风化与地表流水的地质作用最新版本.ppt

工程地质 第三章风化与地表流水的地质作用 工程地质 3 1风化作用 1 岩石风化以后的工程地质性质大大恶劣于风化前 在工程上是一软弱层 是一切工程建设都十分重视的 3 1 0风化作用对工程的影响 工程地质 2 风化作用 是其他外力地质作用的前提 它将促成滑坡 崩塌 碎落 泥石流 水土流失等不良的地质现象 3 路桥是线性分布的地表活动 出露于地表 不可能避开风化对其影响 工程地质 3 风化的产物会给工程带来影响 同时工程建成后 也要考虑 风化对建筑物的影响 4 风化作用 地表及接近地表的岩石 在大气 温度 水和生物的影响下 使原来的岩石在物理性质或化学性质上发生改变的地质作用 工程地质 3 1 1风化作用的类型 1 物理风化作用 按风化作用的性质和方式 可分为三种类型 物理风化 化学风化 生物风化 是指由于气温频繁升降的反复变化 使岩石在原地发生碎裂 形成岩石 矿物碎屑 并不改变岩石化学成分的一种机械破坏作用 2 物理风化作用的主要方式 工程地质 1 剥离作用 温度变化 由于地面上的温度变化所引起的 2 物理风化作用的主要方式 工程地质 2 冰劈作用 岩石孔隙和裂隙中的水 当温度下降到0度以下时就会结冰 体积就会膨胀产生压力 致使裂隙不断扩大 岩石破裂成碎块 2 物理风化作用的主要方式 工程地质 3 层裂或卸载作用 深部的岩石处于上覆岩石的强大压力之下 一旦因上覆岩石剥去 压力解除 岩石随之而产生向上或向外的膨胀 形成平行于地面的层状裂隙 3 1 2化学风化作用 工程地质 1 概念 是指岩石在大气 水以及水中溶解物质的作用下 使岩石发生化学变化 改变其化学成分 从而使岩石分解破坏 并产生新的矿物 2 化学风化作用的主要方式 工程地质 1 溶解作用 盐岩 硫酸岩和碳酸岩 石灰岩和白云岩与CO2 水的作用 CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2 含硫酸的水的作用 CaCO3 H2SO4 CaSO4 CO2 H2O 含碱质水的作用 FeSO4 K2CO3 FeCO3 K2SO4 2 化学风化作用的主要方式 工程地质 硬石膏 石膏 2 水化作用 有的吸收水作为自己的成分 cacO3 2H2O cacO3 2H2O 2 化学风化作用的主要方式 工程地质 3 水解作用 弱酸强碱盐或强酸弱碱盐遇水解离或带不同电荷的离子 4KAlSi3O8 6H2O Al4Si4O10 OH 4 8SiO2 4KO 钠长石 石英 高岭石 3 1 3生物风化作用 工程地质 2 生物风化作用的主要方式 1 概念 生物活动对岩石造成的物理或化学破坏作用 1 根劈作用 2 穴居动物破坏作用 工程地质 3 生物的新陈代谢作用 生物生存要吸取养分同时分泌酸性物质 从而破坏矿物岩石 4 生物遗体腐烂分解的产物引起岩石的溶解 从而破坏岩石 工程地质 3 1 2 风化岩层的分带 从工程地质的角度 一般把风化岩层自下而上分为以下四个带 粉碎带 碎石带 块石带 整石带 工程地质 3 1 3 岩石风化程度的分级 1 岩石风化程度分级的判断 1 岩石的颜色 2 岩石的矿物成分 3 岩石的破碎程度 4 岩石强度的变化 工程地质 岩石风化程度的分级 P61表3 1 工程地质 3 1 4残积物 1 残积层定义 地表岩石经过长期风化作用以后 改变了矿物成分 结构和构造 形成和原来岩石性质不同的风化产物 其中除一部分易溶物质被水溶解流失外 大部分物质残留在原地 这种物质称为残积物 这种风化层称为残积层 工程地质 3 1 4残积物 2 残积层特点 1 物质组成 受下伏基岩的岩性与风化类型控制 主要由碎石 碎岩屑 砂 粘土组成 2 结构与构造 未经搬运 直接与基岩接触 呈逐渐过渡关系 颗粒棱角分明 大小不均 无分选 无层理 有时伴有原岩层理或风化假层理 工程地质 3 1 4残积物 3 残积层的工程性质 工程地质性质 疏松多孔 裂隙发育 厚度不均 作为建筑物地基时可能产生不均匀沉降 过量沉降甚至承载力不够而破坏 由于多孔裂隙发育 又含粘土等软弱成分 透水性强 吸水后膨胀 软化 作为路堑边坡时可能产生滑塌 冲刷严重等现象 工程地质 3 1 4残积物 4 对残积层可采用的工程措施 1 1挖除 2 抹面 3 护面和挡墙 4 喷灌 砂 水泥浆液 5 勾缝 6 支撑 工程地质 3 2暂时性流水的地质作用 3 2 0地面流水的分类 1 经常流水 有稳定水源 有固定渠道的常年水流 如河流 