工程地质课件第章地表水的地质作用

第五章地表水的地质作用及风化作用暂时性流水的地质作用及沉积物经常性流水的地质作用及沉积物风化作用自然界的水及水环循水大气降水地表水地下水雨雪冰雹霜河流湖泊海洋水库渠道

一、基本概念：（一）地表水：也称为地面流水，是指陆地表面流动着的液态水。它们在重力作用下，沿地表从高处向低处流动。地面流水主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水。地面流水暂时性地面流水

长期性地面流水－

面（片）流：顺斜坡无固定流道的、面状流动的细小流水。

洪流：低洼的沟谷中呈线状流动的暂时性地面流水。河流：具有一定河道的长期性地面流水。第一节地表水的地质作用及沉积物（二）冲沟与河谷：1、冲沟：由暂时性的线性水流冲刷地表而形成的沟槽；其堆积物称为洪积物。2、河谷：由经常性的线性水流冲刷地表而形成的沟槽；其堆积物称为冲积物。（三）流域、分水岭及水系：1、流域：地面流水直接流入同一条河流的区域。2、分水岭：流域之间的高地。3、水系：流域内大大小小的河流汇集的水网。（四）层流与紊流：1、层流：流线不相交的水流。2、紊流：流线相交的水流。二、暂时性流水的地质作用（一）雨蚀作用山坡上部经雨滴的多次冲击，物质遭受侵蚀，山坡下部不断有激溅下落的泥沙堆积，使山坡变缓，这种地质作用称为雨蚀作用。可分为机械作用（降雨时雨滴以加速度冲击地面）和化学作用（雨水的化学溶蚀作用）。雨蚀作用的强度取决于：1、降雨量和降雨速度。2、斜坡坡度与性质。（二）片流的地质作用1、片流的地质作用：也称为洗刷作用，面流在斜坡上流动过程中，可冲走细粒物质，并将这些物质带到斜坡下部。面流的水动力微弱，仅能冲走颗粒较小的粉沙及泥土。可溶性岩石（石灰岩）组成的山坡还能产生溶蚀作用，形成溶沟、石芽地貌。在山坡下部，无数细小股流水还具有一定的线状侵蚀能力。坡面在小股流水冲刷作用下，出现无数小沟。山坡上裸露的土壤常受到面流的洗刷，产生大量的土壤流失。（1）降水量越大、越猛烈，洗刷作用强度越大；（2）坡度在40度左右的山坡洗刷作用强度最大；（3）山坡物质松散、无粘结性，洗刷作用强度大；（4）植被茂密的山坡几乎不产生洗刷作用。2、坡积物的形成、特征及工程地质性质1）坡积物的形成片流侵蚀将斜坡上的松散物质向下搬运到缓坡或坡脚处堆积而形成的沉积物，称为坡积物。2）坡积物的特征（1）分选性及磨圆度差；（2）无层理或层理不清晰；（3）组成成分与斜坡上部岩石性质有关；（4）颗粒大小由斜坡上部到坡脚由粗而细；（5）坡积物的厚度上部薄下部厚。3）坡积物的工程地质性质（1）孔隙率高、压缩性大、抗剪强度低，在水中容易崩解；（2）颗粒大，透水性强；颗粒小，透水性弱；（3）当坡积物下伏基岩表面倾角较大、坡积物与基岩接触处为粘性土而又有地下水沿基岩面渗流时，易发生滑坡，造成地基失稳；（4）易产生不均匀沉降。3、崩积物与岩堆（1）崩积物：由重力作用所形成的崩塌产物堆积在陡坡下而形成。（2）岩堆：在陡坡的坡麓形成上部细粒、下部粗粒的半圆锥体地形。

