第6章(1)不良地质现象的工程地质问题

第六章不良地质现象的工程地质问题§6.1

风化作用风化作用(weathering)：

在地表条件下，自然界的岩石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解或化学分解，形成松散堆积物的过程。风化作用类型：物理风化化学风化生物风化1）物理风化(physicalweathering)冰劈作用—冻结与融化盐类结晶胀裂作用—结晶与潮解剥离作用—热胀与冷缩在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其化学成分的过程。剥离作用球状风化花岗岩球状风化2)化学风化(chemicalweathering)水化作用：水分子进入吸水矿物的结晶格架中。氧化作用：低价化合物变为高价。水解作用：矿物与水作用后形成氢氧化物。硅酸盐矿物主要通过此方式破坏。碳酸化作用：水中含有CO2时使水解作用加剧。溶解作用：可溶性岩石被水溶解。3）生物风化(biologicalweathering)生物物理风化---根劈作用生物化学风化---遗体新陈代谢产生有机酸影响岩石风化的因素：岩性地质构造气候地形地下水物理风化的结果：破坏岩体的完整性。

化学风化的结果：改变岩石的成分。

岩体的工程性质发生如下几方面变化：

1、亲水性变大，透水性增强。表现出膨胀、崩解、泥化等性质。

2、力学强度降低，压缩性变大风化壳垂直剖面岩石风化后的产物在地表形成的一个不连续的岩土层称为风化壳(crustofweathering)。土壤残积层半风化岩石基岩岩石风化程度划分：《建筑地基基础设计规范》GBJ7－89的划分方案：强、中、微风化带《岩土工程勘察规范》GBJ50021－94的划分方案：全、强、弱、微风化带岩石风化分带的依据：颜色与光泽、矿物变异、破碎程度、强度变化和可钻性。岩石风化程度划分表（GBJ7－89）花岗岩全、强、中风化带摄自三峡工程左岸永久船闸边坡风化分带的意义：选取工程建设基面。直接影响工程选址布局、岩土体稳定、地基处理、施工方法和工程造价。岩石风化的治理方法:挖除防治:1)覆盖防止风化营力入侵的材料;2)灌注胶结和防水的材料;3)整平地区,加强排水;4)预留基坑高程,分段开挖,快速回填;§6.2

河流地质作用地面流水的种类1.暂时性流水片流（坡流、面流）——面状无槽流水

洪流2.常年性流水——河流

线状有槽流水

片流：大气降水落到地面后，形成的顺坡成面状展开的流水。洪流：片流集中到沟谷中形成的暂时性流水。河流：片流、洪流向沟谷中汇聚，再加上其它水源（如地下水、雪溶水）供给而形成的经常性流水。地面流水的动能

由于重力作用形成流水的重力势能，并不断转化为动能：

动能的大小跟流水的流量（M）、流速（V）成正比，流量流速越大，流水的动能越大，对地面的改造能力就越大，流水的地质作用也就越强。

地面流水的地质作用

现代地貌（高山峡谷、广阔平原）主要是由流水地质作用形成的，地面流水是分布最广泛的地质外营力，是塑造大地面貌的雕塑家。

地面流水地质作用分为：侵蚀作用、搬运作用、沉积作用破坏

建造片流的地质作用1.片流的洗刷作用

片流沿整个斜坡把细小的松散颗粒冲洗至斜坡下部的过程。强烈洗刷作用

严重水土流失（如我国黄土高原）保持水土的办法：中断片流保护植被、植树造林，修梯田2.片流的堆积作用与坡积物

片流搬运的物体在坡麓堆积下来，形成坡积物。

坡积物的特点：①成分为岩屑、矿屑、砂砾或粉质黏土，与坡上基岩密切相关。②碎屑颗粒大小混杂，棱角分明、分选性差，层理不明显。洗刷作用坡积物洪流的地质

作用1.洪流的冲刷作用与冲沟

洪流猛烈冲刷沟底、沟壁的岩石并使其遭受破坏，称冲刷作用

冲刷作用将坡面凹地冲刷成两壁陡峭的沟谷。多次冲刷两侧形成许多小冲沟，共同构成了冲沟系统。

当冲沟下切到地下水面时，便形成了小溪。

在降雨集中、缺少植被、土质松散地区，如黄土区、沙漠地区，洪流的冲刷作用最显著。2.洪流的堆积作用与洪积扇洪积物的特点：

①沟口附近堆积多，厚度大，颗粒粗大，越向外堆积越少越薄，颗粒细小，具明显的分带性②磨圆度差，分选性较差，可见斜层理和交错层理。③堆积的地形是锥状时，称为洪积锥（冲击锥），呈扇形时称为洪积扇。洪积扇洪积扇河流的侵蚀作用河流的侵蚀作用——河水在河床流动中时对谷底和谷坡的剥蚀、破坏作用称为侵蚀作用。分为底蚀(下蚀)作用和侧蚀作用。河谷的组成要素：

