地貌的形成不仅取决于内外营力作用类型的差异，而且还取决于内外营力过 程的对比。程的对比。 地形地形 指地球表面起伏形态的外部特征指地球表面起伏形态的外部特征 在测绘中，地形是地表起伏和地物的在测绘中，地形是地表起伏和地物的 总称总称 用等高线绘制出来的地形图

3、表示用等高线绘制出来的地形图表示 基本地形：平原、高原、盆地、丘陵、基本地形：平原、高原、盆地、丘陵、 山地山地 地貌地貌 指地壳表面的形态特征、成因、发展指地壳表面的形态特征、成因、发展 和分布规律和分布规律 地貌是在地形的基础上再深入一步，地貌是在地形的基础上再深入一步， 是研究地形成因的科学是研究地形成因的科学 分为：流水地貌、岩溶地貌、风力地分为：流水地貌、岩溶地貌、风力地 貌、冰川地貌、海岸地貌等大类貌、冰川地貌、海岸地貌等大类 2. 2. 地貌形态地貌形态 冲沟 沙丘 冲出锥 另一类范围较大，另一类范围较大， 包括若干地貌基本包括若干地貌基本 形态的组合体形态的组合体, ,称称 为

4、地貌形态组合。为地貌形态组合。 如冲沟、沙丘、冲出锥等，称为地貌基本形态。如冲沟、沙丘、冲出锥等，称为地貌基本形态。 二、地貌单元二、地貌单元 （一）山地地貌（一）山地地貌 单面山单面山 猪背山猪背山 断块山断块山 褶皱山褶皱山 中心式喷发中心式喷发 裂隙式喷发裂隙式喷发 垭口 山坡 地表水的分类地表水的分类： 分为分为暂时性流水地质作用暂时性流水地质作用和和经常性流水地质作用经常性流水地质作用。 此处重点讨论暂时性流水和经常性流水地质作用，以及由这些地质作用形此处重点讨论暂时性流水和经常性流水地质作用，以及由这些地质作用形 成的堆积物、地貌形态及其特征和工程地质性质。成的堆积物、地貌形态及其

5、特征和工程地质性质。 地表水也称为地面流水，包括地表水也称为地面流水，包括片流、洪流片流、洪流和和河流，后两者也称为线流。河流，后两者也称为线流。 1.暂时性流水：暂时性流水：片流片流、洪流洪流 2.经常性流水：经常性流水：河流河流 地面流水直接流入同一条河流的区域叫地面流水直接流入同一条河流的区域叫流域流域，流域之间的高地称为分水岭，流域之间的高地称为分水岭， 流域内大大小小的河流汇集成的水网，叫流域内大大小小的河流汇集成的水网，叫水系水系。 线状水流（洪流和河流）线状水流（洪流和河流）对地面造成线状侵蚀，其结果形成线状伸展的沟槽对地面造成线状侵蚀，其结果形成线状伸展的沟槽 及相应的堆积物。

6、其中，由暂时性的线状水流冲刷地表面形成的沟槽，称为及相应的堆积物。其中，由暂时性的线状水流冲刷地表面形成的沟槽，称为 冲沟冲沟，其堆积物称为洪积物；而经常性的线状水流则形成，其堆积物称为洪积物；而经常性的线状水流则形成河谷及冲积物河谷及冲积物。 暂时性流水的地质作用暂时性流水的地质作用 1.雨蚀作用：雨蚀作用： 机械作用机械作用(降雨时雨滴以加速度冲击地面降雨时雨滴以加速度冲击地面) 化学作用化学作用(雨水的化学溶蚀作用）。雨水的化学溶蚀作用）。 雨蚀作用的强度取决于：雨蚀作用的强度取决于： （1）降雨量和阵雨速度）降雨量和阵雨速度 （2）斜坡坡度与性质，）斜坡坡度与性质， 此外，风向也有此外

7、，风向也有定的关系。定的关系。 2. 片流的地质作用片流的地质作用 片流的地质作用也称为片流的地质作用也称为洗刷作用洗刷作用 （坡积物结构松散，孔隙度高，压缩性大，抗剪强度低，在水中容易崩解。（坡积物结构松散，孔隙度高，压缩性大，抗剪强度低，在水中容易崩解。 在山区的河谷谷坡和山坡上坡积物广泛分布，这对基坑开挖、开渠、修路等在山区的河谷谷坡和山坡上坡积物广泛分布，这对基坑开挖、开渠、修路等 危害很大。在坡积物上修建建筑物时，还危害很大。在坡积物上修建建筑物时，还 应注意地基的不均匀沉降问题。当线路通过坡积物时，应查明其厚度及物理应注意地基的不均匀沉降问题。当线路通过坡积物时，应查明其厚度及物理

8、 力学性质，正确评价建筑物的稳定问题。）力学性质，正确评价建筑物的稳定问题。） 3. 洪流的地质作用：洪流的地质作用： 洪流的地质作用也称为洪流的地质作用也称为冲刷作用冲刷作用 （洪流以巨大的机械力猛烈冲刷沟底及沟壁岩石。冲刷作用的强度与气候、（洪流以巨大的机械力猛烈冲刷沟底及沟壁岩石。冲刷作用的强度与气候、 地形、地面岩性和植被有关。冲刷作用形成洪积物以及洪积扇，广泛分布于地形、地面岩性和植被有关。冲刷作用形成洪积物以及洪积扇，广泛分布于 山间盆地周缘和山前倾斜平原，有时形成泥石流）山间盆地周缘和山前倾斜平原，有时形成泥石流） 1. 1. 坡面流水作用坡面流水作用 细流作用细流作用 片流作用