三、洪流的地质作用及沉积物

洪（流）水特点：具有突然性，水量猛增，水位暴涨，上下游落差突然增大，平时温驯的河流，显出排山倒海之势，也真有雷霍万钩之力。洪水所过，田园庐舍成墟，这时水对地面的破坏作用，表现得非常明显。1、洪流的地质作用：也称冲刷作用，洪流以巨大的机械冲击力猛烈冲刷沟底及沟壁岩石的过程。2、洪积物的形成、特征及工程地质性质1）洪积物的形成（1）洪积物：洪流把冲刷下来的碎屑物质搬运到山麓平原或沟谷口堆积下来而形成的沉积物，称为洪积物。（2）洪积扇：洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧壁约束，水流分散，动能迅速减弱，所搬运的碎屑物在沟口大量沉积，形成扇形堆积地貌。洪积扇(3)泥石流：是一种由水充分浸润饱和的大量泥、沙、石块等固体物质沿着冲沟向下流动的特殊洪流。这种洪流突然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破坏力。泥石流美国北京瑞士（4）冲沟：洪流的冲刷作用形成的沟谷地貌。冲槽阶段下切阶段平衡阶段休止阶段2）洪积物的特征（1）具有一定的分选性及磨圆度；（2）有斜交层理或透镜体；（3）颗粒大小随离山坡由近而远，呈现由粗而细的现象。（1）靠近泪山口处翁，粗粒貌碎屑的自孔隙率破和透水餐性大、告压缩性开小、承扶载力高辩，是良逝好的天疏然地基廉；（2）远族离山凝口处侨，细话粒碎脚屑的察沉积惑地段渔，如壮果在仍沉积协过程黎中受届到周浪期性拾的干殊燥，凝粘土乒颗粒奴发生居凝聚鸡并析月出可榨溶盐场分时粮，则匠洪积赢层的霉结构乘颇为宾结实拐，压四缩性姜小、耗承载提力较爷高；（3）在谎中间杯的过扁渡地观带，熔因常肥有地辽下水拒溢出峰，水捎文地蠢质条彩件不芒良，颂对工踪蝶程建班设不老利。3）洪臭积物肌的工简程地痕质性旧质河流墨在纵掌向的爷特征第二节纹经常筝性流水屿的地质慈作用及搏沉积物河谷：叶河流侵服蚀出的守槽形凹桶地，由锐谷底和陷谷坡构碍成。谷底：商河谷翁底部姿较平杠坦的贞部分泳，包煮括河爽床和引河漫驻滩。河床（河槽剥）：紫平水亲期河水缴占据的葱沟槽。河漫薪滩：河赵床两良侧在足有洪爽水时膊才能筝淹没炎的谷何底部点分，丘而枯堡水期及则露牙出水杠面。谷坡：刚谷底狸至分惹水岭脾的斜果坡。阶地：谷坡松上的阶畅梯状平估台。河流在江横向的翅特征一、侵幼蚀作用河流在挡从高处触向低处泄流动过纯程中，品以自身丹的化学漆动力(加溶解力崭)和机如械动力尺(水力印)，并通以携带鸡的泥沙迫和砾石疼作工具汇，不断括地破坏祖河床的涌过程眉。按侵近蚀作甜用瓣的方忽向分焦为两宫种类肚型：1、河流穴的下蚀底作用：河水择对河床逼底部岩挖石破坏调，使河亦谷加深仰的过程鸽。2、河流竭的侧蚀排作用：河水比对河床贱岩石破絮坏，使智河谷拓张宽的过股程。河流占的侵率蚀作芽用过归程河流旺的下盾蚀作袄用的暂结果梢－峡倚谷地费貌虎跳垒峡长江三催峡差异裙下蚀布作用迁的结诱果冠瀑尾布河流的效侧蚀作处用：由于治河水择惯性股离心祸力的竭作用身使河壶水冲卸向弯炭曲河功床的淘凹岸煮，造厕成凹萍岸被侮侵蚀驾。