第3章 区域构造稳定性和地表地质作用

1、一一 组组 构构 造造 造造 成成 的的 地地 质质 灾灾 害害 地表地质作用现象图片地表地质作用现象图片 第一节第一节 地震的工程地质研究与区域构造稳定性评地震的工程地质研究与区域构造稳定性评 价价 一、地震及其类型一、地震及其类型 地震：地震：地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的 地球表层的振动。地球表层的振动。地震地震.swf 地震成因地震成因.swf 地震详解地震详解.swf 地震演示地震演示.swf 地震有关要素：地震有关要素： 震源：震源：地震时发出震动的地方为地震时发出震动的地方为 震中：震中：震源在地面上的投影震源在地面上的投影 震源深度

2、：震源深度：震中至震源的距离震中至震源的距离 震中距：震中距：从震中到任一地震台站的地面距离从震中到任一地震台站的地面距离 地震的基本分类地震的基本分类 地震按震源深度可分为：地震按震源深度可分为： 浅源地震（浅源地震（0 070km70km） 中源地震（中源地震（7070300km300km） 深源地震（深源地震（300300700km700km） 按其成因可分为：按其成因可分为： 构造地震构造地震 火山地震火山地震 陷落地震陷落地震 诱发地震诱发地震 按震级分为：按震级分为： 微震（微震（2 2级以下）级以下） 有感地震（有感地震（2 24 4级）级） 破坏性地震（破坏性地震（5 56 6

3、级）级） 强烈地震（强烈地震（7 7级以上）。级以上）。 二、地震震级及烈度二、地震震级及烈度 （一）地震震级（一）地震震级(M)(M) 地震震级：指一次地震时释放能量的大小。地震震级：指一次地震时释放能量的大小。 震级（震级（M M）和震源发出的总能量（）和震源发出的总能量（E E）之间关系：）之间关系： 地震学中用震级（地震学中用震级（magnitude）来表示地震释放的能量的大小，震级越大的）来表示地震释放的能量的大小，震级越大的 地震，释放的能量也就越多。因此可以简单地用震级来估算地震释放的地震，释放的能量也就越多。因此可以简单地用震级来估算地震释放的 能量大小。地震释放的地震波能量能

4、量大小。地震释放的地震波能量E与震级与震级M有如下经验关系式：有如下经验关系式： lgE=2.4mb-1.2(1) lgE=1.5Ms+4.8(2) lgE=1.5Mw+4.8(3) 上式就是著名的上式就是著名的Gutenberg-Richter关系式，其中关系式，其中E为能量，单位是焦耳为能量，单位是焦耳 （J）；）；mb为体波震级，为体波震级，Ms 为面波震级，为面波震级，Mw为矩震级。为矩震级。 震级和能量不是简单的比例关系，而是对数关系，震级相差震级和能量不是简单的比例关系，而是对数关系，震级相差1 1级，能量约相级，能量约相 差差3232倍。倍。 LgELgE1 1lgElgE2 2

5、 = =.5.5（M M1 1-M-M2 2） lg(Elg(E1 1/ E/ E2 2) =) =.5.5（M M1 1-M-M2 2） E E1 1/E/E2 2 =10 =10 .5.5（M M1 1-M-M2 2） (10(101.5 1.5=31.62) =31.62) 理论上震级是无限的，但实际上是有限的。理论上震级是无限的，但实际上是有限的。 因为震级的大小与积累的能量的强弱有关，地壳中因为震级的大小与积累的能量的强弱有关，地壳中 岩石的强度是有限的，岩体中不可能积累超过这种岩石的强度是有限的，岩体中不可能积累超过这种 极限的能量。目前所知最大的震级为极限的能量。目前所知最大的震

6、级为9.09.0级，即级，即 20112011年年3 3月在日本发生的大地震。月在日本发生的大地震。 （二）地震烈度（二）地震烈度 地震烈度：地震对地表和地表建筑物的影响及破坏地震烈度：地震对地表和地表建筑物的影响及破坏 的强烈程度。的强烈程度。 1 1地震烈度表地震烈度表 根据地面的宏观破坏现象和定量指标两方面的标准划根据地面的宏观破坏现象和定量指标两方面的标准划 定的。我国地震烈度划分为十二度。见表定的。我国地震烈度划分为十二度。见表3-23-2。 2 2影响地震烈度的因素影响地震烈度的因素 一次地震只有一个震级，但可形成多个不一次地震只有一个震级，但可形成多个不 同的地震烈度区，影响地震