9、片流作用 片流和细流的地质作片流和细流的地质作 用对工程的影响用对工程的影响 片流和细流的地质作用的工片流和细流的地质作用的工 程处理程处理 （2 2）洪流的地质作用）洪流的地质作用 沟谷侵蚀地貌沟谷侵蚀地貌 洪流洪流 冲沟冲沟 沟谷堆积地貌沟谷堆积地貌 洪积相可分为三个组成部分：洪积相可分为三个组成部分： 扇顶相：扇顶相：砾石组成，含沙透体，有层理，分选性砾石组成，含沙透体，有层理，分选性 较差，磨圆较差。较差，磨圆较差。 扇中相：扇中相：主要由沙，粉砂，亚粘土组成，含细纱主要由沙，粉砂，亚粘土组成，含细纱 透镜体，有清楚的层理。透镜体，有清楚的层理。 扇缘相：扇缘相：主要由细的亚粘土，粘土

10、和部分粉砂组主要由细的亚粘土，粘土和部分粉砂组 成，清晰层理，由于地下水的出露，常为干旱地区的成，清晰层理，由于地下水的出露，常为干旱地区的 绿洲所在之地。绿洲所在之地。 （洪积扇）（洪积扇） 2. 2. 河流流水作用河流流水作用 层流层流: :流动的水质点彼此平行的匀速流动的水质点彼此平行的匀速 运动，运动，即上下层水质点没有交换，即上下层水质点没有交换，故它很故它很 难对地面的泥沙进行侵蚀。难对地面的泥沙进行侵蚀。 紊流紊流: :流动的水质点做不规则的漩涡运流动的水质点做不规则的漩涡运 动，上下层水质点存在交换。紊流漩涡的动，上下层水质点存在交换。紊流漩涡的 产生是因为产生是因为上下各层水

11、流流速的不同引起，上下各层水流流速的不同引起， 漩涡的出现使得水流具有垂向上的运动分漩涡的出现使得水流具有垂向上的运动分 量，故对水流的侵蚀和搬运作用有重要意量，故对水流的侵蚀和搬运作用有重要意 义。义。 横向环流：横向环流：河道水流除向下游运动外，河道水流除向下游运动外， 还存在垂直于主流方向的横向流动，表层的还存在垂直于主流方向的横向流动，表层的 横向水流与底部的横向水流方向相反，这样横向水流与底部的横向水流方向相反，这样 在过水断面上就形成一个在过水断面上就形成一个闭合的流动系统。闭合的流动系统。 螺旋流：螺旋流：横向闭合的水流运动横向闭合的水流运动与纵向与纵向 上的水流运动结合在一起，

12、就形成了一种上的水流运动结合在一起，就形成了一种螺螺 旋状前进的水流。旋状前进的水流。 河流流水作河流流水作 用分类用分类 按水流内部按水流内部 结构分结构分 层流层流 紊流紊流 按水流方向按水流方向 分分 横向环流横向环流 螺旋流螺旋流 （1 1）河流的侵蚀作用）河流的侵蚀作用 河流在从高处向低处流动过程中，以自身的化学动力河流在从高处向低处流动过程中，以自身的化学动力 （溶解力）和机械动力（水力），并以携带的泥沙砾（溶解力）和机械动力（水力），并以携带的泥沙砾 石作工具，不断破坏河床（磨蚀），这个过程叫石作工具，不断破坏河床（磨蚀），这个过程叫侵蚀侵蚀 作用。作用。 河流的侵蚀作用主要发生

13、于河流的上游。在河流的上河流的侵蚀作用主要发生于河流的上游。在河流的上 游，河床窄、水流急，流域地表的侵蚀游，河床窄、水流急，流域地表的侵蚀( (水土流失水土流失) )和和 河床的侵蚀河床的侵蚀( (下切为主，侧向冲刷为辅下切为主，侧向冲刷为辅) )都很严重。受都很严重。受 水流流动方向的影响，水流流动方向的影响， 河流中段的侧向淘刷发生在河流的凹岸，而沉积则发河流中段的侧向淘刷发生在河流的凹岸，而沉积则发 生在凸岸。生在凸岸。 急流急流：河床坡降大、岩性坚硬不平的河段：河床坡降大、岩性坚硬不平的河段 河水湍急者称为急流。河水湍急者称为急流。 瀑布瀑布：是一种明显跌水的现象，河流凌空：是一种明

