土体工程 土的成因类型讲述

1、土的成因类型土是组成地壳表层的主要物质，是在内外动力地质作用下处于岩石、土相互转变轮回中某一阶段的产物。除了火山灰及部分人工填土外，土的组成物质主要来源于岩石的风化产物。岩石的风化产物，或者未经搬运残留在原地、或者经各种动力地质作用（如流水、重力、风力、冰川等）搬运后再在适宜的环境中沉积下来的松散堆积物，都属于土。根据土的地质成因，可划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等，其中淤积土的成因包括湖泊堆积、沼泽堆积和一部分河谷冲积、三角洲冲积、滨海堆积等。不同成因类型的土通常是各自相应沉积地貌的组成物质，但对于一定的区域范围，由于在漫长地质年代中的地质作用往往并不是单一的，

2、不同成因的沉积物按时间顺序交替沉积，从而造成土的成因类型复杂化。通常工程所涉及到的土，主要有下列各种基本成因类型。（1）残积土残积土是岩石完全风化后残留在原地的土。残积土在形成的初期，上部的颗粒较细、下部颗粒粗大，但由于后期雨水或雪水的淋滤作用，细小碎屑被带走，形成杂乱的堆积物。土颗粒的粗细取决于母岩的岩性，可以是粗大的岩块，也可能是细小的碎屑。由于未经过搬运，其颗粒具有明显的棱角状，无分选，无层理。残积土的物质成分与母岩的岩性密切相关。物理风化作用形成的残积土主要由母岩碎屑或矿物碎屑组成，化学风化作用形成的残积土除含母岩成分外，还含有一些次生矿物。如花岗岩残积土中，长石常分解成黏土矿物，石英

3、常破碎成细砂；而石灰岩残积土则往往形成为红黏土。残积土的厚度取决于它的残积条件：在山丘顶部常被侵蚀而厚度较小，山谷低洼处则厚度较大，山坡上往往是粗大的岩块。由于山区原始地形变化较大和岩石风化程度的差异，往往在很小的范围内，土的厚度变化很大。残积土具有较大的孔隙度，一般透水性较强，堆积在低洼地段的残积土常有上层滞水出现。（2）坡积土坡积土是山坡上方的风化碎屑物质在流水或重力作用下运移到斜坡下方或山麓处堆积形成的土。坡积土的颗粒一般具有棱角，但由于经过一段距离的搬运，往往成为亚角形；由于未经过良好的分选作用，细小或粗大的碎块往往夹杂在一起。在重力和流水的作用下，比较粗大的颗粒一般堆积在紧靠斜坡的部

4、位，而细小的颗粒则分布在离开斜坡稍远的地方。坡积土中一般见不到层理，但偶尔也有局部的不太清晰的层理。新近堆积的坡积土常具垂直的孔隙，结构比较疏松，一般具有较高的压缩性，在水中易崩解。坡积土的物质成分多种多样，与高处的岩性组成有直接关系。坡积土的厚度变化较大，从几厘米到一二十米。在斜坡较陡的地段厚度较薄，在坡脚地段堆积较厚。一般当斜坡的坡度愈陡，坡脚处坡积土的范围愈大。坡积土中的地下水一般属于潜水，在坡积土堆积较复杂的地区，有时也形成上层滞水。（3）洪积土洪积土是山区高地上的碎屑物质由暂时性洪流携带至沟口或沟口外平缓地带堆积形成的土。洪积土的颗粒具有一定的分选性：离山区或高地较近的地方，洪积土的

5、颗粒粗大，碎块多呈亚角形；离山区或高地较远的地方，洪积土的颗粒逐渐变细，颗粒形状由亚角形逐渐变成亚圆形或圆形；在离山区或高地更远的地方，洪积土中则往往有淤泥等细颗粒土的分布。由于每次暂时性水流的搬运能力不等，在粗大颗粒的孔隙中往往填充了细小颗粒，而在细小颗粒层中有时会出现粗大的颗粒，粗细颗粒间没有明显的分界线。洪积土具有比较明显的层理，离山区或高地近的地方，层理紊乱，往往表现为交错层理；离山区或高地远的地方，层理逐渐清晰，一般表现为水平层理或湍流层的交错层理。洪积土的厚度通常是离山区或高地近的地方厚度大、远的地方厚度小，在小范围内的厚度变化不大。洪积土中的地下水一般属于潜水，由山区或高地前缘向