而栗凸岸否水流伙减缓壁，在帽凸岸煮河水下携带晕的泥膛沙就爬会沉木积，昨河床辫不断固加宽著，河粉曲的两曲度家变大喘，形所成蛇贸曲河校。蛇恳曲河益最后轿会裁利弯取没直。苏废弃喷的弯胶曲河诊道称浅为牛述轭湖凹岸倒侵蚀凸岸戒沉积河水榜对河换岸的冶侵蚀牛轭湖味的形成握过程下蚀作曾用与侧胳蚀作用睛的关系空间上挑：河流同的上黄游以下蚀鄙作用机为主狼，河床流的蚂下游雕以侧就蚀作创用为递主。时间灭上：河流发赶育的早望期以下蚀作燥用为主驶，随着我坡度减似小，逐滚渐转为矩以侧蚀恼作用为隶主。二、搬语运作用1、化学毛搬运：溶运：凑即易溶吼岩石及忠矿物成坐分溶解伐于河水损，以离柳子状起态进行速搬运。2、机职械搬呜运１）周悬运疗：即锁粘土舱、粉芒砂等攻较小敌颗粒检，由降于流娇水的挑紊流胸作萄用而泛呈悬夏浮状理态进起行搬卧。２）托呈运（牵胸引搬运牙）：（1）推运逐：上举纱力小于两颗粒在朴水中的饥重力，宵颗溜粒配在水流齐冲力推黎动下，绸沿河床番滚动滑通动。（2）跃恨运：反上举汁力基镇本等静于颗除粒在疑水中禾的重披力，口颗粒侄在水览流冲想力推物动下杨，跳厉跃前唇进。悬运托运３、富河流他的搬威运能吊力和波搬运桃量（1）搬运秧能力：河流能复够搬运巨多大粒构径碎屑矩的能力晓。它决惧定于流速。平淋坦河紧床上永流速唤小于18等cm欺/s时，细街小的颗委粒也难热以移动洪。当流驱速达70锦cm登/s时，裳能搬折运直眉径数所厘米保的颗岭粒。变粒径梅与水茄流速嫌度的散平方率成正太比。（2）搬运元量：河摇流能够戏搬运碎揉屑物质贯的最大句量。它决致定于流速勤和流骨量。其中俭更重要部的是流态量。长漆江在一贱般的流蜂速下携端带的仅弄是粘土廉、粉沙柳和砂，戚但数量板巨大；专相反，固一条快北速的山曾间河流移可以携宴带巨砾妹，但搬堆运量很份小。河流道沉积市作用镰的主情要方教式是族机械市沉积汪作用炭。引形起河唱流机挖械沉披积作骆用主清要原冈因是玻河水悟流速的绢降低腐，导僚致机安械动净能的蜘减小笛，使仆河流轿的搬院运能茅力降茶低而咏发生瞒沉积兴。遣根据池沉积山的部晒位分底为：1、山口沉积巴作用：来自捕山区容的河挂流，喜携带蛋着大爪量机费械搬秧运物膀到山烈口开毯阔的印平地翅上，裙由于摘河床影坡降妥明显锅减小流，水子流又永无地阀形约沃束而其散开旅，河游水动卡力突锋然大妙大减醒小，坊机械穷搬运仰能力院迅速豪降低印，搬发运物扭就会含山口谷沉积当下来捏。山血口沉耍积物专常形毁成扇斜状地炉貌－颜冲积雷扇。三、沉积作用河流搬代运物从盼河水中饭沉积下先来的过猜程称河蛙流沉积喘作用降。2、谷底氏沉积作讲用谷底包祝括两部吉分：一奥部分是腊被河水竭所覆盖衰的河床把，在河润床上产失生的沉慰积作用锯称河床优沉积；另一刻部分是哨平水位障时谷底阅未被河召水所淹姻没的平匙坦地形抬称为河漫周滩。边滩巧地貌心滩展地貌3、河口削沉积作艇用另一朋方面享由于屯湖水象、海翠水中富含污有电解释质，当径河流中愚以胶体烈搬运的洽溶运物呼与湖水案、海水逝相混合压后，海雪水中的市电解质朽破坏了冶胶体的久稳定性驰，致使蔽胶体凝玩聚，而赛沉积在猫河口。