2 暂时性流水 降雨后或雨季才有水流的地面流水称为暂时性流水 分为片流 坡面细流 和洪流 工程地质 3 2 1坡面细流的地质作用及坡积层 1 片流的地质作用 片流搬运的物体在坡麓堆积下来 形成坡积物 工程地质 2 坡积物的特点 1 成分为岩屑 矿屑 沙砾或矿质黏土 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 3 坡积层工程地质性质 工程地质 1 物质组成 主要为亚黏土和带棱角的碎石 2 结构 构造 大小不均 孔隙大 疏松 具有不是很明显的斜层理 3 工程性质 透水性强 储水能力大 易压缩 变形大 且易发生不均匀沉降 强度低 稳定性变化大 黏土含量越高稳定性越差 4 坡积层的稳定性决定因素 工程地质 1 下伏基岩顶面的倾斜程度 2 下伏基岩与坡积层接触带的含水情况 3 坡积层本身性质 成分 结构 构造 整体情况 工程地质 3 2 2山洪急流的地质作用及洪积层 1 山洪急流的地质作用 1 洪流 坡流逐渐集中汇成几段较大的线状水流 再向下汇聚成快速奔腾的洪流 2 冲刷作用 洪流猛烈冲刷沟底 沟壁的岩石并使其遭受破坏 称为冲刷作用 工程地质 2 冲刷作用 洪流猛烈冲刷沟底 沟壁的岩石并使其遭受破坏 称为冲刷作用 3 冲沟 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 工程地质 山地冲沟 4 冲沟的形成条件及过程 工程地质 1 形成条件 地质 为厚层或巨厚层的疏松物质土体 植被稀少 气候 半干旱的暴雨频繁区 地形 地面具有一定坡度的斜坡 2 冲沟的形成阶段冲槽阶段下切阶段平衡阶段休止阶段 工程地质 斜坡上的冲沟 工程地质 冲沟与冲积扇 2 洪积层 工程地质 1 洪流的产物是洪积层 特点 组成物质分选不良 粗细混杂 碎屑物质多带棱角 磨圆度不佳 有不规则的交错层理 透镜体 尖灭及夹层 山前洪积层由于周期性的干燥 2 洪积层的工程地质性质 工程地质 常含有可溶盐类物质 在土粒和细碎屑间 往往形成局部的软弱联结 但遇水作用后 联结就会破坏 洪积扇分三相 靠近山口的地方工程性质好 前缘工程性质好 中间相工程性质差 工程地质 3 3河流的地质作用 3 3 0概述1 概念 河流是指在重力作用下 集中于地表凹槽内的经常性或周期性的天然水道的通称河流的地质作用所形成的谷地称为河谷 3 3 0概述 工程地质 2 河谷的形态要素 包括谷坡和谷底 1 谷底中包括河床和河漫滩 2 谷坡上常发育有阶地 阶地是被抬升的古老河床的谷地底 工程地质 3 3 1河流的侵蚀作用 工程地质 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 1 下蚀作用河流下蚀的极限 侵蚀基准面 海平面是外流水系的共同侵蚀基准面 工程地质 2 侧蚀作用 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 河流的横向环流作用 工程地质 2 河曲 工程地质 侧方侵蚀作用使河谷加宽和形成河曲 蛇曲的过程 工程地质 河曲实例 4 河床的摆动与曲流的裁弯取直 工程地质 在侧蚀作用下常形成曲流和牛轭湖 工程地质 3 3 2河流的搬运作用 其搬运能力的大小取决于流量和流速 搬运的方式有 机械搬运和化学搬运 机械搬运有 悬浮式 跳跃式和滚动式三种 工程地质 3 3 3河流的沉积作用与冲积物 1 沉积作用发生的原因 河流搬运的物质由于流量流速的变 流水动能减少 搬运能力降 造成河流搬运携带的碎屑物质沉积下来 形成冲积物 工程地质 2 冲积物及其特点 1 具有良好的分选性 粗大的先沉积 细小的后沉积 2 具有较好的磨圆度 3 成层性较清晰 4 常具有韵律性二元结构 下部为河床沉积 砾石 砂砾 上部为河漫滩沉积 泥质和粉沙 在坡面上有规律的交替出现 5 具有波痕 砂丘和交错层理等构造 工程地质 3 3 4河流阶地的类型 1 侵蚀阶地 由基岩构成 没有或零星有冲积物 阶地崖较高 一般形成于构造抬升的山区河谷中 如长江三峡4级以下阶地均属于此 工程地质 3 3 4河流阶地的类型 2 基座阶地 阶地面上为冲积物 阶地崖下部可见到基岩 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 工程地质 3 3 4河流阶地的类型 3 堆积阶地 当多级堆积阶地存在时 又可分为 1 内叠阶地 新阶地套在老阶地内侧 2 上叠阶