《工程地质学》第四章第四纪地质与地貌

工程地质学

第4章第四纪地质与地貌第四纪是地球发展的最新阶段地貌←由于长期的内外力地质作用，在地壳表面形成的各种不同成因、类型及规模的起伏形态。§1概述即地壳的岩石经风化、风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地表地质作用的破坏、搬运和堆积而形成的现代沉积层。

指第四纪所形成的各种堆积物。

其主要沉积环境陆相环境地面、水下海陆相过渡环境滨海海相环境浅海、半浅海、深海第四纪沉积

陆相环境沉积物的特征松散性、多变性、移动性、多样性

海相沉积物的特征近岸沉积、大陆架沉积、深海沉积

海陆相过渡环境沉积物的特征复杂第四纪沉积物的主要特征第四纪沉积物的分带性由于受气候、地形地貌条件的影响，第四纪沉积物具有明显的空间与时间上带状分布的特征。随着气候带的不同，我国自北向南，沉积物呈纬向的带状分布：寒带的冻土、温带的黑土、暖温带的黄土和红土以及亚热带与热带的红土。随着距海的远近、气候的干湿变化，我国自西向东，沉积物呈经向带状分布：干旱区的戈壁和风成地貌，半干旱区的黄土、潮湿区的冲积物及沿海的海相堆积物。§2第四纪地貌的分级与分类

地貌分级巨型地貌:大陆与海洋、大的内海及大的山系；几乎完全由内

力地质作用形成。大型地貌:山脉、高原、大型盆地及海底山脉与平原；基本上是

由内力地质作用形成的。中型地貌:分水岭、山间盆地；主要由外力地质作用形成的。小型地貌:残丘、谷坡、沙丘、小的侵蚀沟；主要是由外力地质

作用形成的。

地貌的形态分类即按地貌的绝对高度、相对高度及地面的平均坡度等形态特征进行分类。

形态类型绝对高度/m相对高度/m平均坡度/°举例山地高山＞3500＞1000＞25喜马拉雅山、天山中山3500～10001000～50010～25大别山、庐山低山1000～500500～2005～10川东平行岭谷、华蓥山丘陵＜500＜200闽东沿海丘陵平原高原＞600＞200青藏高原、黄土高原、云贵高原高平原＞200成都平原低平原0～200东北、华北、长江中下游平原洼地低于海平面高度吐鲁番盆地地貌的成因分类水成地貌面状洗刷地貌、线状冲刷地貌、河流地貌、湖泊地貌与海洋地貌等冰川地貌冰川剥蚀地貌与冰川堆积地貌风成地貌风蚀地貌和风积地貌岩溶地貌重力地貌内力地貌外力地貌构造地貌火山地貌

此外，还有黄土地貌、冻土地貌等。山，海拔>500m的孤立高地,具有山顶、山坡、山脚等明显的形态要素。山顶是山岭地貌的最高部分，山顶呈长条形延伸时称山脊。山脊上相对低凹处为鞍部，即相连的两山顶之间较低的部分称为垭口。山顶一般来说，山体岩体坚硬、岩层倾斜或因受冰川的刨蚀时，多呈尖顶或很狭窄的山脊，如图5-1a所示；气候湿热，风化作用强烈的花岗岩或其它松软岩石分布区，多呈圆顶，如图5-1b所示；在水平岩层或古夷平面分布区，则多呈平顶，如图5-1c所示，典型的如方山、桌状山（图5-2）等。a尖顶；b圆顶；c平顶图5-1山顶的各种形状§3山岭地貌桌状山山岭地貌的类型1、构造变动形成的山岭1）平顶山2）单面山3）褶皱山4）断块山5)褶皱断块山2、火山作用形成的山岭3、剥蚀作用形成的山岭垭口和山坡（一）垭口1、构造型垭口是由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成。构造型垭口是由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成的垭口；剥蚀型垭口是以外力强烈剥蚀为主导因素所形成的垭口，其形态特征与山体地质结构无明显联系；剥蚀-堆积型垭口是在山体地质结构的基础上，以剥蚀和堆积作用为主导因素所形成的垭口。33-12296-12