在河掌流流纹入湖余泊或平海洋筋的地悄方，昏河流沉积言物常港形成纸锥形尘的沉减积地滔貌称常为三蚀角洲。河口测是河旬流最召主要曲的沉欠积场渗所。载当河踩流入拘湖泊具、海劲洋时赵受湖屋水或感海水清的顶絮托，萍流速悦迅速旁减小肠，使梅河水匪搬运谷能力雄减弱持甚至裂消失口，大欲量机你械搬失运物别质在纪河口猪沉积忙下来熟。密西西赌比三角裂洲4、冲积钳物河流宝的沉希积作盯用指歌河流夹搬运滚的一战部分闪碎屑裹物质械，在咸河谷蹦的适搞当部导分由烦于流满速降必低而黎发生聚的沉森积。河流沉素积的物痒质称为娇冲积物撕。冲积希物是在钉流动园的水体缓中以机圾械方式辽沉积的栋碎屑物井，具有表下列基锹本特征献：１、分豆选性较塘好；２、磨库圆度较饿好；３、居成层酬性较网清楚抹；４、发育亲二元质结构；５、专具有对流水吐成因净的沉问积构赚造：吵波痕边、砂颤丘交群错层加理。上游下游从上游兰到下游卷沉积物晒逐渐变志细5、河谷志阶地1）河悲谷阶景地：艇谷坡辰上的盛阶梯突状平壮台。由河党漫滩贸算起促，向除上依诞次称壶为一耀级阶咬地、渡二级正阶地卧等。些一级太阶地总形成于年代守最新脚，一炉般保管存最巾好，廉时代什越老炊的阶运地，雨保存陕越不纵完整贷。2）河谷楼阶地的仅形成过执程：地壳秒相对稳戏定，下躺蚀作用惕逐渐减差弱，侧棉蚀作用着增强，拐发育较讲宽的河航漫滩，中形成宽映阔的谷沉底。地救壳上升继，河流律纵比降泡增加，掀下蚀作浴用增强序，河床药下降，仁原来宽牙阔的谷蝴底相对也升高，傲最终高津于一般豆洪水期映水面，醉从而在蹲河谷两确侧形成桶平坦的绘台地。3）阶地嫩分类河流肾阶地乞按成校因可辈以分讨为：（1）侵殊蚀型杠阶地：完全跟由基岩魄组成的担阶地（2）堆积竖（冲积柴）型阶印地：完全立由河流袭沉积物惠组成的茂河流阶集地。堆铃积阶地妙还可进冷一步分滨为上迭阶把地、内贞迭阶地胁和埋藏出阶地。（3）基座组型阶地：下部裁为基岩拌上部为信河流沉赛积物的贞阶地。侵蚀型堆积侧型基座型在通筛常情检况下坏，阶扫地是鞋河谷吨地貌诱中敷酱设线讲路的子理想仍地貌倒部位泽。当蛋有几鲜级阶蕉地时执，除送考虑奥过岭描标高嗓外，杀一般镰以利用一核、二级阶地敷需设线路可为好。风化作侮用是指辩地表或惠接近地蜘表的坚返硬岩石众、矿物埋在原地嘴与大气成、水及架生物接剖触过程休中产生画物理、冤化学变打化而形岁成松散幅堆积物具的全过酒程。根据蓬风化裙作用乌的因鸭素和膜性质疮可将益其分滋为三饿种类铁型：1、物最理风痰化作荣用；2、化蓄学风侦化作蹦用；3、生舅物风领化作漂用。第三节曾风拿化作用一、风黎化作用巧的概念童和类型雅丹稻地貌台湾女膛王头云冈侵石窟1、温览度变撕化（株热胀苦冷缩扫）：在地努表或错接近端地表赵条件例下，映岩石肝、矿活物在岔原地煎产生艇的机苏械破棍碎而制不改洪变其称化学姨成分匪的过辜程。（一含）物送理风莫化作泳用温差微大的惊地区邮，在狐白天鸡当太告阳光电直射风时，畅岩石锻表层泰增温惜而膨百胀，秒而内胳部膨棍胀小短甚至呼未发鼓生变掀化。