7、烈度的因素同的地震烈度区，影响地震烈度的因素 有以下方面：有以下方面： （1 1）震级的大小、震源深度和烈度衰减）震级的大小、震源深度和烈度衰减 （2 2）场地地质因素）场地地质因素 （3 3）距离震源的远近）距离震源的远近 3 3工程烈度标准工程烈度标准 （1 1）基本烈度）基本烈度 基本烈度是指一个地区在历史上或今后一定时间基本烈度是指一个地区在历史上或今后一定时间 （一般按（一般按100100年考虑）内，在一般场地条件下年考虑）内，在一般场地条件下 可能遭遇的最大地震烈度。它是由地震部门根可能遭遇的最大地震烈度。它是由地震部门根 据历史地震资料及地区地质条件，综合分析了据历史地震资料及地

8、区地质条件，综合分析了 区域及地区地震活动规律后，对该地区地震危区域及地区地震活动规律后，对该地区地震危 险性做出的综合性的估计，以此作为工程设计险性做出的综合性的估计，以此作为工程设计 和防震抗震的一般依据。国家地震局给出了中和防震抗震的一般依据。国家地震局给出了中 国地震基本烈度区划图（国地震基本烈度区划图（1 1：300300万）。万）。 （2 2）场地烈度）场地烈度 工程场地烈度除了决定于区域基本烈度外，特别工程场地烈度除了决定于区域基本烈度外，特别 受场地地质因素的影响。由于不同场地的工程受场地地质因素的影响。由于不同场地的工程 地质条件差异，因而在地震时所出现的震害、地质条件差异，

9、因而在地震时所出现的震害、 地面运动的特点及工程振动情况等不同。因而地面运动的特点及工程振动情况等不同。因而 对建筑的规划和设计来说，仅有基本烈度是不对建筑的规划和设计来说，仅有基本烈度是不 够的，场地烈度的分析是十分必要的。够的，场地烈度的分析是十分必要的。 影响场地烈度的地质因素，主要有以下几方面：影响场地烈度的地质因素，主要有以下几方面： 1 1）岩土类型及其性质）岩土类型及其性质 2 2）断层）断层 3 3）水文地质条件）水文地质条件 4 4）地形的影响）地形的影响 （3 3）设计烈度）设计烈度 设计烈度是指在基本烈度或场地烈度的基础上，设计烈度是指在基本烈度或场地烈度的基础上， 根据

10、建筑物的重要性，安全经济的要求，将基根据建筑物的重要性，安全经济的要求，将基 本烈度加以调整，据以采取不同的设防措施，本烈度加以调整，据以采取不同的设防措施， 因而又称设防烈度。我国规定，基本烈度因而又称设防烈度。我国规定，基本烈度VIIVII度度 以下的地区可不设防，基本烈度超过以下的地区可不设防，基本烈度超过VIIVII度的地度的地 区必须采取设防措施。区必须采取设防措施。 一般建筑物可采用基本（场地）烈度设计，而核一般建筑物可采用基本（场地）烈度设计，而核 电站、大坝等重大建筑物应在基本烈度、考虑电站、大坝等重大建筑物应在基本烈度、考虑 场地烈度的基础上适当提高，并按规定报请上场地烈度的

11、基础上适当提高，并按规定报请上 级部门批准。级部门批准。 三、场地地震效应三、场地地震效应 场地地震效应：在地震波的作用下，场地出现的各场地地震效应：在地震波的作用下，场地出现的各 种破坏。可分为两大类种破坏。可分为两大类 场地破坏效应场地破坏效应 振动破坏效应。振动破坏效应。 （一）场地破坏效应（一）场地破坏效应 1 1地面破裂效应地面破裂效应 2 2地基失效地基失效 3 3斜坡破坏效应斜坡破坏效应 （二）振动破坏效应（二）振动破坏效应 振动破坏效应主要和下列因素有关：振动破坏效应主要和下列因素有关： 1 1地震动振幅地震动振幅 2 2振动周期振动周期 3 3持续时间持续时间 地表地质作用：