14、显跌水的现象，河流凌空 而下。凡是河床上出现陡坡的地方均可形成爆而下。凡是河床上出现陡坡的地方均可形成爆 布。布。 河流的源头大多有跌水，那里的下蚀力最河流的源头大多有跌水，那里的下蚀力最 大，与瀑布后退一样，河谷因源头后退而向游大，与瀑布后退一样，河谷因源头后退而向游 推进。因此，河流形成之后，河谷内源头伸长，推进。因此，河流形成之后，河谷内源头伸长， 这个过程称为河流的溯流侵蚀。这个过程称为河流的溯流侵蚀。 河流的溯流（源）侵蚀河流的溯流（源）侵蚀 加拿大尼阿加拉瀑布的后退加拿大尼阿加拉瀑布的后退 由于各条河流的由于各条河流的水量水量、 河源地面河源地面坡度坡度、岩性及构造岩性及构造 等因

15、素的不同，特别是河等因素的不同，特别是河 床纵比降的不同，导致各床纵比降的不同，导致各 河有不同的溯源侵蚀速度。河有不同的溯源侵蚀速度。 当两条河流向同一分当两条河流向同一分 水岭溯源侵蚀时，有可能水岭溯源侵蚀时，有可能 发生河流发生河流A溯源侵蚀进入溯源侵蚀进入 河流河流B的河谷内，因的河谷内，因A河床河床 比比B河床低，河流河床低，河流A把河流把河流 B的水夺走，这种现象叫的水夺走，这种现象叫 河流袭夺河流袭夺。 河流河流B叫叫断头河断头河， 河流河流A叫叫袭夺河袭夺河 。 A A A B B B 下蚀作用的极限下蚀作用的极限： 河流下蚀作用不是无止境的，河面下降到趋近海平河流下蚀作用不是

16、无止境的，河面下降到趋近海平 面时，河水不再具有位能差，流动趋向停止，下蚀作面时，河水不再具有位能差，流动趋向停止，下蚀作 用也就停止了。所以，理论上海平面是所有入海河流用也就停止了。所以，理论上海平面是所有入海河流 下蚀作用的极限。我们把下蚀作用的权限称为侵蚀基下蚀作用的极限。我们把下蚀作用的权限称为侵蚀基 准面。显然，海平面是最终侵蚀基准面。但准面。显然，海平面是最终侵蚀基准面。但侵蚀基准侵蚀基准 面以下可有局部的下蚀作用发生面以下可有局部的下蚀作用发生。 流水的侵蚀方式主要有两种：流水的侵蚀方式主要有两种：下切侵蚀（下切或下蚀），下切侵蚀（下切或下蚀）， 侧方侵蚀（侧蚀）侧方侵蚀（侧蚀）

17、。 下切侵蚀主要是通过河流侵蚀河床底部岩石，使河床降低。下切侵蚀主要是通过河流侵蚀河床底部岩石，使河床降低。 下蚀作用使河床不断加深，切刻出一条条槽形凹地，称河谷。下蚀下蚀作用使河床不断加深，切刻出一条条槽形凹地，称河谷。下蚀 作用明显表现在河流的上游。河流下蚀作用过程中，往往在河床上作用明显表现在河流的上游。河流下蚀作用过程中，往往在河床上 形成急流和瀑布。形成急流和瀑布。 侧方侵蚀主要是河水侵蚀河床两壁或谷坡，使河床左右迁徙和侧方侵蚀主要是河水侵蚀河床两壁或谷坡，使河床左右迁徙和 谷坡后退的作用，称河流的侧蚀作用。侧蚀作用使谷坡麓后退，导谷坡后退的作用，称河流的侧蚀作用。侧蚀作用使谷坡麓后

18、退，导 致上部脱落和滑坡，随使河谷加宽。致上部脱落和滑坡，随使河谷加宽。 河曲不断扩大，便形成牛轭湖。河曲不断扩大，便形成牛轭湖。 侧蚀作用使河谷加宽侧蚀作用使河谷加宽 侧蚀作用塑造河谷的过程：侧蚀作用塑造河谷的过程： 河曲的扩大河曲的扩大曲流与截弯取直曲流与截弯取直 下蚀作用与侧蚀作用的关系下蚀作用与侧蚀作用的关系 下蚀作用和侧蚀作用共存于任何河流或河流的任何河段。河水下蚀作用和侧蚀作用共存于任何河流或河流的任何河段。河水 对河床岩石下蚀的同时，也对河床两侧岩石进行侧蚀。对河床岩石下蚀的同时，也对河床两侧岩石进行侧蚀。 由于各地河床的纵比降、岩性、构造等不同，两种作用的强度由于各地河床的纵比

19、降、岩性、构造等不同，两种作用的强度 也就不同，或以下蚀为主，或以侧蚀为主。也就不同，或以下蚀为主，或以侧蚀为主。 如果河流以下蚀作用为主，河谷横剖面形态呈如果河流以下蚀作用为主，河谷横剖面形态呈V字形。如果河字形。如果河 流只进行侧蚀作用，或以侧蚀作用为主，塑造出谷底宽平、横剖流只进行侧蚀作用，或以侧蚀作用为主，塑造出谷底宽平、横剖 面槽形的河谷（面槽形的河谷（U字形）。如下蚀作用和侧蚀作用同时等量进行字形）。如下蚀作用和侧蚀作用同时等量进行 的话，谷形不对称。的话，谷形不对称。 河谷横剖面形态河谷横剖面形态 EXIT （2 2）流水的搬运作用）流水的搬运作用 流水在流动过程中携带泥沙流水在