6、平原补给。近山区或高地前缘带的地势较高，潜水埋藏深；离山区或高地较远地带的地势较低，潜水埋藏浅； 局部低洼地段，潜水可能溢出地表。（4）冲积土冲积土是碎屑物质经河流搬运后在河谷地势较平缓地带或河口地带沉积形成的土。冲积土根据其成因条件可分为山区河谷冲积土、平原河谷冲积土和三角洲冲积土。1）山区河谷冲积土 主要由卵石、碎石等粗颗粒组成，分选性较差，颗粒大小不同的砾石相互混杂，组成水平排列的透镜体或不规则的夹层，厚度一般不大。通常，山区河谷冲积土颗粒粗大，但由于河流侧向侵蚀的结果也带来了大量的细小颗粒，特别是当河流两旁有许多冲沟支岔时，这些冲沟支岔所带来的细小颗粒往往和河流冲积的粗大颗粒交错堆积在

7、一起。2）平原河谷冲积土 河流上游的冲积土一般颗粒粗大，向下游逐渐变细。冲积层一般呈条带状，常具有水平层理，有时也呈流水层或湍流层的交错层理。在每一个小层中，土的成分比较均匀，具有极为良好的分选性。冲积土的颗粒形状一般为亚圆形或圆形，搬运的距离愈长，颗粒的浑圆度越好。平原河谷冲积土中的地下水一般为潜水，通常由高阶地补给低阶地，由河漫滩补给河水。平原河谷冲积土可进一步分为河床冲积土、河漫滩冲积土、牛轭湖冲积土和阶地冲积土。河床冲积土多由磨圆度较好的漂石、卵石、圆砾和各种砂土组成，以透镜体、斜层理和交错层理为主。河漫滩冲积土主要成分为细砂、粉土和黏性土，与下伏河床冲积土构成上细下粗的二元结构，具斜

8、层理和交错层理。牛轭湖冲积土系洪水期间溢洪所形成，其底部常以河床冲积土为垫层，顶部常以河漫滩冲积土的细砂或黏性土直接覆盖在原来已形成的泥炭或淤泥层上。阶地冲积土系河流下切后由河漫滩堆积物演变而成，上部以黏性土、粉土和砂土为主，下部为卵石、圆砾层，具二元结构。3）三角洲冲积土 经河流搬运的大量细小碎屑物质在河流入海或入湖处沉积形成的土。三角洲冲积土形成于河流与海洋或湖泊相互作用的复杂沉积环境，是多种沉积相共存且成分复杂的沉积复合体。一般分为三部分：顶积层，是三角洲的陆上沉积部分，为冲积、湖泊堆积、沼泽堆积的交互沉积，以砂土、粉土为主，夹黏土、淤泥和泥炭等，具明显的水平层理或交错层理；前积层，是水

9、下三角洲斜坡部分的堆积，为河、海（湖）交互沉积，以粉砂、粉土为主，具薄斜层理和波状层理，分选性较好，常见黏土夹层；底积层，是三角洲前缘斜坡的坡脚及前方的海（湖）底沉积物，系由河流搬运来的黏粒悬浮物、胶体溶液沉积而成，以淤泥和黏土为主，具水平层理，河海三角洲底积层富含海相生物化石。三角洲冲积土的厚度大、分布面积广，土中的颗粒较细小且含量大，常有淤泥分布，土呈饱和状态。三角洲冲积土的顶部经过长期的压实和干燥，多形成所谓硬壳层。三角洲冲积土中的地下水一般为潜水，埋藏比较浅。（5）湖泊堆积土湖泊堆积土是由于湖泊地质作用，包括物理作用、化学作用或生物化学作用，在湖盆内沉积形成的土。与其它陆相沉积土相比，

10、湖泊堆积土一般颗粒细小，分选性和磨圆度均较好。以水平层理为主，层理比较清晰、规则，可见很薄的水平层理。原始产状自湖岸向湖心略微倾斜，厚度较稳定。一般湖岸沉积物的颗粒相对较粗些，常具斜层理，厚度较小；湖心沉积物的颗粒较细，具水平层理，厚度较大。湖泊堆积土中淤泥和泥炭分布广、厚度大，湖相黏土常具淤泥的特性，灵敏度很高。湖泊堆积土可分为淡水湖堆积土和咸水湖堆积土。淡水湖堆积土以碎屑沉积为主，也有化学沉积和生物化学沉积，含碳酸盐、铁质、锰质、铝质、磷质等化学沉积物和泥炭、淤泥、硅藻土等生物化学沉积物，一般不含易溶盐类矿物。咸水湖堆积土含有大量易溶盐类矿物，包括碳酸盐、硫酸盐和卤盐等化学沉积物，不含生物