12、对建筑物的稳定、安全及人类生活地表地质作用：对建筑物的稳定、安全及人类生活 环境有影响的外动力地质现象。环境有影响的外动力地质现象。 地表地质作用的类型很多，地表地质作用的类型很多， 风化作用风化作用 河流的地质作用河流的地质作用 岩溶作用（又称喀斯特）岩溶作用（又称喀斯特） 滑坡；崩塌；泥石流；风和湖泊的地质作用。滑坡；崩塌；泥石流；风和湖泊的地质作用。 第二节第二节 风化作用风化作用 一、风化作用的类型一、风化作用的类型 按作用因素与作用性质不同，风化作用分为按作用因素与作用性质不同，风化作用分为 物理风化物理风化化学风化化学风化生物风化生物风化 （一）物理风化（一）物理风化 产生物理风化

13、的原因有产生物理风化的原因有 温度变化冰冻作用温度变化冰冻作用 盐的结晶作用释重作用盐的结晶作用释重作用 （二）化学风化（二）化学风化 化学风化作用：化学风化作用：在外界条件的影响下，岩石与在外界条件的影响下，岩石与 水溶液和气体发生化学反应，改变了岩石化学成分，水溶液和气体发生化学反应，改变了岩石化学成分， 形成新的矿物的作用。形成新的矿物的作用。 化学风化的作用有化学风化的作用有 溶解作用水解作用溶解作用水解作用 水化作用氧化作用水化作用氧化作用 碳酸化作用碳酸化作用 1. 1. 溶解作用溶解作用 水溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。溶解作水溶解岩石中矿物的作用称为溶解作用。溶解作 用的结

14、果，使岩石中的易溶物质被逐渐溶解而随用的结果，使岩石中的易溶物质被逐渐溶解而随 水流失，难溶物质则残留于原地。水流失，难溶物质则残留于原地。 2. 2. 氧化作用氧化作用 4FeS4FeS2 2+14H+14H2 2O+15OO+15O2 222（FeOFeO3 3. 3H. 3H2 2O O）+8H+8H2 2SOSO4 4 黄铁矿黄铁矿 褐铁矿褐铁矿 3. 3. 水化作用水化作用 水化作用是指无水矿物与水结合，成为含水水化作用是指无水矿物与水结合，成为含水 矿物的地质作用矿物的地质作用。 CaSOCaSO4 4+2H+2H2 2OCaSOOCaSO4 4.2H.2H2 2O O 硬石膏硬石

15、膏 石膏石膏 4. 4. 水解作用水解作用 4K4K（AlSiAlSi3 3O O8 8）+6H+6H2 2O4KOH+8SiOO4KOH+8SiO2 2+ Al+ Al4 4 (Si (Si4 4O O10 10)(OH) )(OH)8 8 正长石正长石 高岭石高岭石 5. 5. 碳酸化作用碳酸化作用 CaCOCaCO3 3 +H +H2 2O+COO+CO2 2CaCa（HCOHCO3 3）2 2 碳酸钙碳酸钙 重碳酸钙重碳酸钙 （四）生物风化（四）生物风化 生物风化：岩石在动、植物及微生物影响下发生物风化：岩石在动、植物及微生物影响下发 生的破坏作用。生物风化包括生的破坏作用。生物风化包

16、括 生物物理风化；生物化学风化生物物理风化；生物化学风化 二、影响岩石风化的因素二、影响岩石风化的因素 （一）岩性（一）岩性 1. 1. 矿物成分；矿物成分；2. 2. 结构及构造；结构及构造；3. 3. 节理节理 （二）气候（二）气候 （三）地形（三）地形 风化带风化带v/vv/v 全风化全风化 0. 4 0. 4 强风化强风化0. 40. 40. 60. 6 弱风化弱风化0. 60. 60. 80. 8 微风化微风化0. 80. 81. 01. 0 全风化层全风化层 强风化层强风化层 弱风化层弱风化层 微风化层微风化层 基岩基岩 物理风化是以岩石崩解的形物理风化是以岩石崩解的形 式产生大小