苏到了饼夜晚脚气温避骤降句，岩次石表喜面收营缩。谨这样塌使其亿岩石艘表面卧与内请部产翻生应笨力差鹅。这策种生黎应力犹差就侮会使鸣岩石成破裂。2、冰除劈作仗用（草冻胀育）：贮藏在约地表岩错石空隙块中的液妹态水，畏当温度班下降到晴摄氏零灭度以下涂时，就断会结冰锈，结冰圈后的体油积体积朱增大1县／11讲左右空岗隙中产谋生巨大绍的，这咱种压力国就会岩麻石裂开俱。3、盐类迟结晶作堂用：岩石岭裂隙古中的羡水溶驶液由套于水莫分蒸侮发，帖盐分土逐渐早饱和糕，当州气温啊降低供、溶脾解度储减小侧时，甩盐分蜻就会砖结晶肺出来瞎，对级岩石柳裂隙视产生殃压力愚，逐烈渐促篇使岩绩石破文裂。在地下熊深处的查岩石承辰受巨大柿静压力辆，其潜师在膨胀适力是十环分惊人兔。岩石但从地下唱深处变挖到地表树条件时猎由于上心覆静压战力减小谱而产生禽张应力哪形成一替系列与益地表平稿行的宏欢观和微怠观的内压部破裂是面。形折成这种渗裂隙构坊造的作蚂用称为枝剥离作夸用。4、岩亿石的铺释荷渣作用（二澡）化蜘学风还化作盯用地表职或接新近地谊表条施件下剂，岩束石、柴矿物氏在原贪地发挤生化增学变庆化而漠分解赌并产兽生新封物质撒的过脂程。1、溶近解作刚用：水或灿水溶天液直讯接溶裹解岩饿石中反矿物马的作谨用。Ca烤CO3＋H2O+唇CO2Ca（HCO3）22、水宣化作企用：岩石中屯某些矿懂物与水传化合形满成新的恒矿物，羽称为水比化作用漂。硬石膏灾（CaS弟O4）吸阶水后考形成佣石膏茎（CaS咳O4.2H2O），体翻积膨取胀1.膝5倍，产秧生压力走，致使墙岩石破剂裂。3、氧螺化作尊用大气圈具中氧含声量为2只0．1申％。当马岩石和劣矿物暴浩露于地坚表或位逐于地表琴层时，孕某些矿章物与大抗气或水狗中的氧基化合形科成新矿扒物，称早为氧化耐作用。4、碳酸居化作用当水锄中溶套有CO2时，与侦水结合同形成碳派酸，碳要酸根易勒与矿物拜中的阳腊离子化考合成易窑溶于水撤的碳酸蚊盐，从宾而使水播溶液对雕岩石中痛的矿物懒离解能锻力加救强，化虹学反应丽速度加饶快，这殃种化学毛作用称吐碳酸化判作用。4K怠[A窗lS柄i3O8](钾长江石)＋2C贷O2+4H2O2K2CO3+8S繁iO2+Al4[S倍i4O10][渡OH哭]8(高岭石)5、水解抹作用水解棕作用菜的实报质是疏水的灿电离稠产物怀(H+及OH-)进入搜矿物圾晶格咳，分喇别取姿代阳侦离子乒和阴厅离子堵，从河而使戴矿物蹲解体览形成谷新的肠含水胜矿物迅的过予程镜。4K霉[A园lS屑i3O8]+嘴6H2O增4容KOH效+8S沫iO2+Al4[Si4O10][追OH置]8(钾长悬石)(高岭钥石)（三料）生物风化疼作用生物养对岩赤石、遍矿物酬产生削的破朗坏作睬用。1、生物低的机械袜风化作柔用：主隔要发生疼在生物蚊的生命帖活动过族程中。么生长在布岩石裂倍隙中的边植物，到随着根约系不断板地长大加，对裂吸隙壁产利生挤压欧，使岩汉石裂隙排扩大，械从而引模起岩石图破坏，僻这种作融用称根餐劈作用虫。2、生物土的化学律风化作浙用：是胞通过生栗物的新墙陈代谢处及生物糊死亡后祥的遗体故腐烂分沃解来进荐行的。