11、沉积，缺乏有机质。（6）沼泽堆积土沼泽堆积土是在地表水聚集或地下水出露的洼地内，由植物死亡后腐烂分解的残杂物与泥砂物质混合堆积形成的土。沼泽堆积土的主要成分为泥炭等有机生成物，呈黑褐或深褐色，有时也含有少量黏土和细砂，具水平层理。泥炭的性质和含水量关系密切，干燥压密的泥炭较坚硬，湿的泥炭压缩性较高。泥炭是尚未完全分解的有机物，尚需考虑今后继续分解的可能性。沼泽堆积土常与湖泊堆积土、河流沉积土及海洋沉积土等共生，分布于湖滨平原、河流泛滥平原、河流三角洲及海滨平原。（7）滨海堆积土滨海堆积土是在海洋中靠近海岸的、海水深度不超过20m的、经常受海潮涨落作用影响的狭长地带堆积的土。滨海堆积土的分选性较

12、好，颗粒大小由陆地向海洋方向自粗而细有规律地变化。由于海浪不断地冲蚀, 颗粒形状滚成了圆形，磨圆度极好。由于海水动荡不已，且常常露出水面，故常有波痕、泥裂、交错纹、雨痕等。滨海堆积土的分布宽度与海域的原始地形、波浪及岸流的力量大小等有关，其宽度最大可达数公里。滨海堆积土由于经常受波浪的作用，化学作用和生物化学作用一般不太容易进行，主要是风化碎屑物的机械堆积作用。滨海堆积土的堆积条件可分为：陡岸堆积，由陡岸悬崖上崩塌的岩块和海浪冲来的卵石、圆砾等组成，以粗大颗粒为主。若陡岸下海水较深，则往往有淤泥和砂砾的混合堆积物；海滩堆积，堆积物一般较有规律性，靠陆地边缘以卵石、圆砾、粗砂为主，往海域方向逐渐

13、变为较细的颗粒，由砂、淤泥混砂等渐变为淤泥；泻湖堆积，一般以淤泥堆积为主，也有化学堆积作用。滨海堆积土的成分较复杂，含有卵石、圆砾、砂、淤泥及生物贝壳等。在靠近河流入海处，滨海堆积土中常夹有成分不同的河流冲积物。如很陡的山地河流流入海洋时，可携带大量的风化岩块或卵石；而水流平缓的河流一般则携带大量的泥砂。这种河流堆积物往往破坏了滨海堆积土原有的分布规律。（8）冰积土冰积土是由于冰川活动或冰川融化后的冰下水活动堆积而成的土。冰积土根据其成因条件，可分为冰碛堆积土、冰水堆积土和冰碛湖堆积土。1）冰碛堆积土 冰川所携带的碎屑物在冰川融化后直接堆积而成、未经流水的冲刷或搬运的土。冰碛堆积土无分选性，杂

14、乱而不具层理，粒度相差十分悬殊，巨大的岩块和细小的砂、砾混合堆积在一起，具有极大的不均匀性。冰川在搬运过程中，岩块冻结在一起，相互间没有摩擦作用，因此冰碛堆积土中，岩块仍保留尖锐的棱角。冰川两侧及底部的岩块，由于和谷底或谷壁的摩擦，常存在擦痕。2）冰水堆积土 由冰川局部融化后的冰下水所携带的碎屑物沉积而成。以砂粒为主，夹杂少量砾石、黏土，具一定分选性，砾石有一定磨圆度，具斜层理。常是地下水的良好含水层。3）冰碛湖堆积土 由于冰川刨蚀或冰碛堵塞等原因形成凹地积水而成冰碛湖，冰水搬运的物质在冰碛湖中沉积，形成冰碛湖堆积土。冰碛湖堆积土具有粗细颗粒交替沉积的特征，夏季沉积浅色的砂层，冬季沉积深色的黏土层，其层理极薄，称为纹泥或季候泥，一深一浅代表一个年层。冰积土的厚度不稳定，取决于冰川的形态和规模。一般山区冰积土的厚度不大，且不连成一片。（9）风积土风积土是岩石的风化碎屑物质经风力搬运至异地降落堆积形成的土。风积土的分选性良好，是陆相沉积土中分选性最好的土类之一。风积土中常见的为风积砂和风积黄土。1）风积砂 各种成因的砂，再经过风力的搬运，均可形成风积砂。风积砂的来源很广，也可由岩石受到吹蚀作用而直接形成。风积砂常具弧形斜层理。2）风积黄土 各种成因的粉土颗粒，经过风的吹扬，搬运到比砂更远的地方堆积而成。风积黄土一般不具层理，具有大孔性和垂直节理。（10）人工填土人工填土是由于