20、流动过程中携带泥沙 和移动河床砾石移动的作用，和移动河床砾石移动的作用， 称为流水搬运作用。称为流水搬运作用。 悬移：如果上举力大于颗悬移：如果上举力大于颗 粒在水中的重量，这些颗粒粒在水中的重量，这些颗粒 将悬浮于水中运动。将悬浮于水中运动。 推移：悬运靠紊流维持如果推移：悬运靠紊流维持如果 上举力小于颗粒在水中的重量，上举力小于颗粒在水中的重量， 颗粒在水流冲力推动下，或沿河颗粒在水流冲力推动下，或沿河 床滚动，或沿河床滑动。床滚动，或沿河床滑动。 跃移：还有一种中间状态，跃移：还有一种中间状态， 就是颗粒在水中的重力与上举力就是颗粒在水中的重力与上举力 不相上下，时而重量大于上举力，不相

21、上下，时而重量大于上举力， 时而重量小于上举力，河流在水时而重量小于上举力，河流在水 流冲力同时作用下跳跃前进。流冲力同时作用下跳跃前进。 几条河流的溶运量几条河流的溶运量 河名河名长江长江黄河黄河黑龙江黑龙江钱塘江钱塘江 溶运量（万吨）溶运量（万吨）178002018168210 流量（米流量（米3/秒）秒）32620154586001494 溶运量溶运量/流量流量0.541.300.020.14 河河 名名长江长江黄河黄河黑龙江黑龙江钱塘江钱塘江 年输沙量（百万吨）年输沙量（百万吨）1360490215 流量（米流量（米3/秒）秒）32620154586001494 含沙量（克含沙量（克/

22、米米3）109032200110121 几条河流的机械搬运量几条河流的机械搬运量 河流的河流的机械搬运力机械搬运力是指河流机械搬运最大颗粒的能力。是指河流机械搬运最大颗粒的能力。 河流机械搬运物的总重量称河流机械搬运物的总重量称机械搬运量机械搬运量。 （3 3）河流的沉积作用）河流的沉积作用 河流的沉积作用特点河流的沉积作用特点 河流沉积物是沉积岩的主要来源之一，沉积岩中有我们不可缺少的能量资源，如石河流沉积物是沉积岩的主要来源之一，沉积岩中有我们不可缺少的能量资源，如石 油、天然气和煤。油、天然气和煤。 河流基本上河流基本上不发生不发生化学沉积作用。化学沉积作用。主要是机械沉积作用主要是机械

23、沉积作用，广泛发生在河流各处。河，广泛发生在河流各处。河 流发生机械沉积的原因是河流的减量、流速减小，尤其是流速减小，从而使河流的动力流发生机械沉积的原因是河流的减量、流速减小，尤其是流速减小，从而使河流的动力 减小，使河流的搬运能力降低，或者携带碎屑物过多，超出河流的饱和搬运最时，多余减小，使河流的搬运能力降低，或者携带碎屑物过多，超出河流的饱和搬运最时，多余 的碎屑物就会发生沉积。的碎屑物就会发生沉积。 河流发生机械沉积作用的主要场所有三：河流发生机械沉积作用的主要场所有三： 1.河流汇入其它相对静止的水体处。河流汇入其它相对静止的水体处。 2. 河流坡降变缓处。河流坡降变缓处。 3. 河

24、曲的凸岸。河曲的凸岸。 河流机械搬运物的大小或重量，严格受流速控制。河流机械搬运物的大小或重量，严格受流速控制。 当河流流速逐渐减小时，机械搬运物就按粒径大小及颗粒形状或颗粒比重，依次从当河流流速逐渐减小时，机械搬运物就按粒径大小及颗粒形状或颗粒比重，依次从 大到小，从重到轻，先后沉积下来，这个过程叫大到小，从重到轻，先后沉积下来，这个过程叫分选沉积作用分选沉积作用。 谷底沉积作用：谷底沉积作用： 其沉积可分为其沉积可分为河床相沉积河床相沉积和和漫滩相沉积漫滩相沉积。 上面是漫滩相沉积层，下面是河床相沉积层的结构，称上面是漫滩相沉积层，下面是河床相沉积层的结构，称二元结构二元结构。谷底沉积。谷

25、底沉积 作用塑造出心滩和漫滩地形，心滩俗称作用塑造出心滩和漫滩地形，心滩俗称江心洲（沙岛）江心洲（沙岛）。 山口沉积作用：山口沉积作用： 来自山区的河流，携带着大量机械搬运物到山口开阔的平地上，河床坡降明来自山区的河流，携带着大量机械搬运物到山口开阔的平地上，河床坡降明 显减小，水流无地形约束而散开，河流动力大大减小，机械搬运能力迅速降低，显减小，水流无地形约束而散开，河流动力大大减小，机械搬运能力迅速降低， 导致分选沉积作用猛烈进行。沉积流在山口堆积成半圆锥形地貌，称为导致分选沉积作用猛烈进行。沉积流在山口堆积成半圆锥形地貌，称为冲积锥冲积锥。 大河流出山口平地堆积成扇形，叫冲积扇。大河流出