构造型垭口断层破碎带型垭口背斜张裂带型垭口单斜软弱层型垭口直线形坡、凸形坡、凹形坡、阶梯形坡

山坡的外部形态特征包括山坡的高度、坡度、及纵向轮廓等。按山坡的纵向轮廓分类凸形坡凹形坡阶梯形坡（二）山坡微坡——山坡的纵向坡度小于15°；缓坡——山坡的纵向坡度介于16～30°；陡坡——山坡的纵向坡度介于31～70°；垂直坡——山坡的纵向坡度大于70°。2.按山坡的纵向坡度分类§4风化地貌（1）风化后物理性质发生了改变;

（2）查看风化程度风化作用的工程意义与评价残积土的特征与工程地质评价残积土层剖面残积土：岩石风化后未经搬运而残留在原地的松散碎屑物质。三、残积土（Qel）的特征与工程地质评价3.残积土的工程地质评价

(1)残积土的物质组成粘性土组成的残积土地基：不均匀沉降问题。粗岩碎屑组成的残积土地基：沉降量较小，危害小。残积土中开挖基坑：边坡稳定性取决于其组成成分。(2)残积土的厚度影响残积土很薄：可挖除残积土，将基础建在基岩上。残积土较厚：应尽量利用残积土作为地基，只有在残积土的强度和变形不能满足建筑物要求时的情况下，才考虑采取加固措施或将其挖除。

返回19/78地表流水可分为暂时性流水和经常性流水。暂时性流水是一种季节性、间歇性流水，它主要以大气降水为水源，一年内有时有水，有时干枯。如大气降水后沿山坡坡面或山涧沟谷流动的水。经常性流水在一年中流水不断，它的流量虽然也随季节发生变化，但不会干枯无水，这就是通常所说的河流。地表流水的地质作用——侵蚀、搬运、沉积§5水成地貌20/78地表流水有片流、洪流和河流三种方式(1)在地面汇合成网状薄水层顺自然坡均匀流动的水流称片流。——暂时性流水

片流形成坡积层。(2)由暴雨或融雪形成的流量大、流速高的暂时性山洪急流称洪流。——暂时性流水

洪流形成洪积层。(3)在固定沟谷中长年流动的水流称河流。——经常性流水

河流形成冲积层。21/78

片流将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲洗，堆积在较平缓的山坡脚处而形成。地貌上称坡积裙。坡积土(diluvium)：坡积层22/78影响坡积层稳定的因素：下伏基岩顶面的倾斜程度下伏基岩与坡积层接触带的含水情况坡积层本身的特性坡积土的工程性质：结构疏松，一般具较高的压缩性。坡积形成的黄土湿陷性较大。23/78

由暴雨形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。

地貌上称洪积扇。洪积土(proluvium):洪积层24/78新疆天山脚下洪积扇25/78

分选性较好，离山前较近的洪积土颗粒粗，地下水位埋藏深，具有较高的承载力，压缩性低，是工民建的良好地基。离山较远的地带，洪积土的颗粒细，透水性不好，土质弱，承载力低，作为建筑物地基时应慎重对待。洪积土的工程性质：26/78

河床相冲积土：

在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂，中下游或平原地区沉积物变细，磨圆度好，厚度很大。古河床相土的压缩性低，强度高。现代河床堆积物的密实度差，透水性强，若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起液化。冲积土(alluvium)：27/78

河漫滩相冲积土：

是在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成。土粒较细，可以是粉土、粉质黏土或黏土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，覆盖于河床相冲积土之上，形成上细下粗的“二元结构”。河漫滩沉积1-河床沉积物；2-河漫滩冲积层；3-山坡坡积物河漫滩相冲积土28/78