立植物和谜细菌在狠陈代谢部中常常饿析出有斩机酸及CO朝2。这些郊物质际一方必面酸稀化土厦壤，慨另一递方面叫腐蚀淋岩石铲。二、影若响风化垒作用的屯因素（一垮）岩彩性1、成菜因：怪岩浆乔岩中含的喷司出岩恒、浅刑成岩皂、深槐成岩统抗风班化能悠力依溜次减保弱。叶沉积萝岩比柏岩浆唤岩、物变质供岩抗督风化莲能力士强。2、矿物甩成分：跑石英、忆正长石苍、酸性食斜长石钱、角闪灯石、辉破石、基哭性斜长岁石、黑脚云母、沃黄铁矿霞抗风化翼能力依组次减弱押；硅质脏胶结、医钙质胶驾结、泥售质胶结级抗风化哑能力依孤次减弱注；浅色锤矿物比齐深色矿傍物抗风便化能力抛强。3、结构篮和构造针：隐晶司质、细弹粒显晶讨质、粗捧粒结构析抗风化宝能力依沃次减弱恳；等粒舅结构比挣斑状结局构抗风雨化能力待强；致密块械状构造纷的岩石貌比层理币、片理台发育的蛙岩石抗管风化能疯力强。（二尘）地旱质构背造地质构扩造发育盾的岩石狐，节理暑裂隙发鞠育，易反于风化迁；褶曲刻轴部、廊断层破护碎带的踪蝶岩石风朴化程度枣较高。（三）机气候因富素：影响蚂风化周作用愈的气蛇候因辰素主娘要指防降水召量与洒温度钞。降码水量绒丰富箱且水魔循环锁快的恳地区捷有利艰于化念学风活化的降进行闲；而仍温度柿则影貌象化尼学反份应的圾速度况，水义中游第离氧胖的含劫量和惭水的预离解红度随名温度善增高灾而加世大，缺水中CO2含量虽叶随温核度增高致而减少秧，但温胖度增高被十度，练反应速耕度却加承快一倍候，因此旷，氧化兽作用和队水溶液狱的作用害都随温炎度增高喊而加快竟，有利矿于化学蹈风化作俱用的进葱行。而锐且，气筹候控制期着数量和和类型窜，它们婆对风化祸作用产喘生各不薯相同的续影象。地球游气候取的分摩带性鸦决定竖了风闯化作黎用速校度及睬其产眉物类衬型的费分带窃性。（四）抢地形因传素：在相食对高额程很眠大的豆中低呜纬度塑山区边，可休以看贤到不执同高搅程上董有不黎同的贷气候密带因智而有境不同丹类型脱的风慰化作壮用。地形刺陡缓码的不达同，屠风化蛾作用光也不芒同。均陡坡心地下县水位赚低，艰植被盆稀少课，物丢理风迅化相屑对强恼烈，酱产物轰不易狡保留敲，未幅风化狠岩石踏不断骑暴露辉接收宝风化钩；缓航坡平言地化鱼学风核化和脆生物皮风化疗相对革强烈洒，矿目物分敏解彻述底，州风化予产物掩残留派原地硬，母固岩被制覆盖塞，不杯利于廉物理割风化塞，最最后形野成大沿量粘恼土和徐残余跑矿床纠。坡向斧也有鉴影响吴，中沾低纬磨度阳扭坡昼蝇夜温笑差大品，冰泰冻风邀化比忆阴坡谜强烈下，以突至阳伞坡比抵阴坡交更凹饥凸不呜平。三、球风化税作用断的产纸物土壤：杂岩石温经过物虑理风化中作用、歇化学风纺化作用狡之后，萝再经过砖生物风毕化作用眼，形成赖具有矿抚物质、啦腐殖质海、水和裤空气的民松散堆闷积。残积过物：立岩哀石经质过长骨期风快化作委用后俊，形懂成一晕些在济地表言条件吃稳定亲的产腥物，差（多愚为铁租、铝灭的氧骨化物捕）残惜留原执地。风化壳彼：残磨积物对、土壤并在陆地令的地表垒形成的腰一层不裳连续薄迎壳（层守）。土壤残积俗层基岩风化负壳四、讨岩土甩的工