26、山口平地堆积成扇形，叫冲积扇。 河口沉积作用：河口沉积作用： 河口沉积物组成河口沉积物组成三角洲三角洲。三角洲是在特殊水文条件和泥沙条件下发育的，由。三角洲是在特殊水文条件和泥沙条件下发育的，由 顶积层、前积层、底积层和基岩顶积层、前积层、底积层和基岩组成。组成。 三角洲的形成条件三角洲的形成条件：（：（1）河流机械搬运量大。（河流机械搬运量大。（2）近河口海水（或湖水）近河口海水（或湖水） 浅。（浅。（3）无强大的波浪或潮流。）无强大的波浪或潮流。 基岩基岩底积层底积层 前积层前积层 顶积层顶积层 冲积物及其特征：冲积物及其特征： 河流沉积的碎屑物质统称冲积物。它们是各种粒度的砾石、砂、河流

27、沉积的碎屑物质统称冲积物。它们是各种粒度的砾石、砂、 粉砂和粘土。粉砂和粘土。 冲积物具有与河流动力性质密切相关的特征：冲积物具有与河流动力性质密切相关的特征： （1）清晰的层理。）清晰的层理。 单层常延伸不远，在短距离内变薄而消失，呈侧向尖灭现象。单层常延伸不远，在短距离内变薄而消失，呈侧向尖灭现象。 （2）大砾石的最大扁平面，以大约）大砾石的最大扁平面，以大约1030度的角度倾向上游，度的角度倾向上游， 并且在同一层中彼此依靠，排列成叠瓦状。并且在同一层中彼此依靠，排列成叠瓦状。 （3）分选性良好。）分选性良好。 （4）磨圆度较好甚至良好。）磨圆度较好甚至良好。 （5）冲积物全为机械碎屑，

28、常含有有用矿物。）冲积物全为机械碎屑，常含有有用矿物。 河床相砂层内部构造河床相砂层内部构造 EXIT 与河流侵淤作用有关的工程地质问题与河流侵淤作用有关的工程地质问题 1. 与河流侵蚀有关的工程地质问题与河流侵蚀有关的工程地质问题 桥渡工程中的桥渡工程中的墩台基础的稳定安全墩台基础的稳定安全问题：问题： 当河床由松散冲积物组成，墩台基础砌置较浅，或未采用特殊的人工基当河床由松散冲积物组成，墩台基础砌置较浅，或未采用特殊的人工基 础，在水流作用下墩台将失去稳定性，可能造成整座桥梁工程的倾斜破坏。础，在水流作用下墩台将失去稳定性，可能造成整座桥梁工程的倾斜破坏。 其主要任务是预测水流对地基的最大

29、冲刷深度，为保证墩台基础的稳定其主要任务是预测水流对地基的最大冲刷深度，为保证墩台基础的稳定 安全，应砌置在最大冲刷深度以下。因此，水流最大冲刷深度的确定，是安全，应砌置在最大冲刷深度以下。因此，水流最大冲刷深度的确定，是 关系到桥渡工程安全稳定和经济合理的重要课题关系到桥渡工程安全稳定和经济合理的重要课题 phh 1 m U U phh 0 1 2 包达柯夫公式：包达柯夫公式： 其中：其中：h1为一般冲刷深度（冲刷后河床深度），为一般冲刷深度（冲刷后河床深度），h为冲刷前河床深为冲刷前河床深 度，度，p为冲刷系数。为冲刷系数。 其中：其中：U1为河流天然平均流速，为河流天然平均流速，U0为组

30、成河床的土粒的允许为组成河床的土粒的允许 流速，流速，m为指数。为指数。最大冲刷深度最大冲刷深度h=h1+h2 局部冲刷深度计算公式：局部冲刷深度计算公式： 2. 与河流淤积作用有关的工程地质问题：与河流淤积作用有关的工程地质问题： 这用值得指出的是这用值得指出的是地上悬河地上悬河，它是平原河流的一种特殊类型。所谓地上悬河，它是平原河流的一种特殊类型。所谓地上悬河， 是指河床高于其两岸地面的河流。据研究，地上悬河的形成必须同时具备三个是指河床高于其两岸地面的河流。据研究，地上悬河的形成必须同时具备三个 基本条件：河水中抛带着大量的敏感土粒；河水中有相当大部分为敏感水流；基本条件：河水中抛带着大

31、量的敏感土粒；河水中有相当大部分为敏感水流； 河流具有足够广阔可能被泛滥的而积。与河流淤积作用有关的工程地质问题以河流具有足够广阔可能被泛滥的而积。与河流淤积作用有关的工程地质问题以 水库淤积较为典型水库淤积较为典型，其影响也较深远。，其影响也较深远。 水库淤积的形式，有水库淤积的形式，有壅水淤积壅水淤积和和异重流淤积异重流淤积两种。两种。 携带泥沙的河流进入水库董水段后，泥沙扩散到全断面，随着水流搬运能力携带泥沙的河流进入水库董水段后，泥沙扩散到全断面，随着水流搬运能力 沿流程降低，泥沙沉积于库底，并形成上游粗下游细，有规律分布的三角洲，沿流程降低，泥沙沉积于库底，并形成上游粗下游细，有规律