17、混杂的岩石块，式产生大小混杂的岩石块， 堆积在基岩面上或其周边。堆积在基岩面上或其周边。 第三节第三节 河流地质作用河流地质作用 一、地面一、地面流水可分为流水可分为 片流、洪流、河流片流、洪流、河流 河流：沿沟谷流动的经常性流水河流：沿沟谷流动的经常性流水 二、河流的地质作用二、河流的地质作用 河谷：由河流作用所形成的河谷：由河流作用所形成的谷地。谷地。 河谷的形态要素包括河谷的形态要素包括 谷坡谷坡；谷底；谷底 河谷形态河谷形态.swf 谷底包括谷底包括 河床（河槽）：指平水期河水所占的谷底。河床（河槽）：指平水期河水所占的谷底。 河漫滩：是洪水淹没的谷底部分。河漫滩：是洪水淹没的谷底部分

18、。 谷坡：是河谷两侧因河流侵蚀而形成的岸坡。谷坡：是河谷两侧因河流侵蚀而形成的岸坡。 阶地：被抬升的河谷谷底。阶地：被抬升的河谷谷底。 坡麓：谷坡与谷底的交界。坡麓：谷坡与谷底的交界。 谷肩（谷缘）：谷坡与山坡的转折处。谷肩（谷缘）：谷坡与山坡的转折处。 河流地质作用包括河流地质作用包括 侵蚀作用；搬运作用；沉积作用侵蚀作用；搬运作用；沉积作用 （一）河流的侵蚀作用（一）河流的侵蚀作用 1.1.下蚀作用下蚀作用 2.2.侧蚀作用侧蚀作用 蛇曲；裁弯取直蛇曲；裁弯取直；牛轭湖；牛轭湖 河流的截弯取直过程河流的截弯取直过程.swf 河流环流作用河流环流作用.swf （二）河流的搬运作用（二）河流的

19、搬运作用 河流的搬运作用有河流的搬运作用有 推运；悬运；推运；悬运；溶运溶运 地上河的形成地上河的形成.swf 曲曲 流流 曲曲 流流 和和 牛牛 轭轭 湖湖 （四）河流阶地（四）河流阶地 河流阶地：河流两岸由流水作用所形成的狭长而河流阶地：河流两岸由流水作用所形成的狭长而 平坦的阶梯状地形。平坦的阶梯状地形。 1. 1.阶地的成因阶地的成因 地壳发生多次的升降运动，则会引起河流侵蚀、地壳发生多次的升降运动，则会引起河流侵蚀、 堆积交替发生的结果。阶地的级别由下向上编号，自堆积交替发生的结果。阶地的级别由下向上编号，自 河漫滩依次向上为河漫滩依次向上为、级阶地。级阶地。 2. 2.阶地类型阶地

20、类型 按照阶地的组成物质与形成过程，阶地分为三种：按照阶地的组成物质与形成过程，阶地分为三种： （1 1）堆积阶地；（）堆积阶地；（2 2）侵蚀阶地；（）侵蚀阶地；（3 3）基座阶地）基座阶地 河流阶地：河流阶地：分布于河谷谷分布于河谷谷 坡上由河流作用所形成的坡上由河流作用所形成的 条带状平台，它是地壳的条带状平台，它是地壳的 缓慢上升和相对平稳交替缓慢上升和相对平稳交替 发生导致下蚀作和和侧蚀发生导致下蚀作和和侧蚀 作和交替发育的结果。作和交替发育的结果。 溯溯 源源 侵侵 蚀蚀 第四节第四节 岩溶（喀斯特）作用岩溶（喀斯特）作用 岩溶（喀斯特）：岩溶（喀斯特）：流水对可溶性岩石进行的一种