牛轭湖相冲积土：

是在废河道形成的牛轭湖中沉积的松软土，颗粒很细，常含大量有机质，有时形成泥炭。压缩性很高，承载力很低，不宜作为建筑物的天然地基。牛轭湖相冲积物29/78

通常是淤泥质土或典型淤泥。面积宽广而厚度极大。不宜作为建筑物的天然地基。但表层硬壳层，有时可用作低层建筑物的地基。

河口（海口）三角洲相冲积土：河口三角洲相冲积物30/78湖积土(lakedeposit)：可分为湖边沉积物和湖心沉积物。湖边沉积物：是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗粒的砂土和黏性土。具有明显的斜层理构造，近岸带土的承载力高，远岸则带差些。湖心沉积物：是由河流携带的细小悬浮颗粒到达湖心后沉积形成，主要是黏土和淤泥，常夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度低。沼泽土：湖泊逐渐淤塞，则可演变为沼泽，沼泽沉积土称为沼泽土。主要由半腐烂的植物残体——泥炭组成，含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。31/78海积土(marinedeposit)：按海水深度及海底地形，海洋可分为滨海带、浅海区、陆坡区和深海区。滨海沉积物：主要由卵石、圆砾和砂组成，承载力较高，透水性较大。浅海沉积物：主要由细粒砂土、黏性土、淤泥和生物化学沉积物组成，有层理构造，较疏松，含水量高，压缩性大而强度低。陆坡和深海沉积物：主要是有机质软泥，成分钧一。32/7833/78由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。颗粒粒径变化较大，土质也不均匀。冰积土(glacialdeposit)：由冰川消融而沉积下来的岩石碎屑称为冰碛物。以冰融水为主要营力经过再搬运而形成的沉积物称为冰水沉积物。6岩溶与土洞岩溶（Karst）：可溶性岩石以被水溶解为主的化学溶蚀作用，并伴随以机械作用而形成沟槽、裂隙、洞穴，以及由于洞顶塌落而使地表产生陷穴等一系列现象和作用的总称。土洞：岩溶地层上覆盖的土层被地表水冲蚀或地下水潜蚀所形成的洞穴。进一步发育形成地表塌陷。一、基本概念岩溶又称喀斯特二、岩溶与土洞的形成发育条件岩溶：可溶性岩层（可溶性、透水性）、地下水活动（溶蚀性、流动性）、潮湿气候、地质构造与地形土洞：地区的地貌、土层、地质构造、水的活动、岩溶发育、地表排水等。土洞的形成过程三、岩溶地区的特征(地貌)地表形态：溶沟、溶槽、石芽、石林、漏斗、落水洞、竖井地下形态：溶蚀裂隙、溶洞、暗河、石钟乳、石笋、天生桥溶沟与石芽（石林-StoneForest）溶沟石芽埋藏石芽半裸露石芽裸露石芽溶沟与石芽石芽：溶沟间突起的石脊称石芽。石芽有的呈尖脊状、尖刀山状、车轨状、棋盘状、石柱装。石芽的形态和分布特征常受地形、节理及岩性的控制。

石林是一种大型石芽。石林，素有“天下第一奇观”之称的石林风景区。坐落在昆明南边的石林彝族自治县境内石林发育地层岩石是下二叠统茅口组的浅灰色厚层状的生物碎屑石灰岩，经各种溶蚀作用，形成了最具代表性的喀斯特地貌。剑状石林

柱状石林漏斗、溶蚀洼地漏斗河流溶蚀洼地(a)溶蚀漏斗(b)崩塌漏斗(c)陷落漏斗(d)下伏岩溶崩塌漏斗漏斗的类型岩溶漏斗是地表水流沿垂直裂隙向下渗漏时使裂隙不断扩大，先在地面较浅处形成隐伏的孔洞，随孔洞的扩大上部土体逐步崩落，开始在地面出现环形的裂开面，最后陷落成漏斗。云南宣威地下截弯取直形成的干谷干谷：岩溶区无水的河谷。湖北利川伏流暗河（subsurfacestream）也叫“伏流”，指地面以下的河流，是地下岩溶地貌的一种，是由地下水汇集，或地表水沿地下岩石裂隙渗入地下，经过岩石溶蚀、坍塌以及水的搬运而形成的地下河道。主要是在喀斯特(岩溶)发育中期形成的。伏流景观贵州天然石灰岩桥洞天生桥

地下河上溶洞的顶板崩塌后直达地表,而地表局部顶板不塌陷,其两端与地面连接,中间悬空呈桥状。

溶洞石钟乳石笋石柱溶洞Karstcave溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，