32、分布的三角洲， 这就是这就是壅水淤积壅水淤积。 水库壅水淤积三角洲示意图水库壅水淤积三角洲示意图 异重流淤积异重流淤积多发生于多细粒泥沙河流中。当水库水流含沙量高，并多发生于多细粒泥沙河流中。当水库水流含沙量高，并 有足够的流速时，浑水潜入清水下面，沿库底向下游继续运动，并有足够的流速时，浑水潜入清水下面，沿库底向下游继续运动，并 可一直运行到坝前，在回流作用下使水库变浑，细土粒缓缓落于库可一直运行到坝前，在回流作用下使水库变浑，细土粒缓缓落于库 底。如果及时开启大坝排沙底空闸门，异重流淤积物能随水排出库底。如果及时开启大坝排沙底空闸门，异重流淤积物能随水排出库 外。外。 水库异重流淤积示意图

33、水库异重流淤积示意图 3. 软土地基软土地基 在软土地基层开挖沉基坑，必然会引起基坑的稳定问题与基底的隆在软土地基层开挖沉基坑，必然会引起基坑的稳定问题与基底的隆 起问题。起问题。由于基坑土体的挖除，支撑结构可能在单侧土压力作用下产由于基坑土体的挖除，支撑结构可能在单侧土压力作用下产 生过大变形而失去稳定。基坑也有可能因土体的抗剪强度不足丧失稳生过大变形而失去稳定。基坑也有可能因土体的抗剪强度不足丧失稳 定；也会因基底下过大的承压水作用造成基底上鼓现象；在沙地层中，定；也会因基底下过大的承压水作用造成基底上鼓现象；在沙地层中， 还要防止由于管涌引起的基坑失稳，对基坑隆起的研究是现代深基坑还要防

34、止由于管涌引起的基坑失稳，对基坑隆起的研究是现代深基坑 工程控制环境影响的结果。工程控制环境影响的结果。 要保证深基坑工程的安全可靠和尽量少影响旧的建筑物和底下构筑物，要保证深基坑工程的安全可靠和尽量少影响旧的建筑物和底下构筑物， 就必须以以下几个方面加以研究：就必须以以下几个方面加以研究：1.地基土卸荷地基土卸荷再加载的变形特性，再加载的变形特性， 以及土壤的蠕变，应力松弛特性。以及土壤的蠕变，应力松弛特性。2.支撑结构的变形机理。支撑结构的变形机理。3.基坑的隆基坑的隆 起规律。起规律。4.基坑的失稳现象及演算方法。基坑的失稳现象及演算方法。5.支撑结构的边形，基底隆起支撑结构的边形，基底

35、隆起 和地表沉降之间的关系。和地表沉降之间的关系。6.地基的加固的效应。地基的加固的效应。 淤泥和淤泥质土是第四纪后期形成的海滨相，三角洲相，湖泊相等的淤泥和淤泥质土是第四纪后期形成的海滨相，三角洲相，湖泊相等的 粘性土沉积。粘性土沉积。这种土大部分是饱和的，且含有有机质，其天然含水量这种土大部分是饱和的，且含有有机质，其天然含水量 大于液限，空隙比大于大于液限，空隙比大于1。当天然空隙比大于。当天然空隙比大于1.5时，称为淤泥。天然空时，称为淤泥。天然空 隙比大于隙比大于1小于小于1.5的粘土和粉质粘土分别称为的粘土和粉质粘土分别称为淤泥质土及粉质粘土淤泥质土及粉质粘土。 在工程上，常把淤泥

36、和淤泥质土简称为软土。在工程上，常把淤泥和淤泥质土简称为软土。 常根据地基土的排水条件和加荷的时间长短，采用不同的排水条件进行常根据地基土的排水条件和加荷的时间长短，采用不同的排水条件进行 试验以取得抗剪强度指标。试验以取得抗剪强度指标。 在软土地基上修建建筑物，必须重视地基变形和稳定性问题。在软土地基上修建建筑物，必须重视地基变形和稳定性问题。 对一般浅基础而言，软土地基的容许承载力约为对一般浅基础而言，软土地基的容许承载力约为6080KG/m2。因此，。因此， 如过不作任何处理，一般不能承受较大荷载，否则软土地基就有可能出现如过不作任何处理，一般不能承受较大荷载，否则软土地基就有可能出现

37、局部剪切乃至整体滑动的危险。局部剪切乃至整体滑动的危险。 此外，软土地基上建筑物的沉陷量和不均匀沉降也是比较大的。如果上此外，软土地基上建筑物的沉陷量和不均匀沉降也是比较大的。如果上 部结构各部分荷载差异较大，建筑物的体形又比较复杂且土层又不均匀时，部结构各部分荷载差异较大，建筑物的体形又比较复杂且土层又不均匀时， 将会引起较大的不均匀沉降。将会引起较大的不均匀沉降。沉降量过大和沉降时间过长沉降量过大和沉降时间过长，都会给建筑物，都会给建筑物 设计标高的确定和建筑物内设备的安装带来麻烦，而不均沉降还可能造成设计标高的确定和建筑物内设备的安装带来麻烦，而不均沉降还可能造成 建筑物开裂或严重影响建