21、流水对可溶性岩石进行的一种 以化学溶蚀为主、机械剥蚀为辅的地质作用过程及所以化学溶蚀为主、机械剥蚀为辅的地质作用过程及所 产生的各种地质现象。产生的各种地质现象。 其中第三纪以前发育的岩溶称为古岩溶。其中第三纪以前发育的岩溶称为古岩溶。 一、岩溶的形态一、岩溶的形态 岩溶的形态多种多样，常见的岩溶的形态多种多样，常见的地表岩溶地表岩溶形态有：形态有： 溶沟、石芽、地形上的峰林、石林和溶蚀洼地溶沟、石芽、地形上的峰林、石林和溶蚀洼地 地下岩溶形态有：地下岩溶形态有：落水洞、溶蚀漏斗、地下的溶孔、落水洞、溶蚀漏斗、地下的溶孔、 溶洞、溶洞、地下暗河、石笋地下暗河、石笋、石柱、钟乳石、石柱、钟乳石、

22、石帷幕石帷幕 岩溶石柱的形成岩溶石柱的形成.swf 岩溶塌陷岩溶塌陷.swf 石林石林 （二）岩溶发育的基本条件（二）岩溶发育的基本条件 岩溶的发生与发展，受多种因素的影响。岩溶的发生与发展，受多种因素的影响。 总的来说，岩溶发育的基本条件有：总的来说，岩溶发育的基本条件有： 内因条件：内因条件： 岩石的可溶性；岩石的透水性岩石的可溶性；岩石的透水性 外因条件外因条件 水的溶解性；水的流动性水的溶解性；水的流动性 三、岩溶发育的分带性三、岩溶发育的分带性 （一）垂直循环带（一）垂直循环带（包气带）（包气带） 位于地表以下，地下水位以上，平时一般无水或不为位于地表以下，地下水位以上，平时一般无水

23、或不为 水饱和，故又称包气带。水饱和，故又称包气带。 （二）水平循环带（二）水平循环带（饱水带）（饱水带） 位于潜水面以下，为主要排水通道控制的饱和水层。位于潜水面以下，为主要排水通道控制的饱和水层。 （三）过渡循环带（三）过渡循环带 位于上述两带之间，潜水面随季节变化。位于上述两带之间，潜水面随季节变化。 （四）深部循环带（四）深部循环带 位于水平循环带以下，此带内地下水运动不受河位于水平循环带以下，此带内地下水运动不受河 谷影响，其运动速度明显减少，因此溶蚀能力较谷影响，其运动速度明显减少，因此溶蚀能力较 弱。弱。 三、影响岩溶发育的因素三、影响岩溶发育的因素 岩溶地貌的发育，除上述的四个

24、基本条件外岩溶地貌的发育，除上述的四个基本条件外 以下因素是重要的影响因素。以下因素是重要的影响因素。 气候；地质构造；地形；地貌；植被气候；地质构造；地形；地貌；植被 第五节第五节 重力地质作用重力地质作用 重力地质作用：斜坡上的岩土体，在重力作用以及流水重力地质作用：斜坡上的岩土体，在重力作用以及流水 作用的参与下向下发生作用的参与下向下发生位移。位移。 一、崩塌一、崩塌：斜坡上的岩土体在重力作用下，突然斜坡上的岩土体在重力作用下，突然向下崩向下崩 落落的的现象。现象。 崩塌演示崩塌演示1.swf 崩塌演示崩塌演示2.swf （一）崩塌类型一）崩塌类型 崩塌可分为；山崩、崩岸、岩崩、岩屑崩

25、落崩塌可分为；山崩、崩岸、岩崩、岩屑崩落 （二）崩塌产生原因（二）崩塌产生原因 主要与气候、地形、岩性及其它因素有关。主要与气候、地形、岩性及其它因素有关。 1.1.气候因素气候因素2.2.地形地形3.3.地质因素人为因素地质因素人为因素 二、滑坡二、滑坡 滑坡：滑坡：斜坡上的土体和岩体，在重力作用下沿一定斜坡上的土体和岩体，在重力作用下沿一定 滑动面整体下滑的现象滑动面整体下滑的现象。滑坡滑坡.swf 土岩接触带滑坡土岩接触带滑坡.swf 滑坡前兆与诱因滑坡前兆与诱因.WMV （一）滑坡（一）滑坡的形态的形态 江河岸坡形成与滑坡江河岸坡形成与滑坡.swf 一个完整的滑坡，一般由以下要素组成一