谷底——河谷底部平坦部分,分为

河床、河漫滩和天然堤

河床——谷底最低处经常有流水的部分。

河漫滩——洪水期被淹没，枯水期出露的谷底部分。

谷坡——高出谷底两侧的斜坡

谷肩——谷坡上部的转折处。

坡麓——谷坡与谷底之间的转折处。

河谷的构成与河床纵剖面形态阶地阶地谷坡天然堤河漫滩河漫滩河床谷坡河谷谷肩坡麓河床河漫滩谷坡天然堤坡麓

一、河流的底蚀作用和峡谷

——河流在垂直方向上对河底的冲刷作用，称为底蚀作用，又称为下蚀作用。

1、峡谷急流瀑布－在河流上游，河底纵坡降大，水流速度快，底蚀作用最为强烈。加上岩石性质构造条件的影响，常形成峡谷，急流和瀑布。河流能不能无止境的下蚀呢？2、侵蚀基准面——河流下蚀的极限。海平面是外流水系的共同侵蚀基准面。

局部侵蚀基准面

河流注入湖泊的湖面高度

支流注入主流的河面高度

3、河流的平衡剖面——河流在其形成的初期，多急流与瀑布，河流纵剖面不平滑。由于下蚀作用，河床上的突起被削去，凹坑被填平，急流和瀑布消失，河流纵剖面逐渐演变成为平滑的曲线，称为平衡剖面。水坝的建立，能破坏河流在演化中建立起来的平衡状态。

河流在水平方向冲蚀河岸，使岸坡不断坍塌后退，从而加宽河谷的作用，称为侧蚀作用或旁蚀作用。1、河谷的扩宽与弯曲

侧蚀作用使河谷加宽和形成河曲、蛇曲的过程二、河流的侧蚀作用与曲流凹岸侵蚀，凸岸堆积2、河床的摆动与曲流的截弯取直在侧蚀作用下常形成曲流和牛轭湖。牛轭湖及其形成过程

曲流“截弯取直”被废弃的河曲两口淤塞形成形如牛轭的湖泊曲流河和牛轭湖河流阶地

1.河流阶地——原生河谷的谷底，由于河流底蚀作用重新加强而相对抬升到洪水位以上，形成分布于河谷两侧、沿谷坡伸展的阶梯状地形。

①阶地面——微倾斜的平台面，代表相对稳定时间。

②阶地崖（阶地斜坡）——急倾斜坡，是河流底蚀作用强烈时期的产物，其高度反映变化的幅度。2.阶地的构成河流阶地的类型

1.侵蚀阶地——是由基岩构成，一般阶地面较窄，没有或零星有冲积物，阶地崖较高。（图中Ⅲ）一般形成于构造抬升的山区河谷中。

2.基座阶地——阶地面上为冲积物，阶地崖下部可见到基岩。（图中Ⅱ）说明河流下蚀的深度大于原生沉积物厚度。反映后期构造上升较大的特点。3.堆积阶地——全部由冲积物构成，无基岩出露。（图中Ⅰ）当多级堆积阶地存在时，又可分为：(1)上迭阶地——新阶地冲积物重叠在老阶地冲积物上面。(2)内迭阶地——新阶地套在老阶地内侧

(3)嵌入阶地——后期的冲积物嵌入到前期的冲积物中

阶地上的冲积物中常富集有比重大且硬度高的矿物，成为有用砂矿产。如金、金刚石等。河流阶地的研究意义

1.有助于研究近代地壳升降运动以及河流地质作用历史。

2.为寻找冲积矿产和地下水提供基础资料。

3.为工程建筑设计、施工提供地质资料。河岸掏蚀破坏的预测和防护

河岸掏蚀破坏防护首先要确定河岸掏蚀破坏地段。这些地段通常是正处于向宽度发展时期，并且河岸是由松软土层构成，这样，在河曲的凹岸最容易遭受冲刷。如果在凹岸一些地段出现直立的高陡边坡，而且近洪水面附近出现有掏蚀洞穴，则此凹岸段为掏蚀和冲刷地段。此时要取土样确定其允许不冲刷流速，以便将它与该地段的实际流速相对比。此外还要进行访问或实际观测，以确定河岸掏蚀范围、河流平水位和高水位、河岸破坏和后退的速度，预测河岸掏蚀对邻近建筑物和构筑物的威胁性。所收集到的资料都应标识于工程地质图上。

对河岸掏蚀破坏地段的