38、筑物的使用。建筑物开裂或严重影响建筑物的使用。 在软土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的在软土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的 问题，因而需要采取措施，进行地基处理，以提高软弱地基强度，保证地问题，因而需要采取措施，进行地基处理，以提高软弱地基强度，保证地 基的稳定，降低地基压缩性，以减少基础沉降和不均匀沉降。基的稳定，降低地基压缩性，以减少基础沉降和不均匀沉降。 地基改良的目的是提高地基强度和减少变形。地基改良的目的是提高地基强度和减少变形。 但需注意，但需注意，有的情况下强度提高了，变形却没有减少。即当强度充分发挥有的情况下强度提高了，变形却没

39、有减少。即当强度充分发挥 时，发生了相当大的变形，从而引起钢结构或砼结构发生破坏，影响使用。时，发生了相当大的变形，从而引起钢结构或砼结构发生破坏，影响使用。 另外还需注意：另外还需注意：在已改良的地基土和未改良的地基土交接面处，由于土受在已改良的地基土和未改良的地基土交接面处，由于土受 干扰，强度较差，存在软弱层，因此，滑动面可能会通过此处。干扰，强度较差，存在软弱层，因此，滑动面可能会通过此处。 软弱土地基处理方法大致可分为：软弱土地基处理方法大致可分为：硬压夯实、换土垫层、排水固结、振硬压夯实、换土垫层、排水固结、振 动及挤密以及化学加固五动及挤密以及化学加固五类。类。 软土地基的各种处

40、理方法中，以堆载预压法最简单。如果堆载用的软土地基的各种处理方法中，以堆载预压法最简单。如果堆载用的 土料能够既低廉又运输方便的话，可谓是一种稳妥的地基处理方法。软土料能够既低廉又运输方便的话，可谓是一种稳妥的地基处理方法。软 粘土中的水分，由于受荷载作用而被挤出，土的密度增加，从而强度提粘土中的水分，由于受荷载作用而被挤出，土的密度增加，从而强度提 高，压缩性降低。假如能辅以砂井或深井排水措施，那么预压加固效果高，压缩性降低。假如能辅以砂井或深井排水措施，那么预压加固效果 会更好，固结时间可大大缩短。会更好，固结时间可大大缩短。 然而，作为预压用的土料未必很便宜和易于得到。因此，在上部结然而

41、，作为预压用的土料未必很便宜和易于得到。因此，在上部结 构设计时，必须考虑结构物能够承受某程度的均匀沉降和不均匀沉降，构设计时，必须考虑结构物能够承受某程度的均匀沉降和不均匀沉降， 预有基础的残余沉降特别大的情况，对上部结构尚需采取特殊措施。预有基础的残余沉降特别大的情况，对上部结构尚需采取特殊措施。 EXIT 河流的开发与整治河流的开发与整治 （一）河流的全面开发治理（一）河流的全面开发治理 既要考虑各部门的要求，又要考虑流域的气象、水文、地质、水利和既要考虑各部门的要求，又要考虑流域的气象、水文、地质、水利和 水害情况，对全流域进行综合勘察，制定出综合开发治理方案。水害情况，对全流域进行综

42、合勘察，制定出综合开发治理方案。 （二）河流的局部治理（二）河流的局部治理 （1）河流侵蚀作用的治理）河流侵蚀作用的治理 防治措施分为两种：一为加固河岸，另一为改变冲刷地段的水流方向防治措施分为两种：一为加固河岸，另一为改变冲刷地段的水流方向 和速度。属于第一类的工程措施有抛石、草皮护坡、护岸墙等。和速度。属于第一类的工程措施有抛石、草皮护坡、护岸墙等。 属于第二类的有导流堤、丁坝等导流建筑物。属于第二类的有导流堤、丁坝等导流建筑物。 导流堤与丁坝导流堤与丁坝 （2）河流淤积作用的防治）河流淤积作用的防治 A人工挖掘人工挖掘; B改变水流速度和方向改变水流速度和方向 例如我国古代的都江堰引水例

43、如我国古代的都江堰引水 工程。工程。 都江堰引水工程示意图都江堰引水工程示意图 河流沉积作用与人类活动的关系河流沉积作用与人类活动的关系 人类自古以来逐水而居，世界上绝大部分重要城镇，无不坐落在江河人类自古以来逐水而居，世界上绝大部分重要城镇，无不坐落在江河 的两岸。随着城市建设和工农业生产的发展，对河流改造利用，以至于盲的两岸。随着城市建设和工农业生产的发展，对河流改造利用，以至于盲 目的干扰变的越来越多。河流通过调整作用，对此自然会作出相应的反应。目的干扰变的越来越多。河流通过调整作用，对此自然会作出相应的反应。 城市建成以后，乡村风光一变而成为有铺面的道路，大片的不透水屋顶城市建成以后，

44、乡村风光一变而成为有铺面的道路，大片的不透水屋顶 和蛛网密布的排洪管道，地面的入渗率，径流的模式和汇流时间都和以前大和蛛网密布的排洪管道，地面的入渗率，径流的模式和汇流时间都和以前大 不一样了。由于排洪沟管化和地面铺盖，洪峰流量加大，形成时间提前。这不一样了。由于排洪沟管化和地面铺盖，洪峰流量加大，形成时间提前。这 样的清水进入下游河道以后，可能通过塌岸使河槽扩大。样的清水进入下游河道以后，可能通过塌岸使河槽扩大。 河漫滩土地平坦，水源丰富，从发展建设来说有很多有利条件。由于特河漫滩土地平坦，水源丰富，从发展建设来说有很多有利条件。由于特 大洪水出现的机遇较小，在经过长期的中枯水时期后，洪水的