26、个完整的滑坡，一般由以下要素组成 1. 1. 滑坡体滑坡体 2. 2. 滑坡床：滑坡床： 3. 3. 滑动面和滑坡带滑动面和滑坡带4. 4. 滑坡壁：滑坡壁： 5. 5. 滑坡台阶滑坡台阶6. 6. 滑坡舌滑坡舌 7. 7. 滑坡洼地与滑坡湖滑坡洼地与滑坡湖8. 8. 滑坡裂缝滑坡裂缝 滑坡要素及滑坡形态特征示意图 1滑坡体；2滑坡周界；3破裂壁；4滑坡台阶；5滑动面； 6滑动带；7滑坡舌；8滑动鼓丘；9滑动轴；10破裂缘； 11封闭洼地；12拉张裂隙；13剪切裂隙；14扇形裂隙； 15鼓张裂隙；16滑坡床 三、泥石流三、泥石流 泥石流：发生在山区的一种含有大量泥砂和石块的泥石流：发生在山区的

27、一种含有大量泥砂和石块的 暂时性洪流暂时性洪流。泥石流演示泥石流演示1.WMV 泥石流演示泥石流演示 2.WMV （一）泥石流的形成条件（一）泥石流的形成条件 必须同时具备；地形条件、地质条件、气候条件必须同时具备；地形条件、地质条件、气候条件 1.1.地形条件地形条件 泥石流总是发生在陡峻泥石流总是发生在陡峻的山区，典型的山区，典型的泥石流流域，的泥石流流域， 一般可分为一般可分为 形成区；流通区；堆积区形成区；流通区；堆积区 2. 2. 地质条件地质条件 3. 3. 气候条件气候条件 另外，土壤、植被和人类活动也有一定影响另外，土壤、植被和人类活动也有一定影响 （一）泥石流分类（一）泥石流

28、分类 1. 1. 按泥石流流域形态分类按泥石流流域形态分类 （1 1）标准型泥石流；（）标准型泥石流；（2 2）河谷型泥石流；）河谷型泥石流； （3 3）山坡型泥石流）山坡型泥石流 2. 2. 按泥石流的物质组成分类按泥石流的物质组成分类 根据泥石流的物质组成，有泥流、泥石流和水石流。根据泥石流的物质组成，有泥流、泥石流和水石流。 （1 1）泥流；（）泥流；（2 2）泥石流；（）泥石流；（3 3）水石流）水石流 3. 3. 按泥石流的结构和流动性分类按泥石流的结构和流动性分类 （1 1）粘性泥石流；（）粘性泥石流；（2 2）稀）稀性泥石流性泥石流 泥石流流域示意图 形成区；1汇水动力区； 2固

29、体物质补给区）；流通区；堆积区 泥石流泥石流泥流泥流 水石流水石流 第六节第六节 风和湖泊的地质作用风和湖泊的地质作用 一、风的地质作用一、风的地质作用 （一）风的地质作用（一）风的地质作用 风的地质作用主要包括风的风的地质作用主要包括风的 侵蚀作用；搬运作用；沉积作用。侵蚀作用；搬运作用；沉积作用。 1. 1. 风蚀作用风蚀作用 吹蚀作用吹蚀作用；磨蚀作用；磨蚀作用 风的侵蚀作用风的侵蚀作用.swf 2. 2. 风的搬运作用风的搬运作用 碎屑物质的运动形式有碎屑物质的运动形式有 推移；跃移；悬移推移；跃移；悬移 （3 3）沉积作用）沉积作用 由于风力的减弱，或因地表的山脉、森林、草丛、由于风力的减弱，或因地表的山脉、森林、草丛、 建筑物的阻挡，风的搬运能力降低，风的搬运物便逐建筑物的阻挡，风的搬运能力降低，风的搬运物便逐 渐堆积下来，形成风积物，称为风的沉积作用。渐堆积下来，形成风积物，称为风的沉积作用。 由于风的分选性作用，风积物在平面上的分布具由于风的分选性作用，风积物在平面