45、威胁在人们的大洪水出现的机遇较小，在经过长期的中枯水时期后，洪水的威胁在人们的 记忆中逐渐被冲淡了，在缺乏统一规划的情况下，城市建设会不断向滩地发记忆中逐渐被冲淡了，在缺乏统一规划的情况下，城市建设会不断向滩地发 展，蚕食河流的一部分行洪通道。这样，在一旦发生特大洪水以后就会造成展，蚕食河流的一部分行洪通道。这样，在一旦发生特大洪水以后就会造成 很大损失。很大损失。1982年四川省洪灾之所以比较严重，在一定程度上就是因为在利年四川省洪灾之所以比较严重，在一定程度上就是因为在利 用滩地过程中，增加了很多阻水建筑物的缘故。用滩地过程中，增加了很多阻水建筑物的缘故。1973年美国密西西比河特大年美国

46、密西西比河特大 洪水，从水位看相当于二百年一遇，而从流量看，应该只相当于三十年一遇，洪水，从水位看相当于二百年一遇，而从流量看，应该只相当于三十年一遇， 其差别就是由于人为阻水工程所造成的。其差别就是由于人为阻水工程所造成的。 3. 3. 河谷地貌河谷地貌 河流在地面上沿着狭长的谷地流动，此谷地称河流在地面上沿着狭长的谷地流动，此谷地称河谷。河谷。 （1 1）河谷要素：）河谷要素：由小的地貌单元构成，主要有：由小的地貌单元构成，主要有： 谷底：谷底：是河谷的最低部分，地势一般比较平坦。是河谷的最低部分，地势一般比较平坦。 谷坡：谷坡：是高出于谷底的河谷两侧的坡地。是高出于谷底的河谷两侧的坡地。

47、 河床：河床：是经常性水流所占据的河道。是经常性水流所占据的河道。 河漫滩：河漫滩：河床两侧高出平均水位之上而常被洪水河床两侧高出平均水位之上而常被洪水 淹没，枯水期又露出水面的平坦开阔地带称河漫滩。淹没，枯水期又露出水面的平坦开阔地带称河漫滩。 河曲：河曲：婉蜒曲折的一段河道，婉蜒曲折的一段河道， 其凹岸被冲蚀，凸岸沉积。其凹岸被冲蚀，凸岸沉积。 牛轭湖：牛轭湖：随着河曲的发展，随着河曲的发展， 河道发生截弯取直，河流改道时河道发生截弯取直，河流改道时 弃置的一段旧河曲称牛轭湖。弃置的一段旧河曲称牛轭湖。 阶地阶地 海岸地貌海岸地貌 冻土地貌冻土地貌 风沙地貌风沙地貌 雅丹地貌雅丹地貌 沙丘

48、钙化而成的石涛谷白沙漠位于埃及西部法拉法拉绿洲 风沙地貌风沙地貌 新月形沙丘新月形沙丘 风沙地貌风沙地貌 黄土地貌黄土地貌 黄土地貌黄土地貌 暂时性流水的地质作用暂时性流水的地质作用 1.雨蚀作用：雨蚀作用： 机械作用机械作用(降雨时雨滴以加速度冲击地面降雨时雨滴以加速度冲击地面) 化学作用化学作用(雨水的化学溶蚀作用）。雨水的化学溶蚀作用）。 雨蚀作用的强度取决于：雨蚀作用的强度取决于： （1）降雨量和阵雨速度）降雨量和阵雨速度 （2）斜坡坡度与性质，）斜坡坡度与性质， 此外，风向也有此外，风向也有定的关系。定的关系。 2. 片流的地质作用片流的地质作用 片流的地质作用也称为片流的地质作用也

49、称为洗刷作用洗刷作用 （坡积物结构松散，孔隙度高，压缩性大，抗剪强度低，在水中容易崩解。（坡积物结构松散，孔隙度高，压缩性大，抗剪强度低，在水中容易崩解。 在山区的河谷谷坡和山坡上坡积物广泛分布，这对基坑开挖、开渠、修路等在山区的河谷谷坡和山坡上坡积物广泛分布，这对基坑开挖、开渠、修路等 危害很大。在坡积物上修建建筑物时，还危害很大。在坡积物上修建建筑物时，还 应注意地基的不均匀沉降问题。当线路通过坡积物时，应查明其厚度及物理应注意地基的不均匀沉降问题。当线路通过坡积物时，应查明其厚度及物理 力学性质，正确评价建筑物的稳定问题。）力学性质，正确评价建筑物的稳定问题。） 3. 洪流的地质作用：洪流的地质作用： 洪流的地质作用也称为洪流的地质作用也称为冲刷作用冲刷作用 （洪流以巨大的机械力猛烈冲刷沟底及沟壁岩石。冲刷作用的强度与气候、（洪流以巨大的机械力猛烈冲刷沟底及沟壁岩石。冲刷作用的强度与气候、 地形、地面岩性和植