6地表地质作用课件

6地表地质作用,6.1风化作用6.2河流的侵蚀、搬运与沉积6.3岩溶（喀斯特）作用6.4斜坡与边坡地质作用6.5海岸带的地质作用,本章小结,2,6.1.1基本概念,位于地壳表面或接近于地面的岩石经受着风、电、大气降水和温度等大气营力以及生物活动等因素的影响，岩石会发生破碎或成分变化，这种变化的过程称为风化。,3,4,5,6.1.2风化作用的类型,化学风化,生物风化,热力风化,冻融风化,溶解作用,水化作用,水解作用,碳酸化作用,氧化作用,生物物理风化,生物化学风化,物理风化,6,6.1.2风化作用的类型,物理风化物理风化是指地表岩石因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。特点：完整固结状态松散破碎状态岩石的化学成分不改变,7,6.1.2风化作用的类型,热力风化太阳辐射的昼夜和季节变化气温和地表温度的变化岩体膨胀或收缩岩石表层裂缝以至片状脱落,8,温度作用引起的岩石崩解过程,9,6.1.2风化作用的类型,冻融风化孔隙或裂隙水冻结体积膨胀裂隙壁受压应力，裂隙加宽加深冰融化时，水进入更深冰劈作用：冻结、融化频繁进行，不断使裂隙加深扩大，以至使岩石崩裂成为岩屑。,10,冰晶体对岩石的劈裂破坏,11,山体表面岩石的崩解碎裂,12,6.1.2风化作用的类型,化学风化化学风化是指岩石在水、水溶液和空气的氧与二氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。特点：不仅破碎了岩石，而且改变了化学成分，产生了新的矿物。,13,6.1.2风化作用的类型,溶解作用：离子型的分子矿物遇水后会不同程度地被溶解而离开矿物表面进入水中。水化作用：极易溶解和易溶解盐类的矿物，其离子与水分子牢固结合形成新的含水矿物。水解作用：弱酸强碱化合物，水解作用较普遍。,14,6.1.2风化作用的类型,碳酸化作用：溶于水中的CO2形成CO32-和HCO3-离子，它们能夺取盐类矿物中的K、Na、Ca等金属离子，结合成易溶的碳酸盐而随水迁移，使原有矿物分解。氧化作用：在水的参与下，通过空气和水中的游离氧而实现。,15,6.1.2风化作用的类型,生物风化生物风化是指生物在其生长和分解过程中，直接或间接地对岩石矿物所起的物理的和化学的风化作用。,16,6.1.2风化作用的类型,生物的物理风化：植物对于岩石的物理风化作用表现在根部楔入岩石裂隙中，而使岩石崩裂；动物对于岩石的物理风化作用表现为穴居动物的掘土、穿凿等的破坏作用并促进岩石风化。,17,树木根系对岩石的劈裂破坏示意,18,19,6.1.2风化作用的类型,生物的化学风化：表现为生物的新陈代谢，其遗体以及其产生的有机酸、碳酸、硝酸等的腐蚀作用，使岩石矿物分解和风化。造成岩石成分改变、性质软化和疏松。,20,6.1.2风化作用的类型,风化作用类型之间的相互关系物理风化和化学风化同时进行、互相影响、互相促进。物理风化是化学风化的前驱和必要条件。化学风化是物理风化的继续和深入。,21,6.1.3影响风化作用的因素,气候因素决定了风化作用的主要类型和程度,地形因素影响着风化的强度、深度和保存风化物厚度及分布情况。,地质因素直接影响风化的速度、深度和风化阶段,22,6.1.3影响风化作用的因素,岩石的热胀冷缩,水的物态,矿物颗粒的大小和颜色,矿物在水中的溶解度,生物的新陈代谢,各种水溶液的浓度和化学反映的速率,温度,昼夜温差大的地区，对岩石的破坏作用大,23,6.1.3影响风化作用的因素,雨水少的地区，矿物不能完全溶解，溶液易达到饱和，发生沉淀和结晶，限制了元素的迁移。,雨水多的地区，有利于化学风化和生物风化的进行。,化学风化中起着非常重要的作用,雨量,24,6.1.3影响风化作用的因素,地形高差大的山区风化的深度强度大，风化层薄，颗粒较粗，粘粒很少。平原或低缓的丘陵地区，风化层厚。宽平的分水岭地区风化层厚度比河谷地区厚。沟谷密集的侵蚀切割地区，风化层厚度不大。山地向阳坡比阴坡风化层厚度厚。,25,6.1.3影响风化作用的因素,矿物组成：决定着岩石的抗风化能力,岩石的结构,岩石的构造：岩石的软弱面（不连续面）的存在，使岩石遭受风化作用强,粗粒的比细粒的容易风化多种矿物组成的比单一矿物容易风化粒度相差大的和有斑晶的都比均粒的容易风化,26,27,6.1.4岩石风化的勘察评价与防治,岩石风化的勘察与评价查明风化程度，确定风化层的工程性质，以便考虑建筑物的结构和施工方法。查明风化的厚度和分布，以便选择最适当的建筑地点，合理地确定风化层的清基和刷方的土石方量，确定加固处理的有效措施。,28,29,6.1.4岩石风化的勘察评价与防治,查明风化速度和引起风化的主要因素，对那些直接影响工程质量和风化速度快的岩层，必须制定预防风化的正确措施。对风化层的划分，特别是粘土的含量和成分进行必要分析，因为它直接影响地基的稳定性。,30,6.1.4岩石风化的勘察评价与防治,岩石风化的防治挖除法：适用于风化层较薄的情况，当厚度较大时通常只将严重影响建筑物稳定的部分剥除。挖除的深度是根据风化岩的风化程度、风化裂隙、风化岩的物理力学性质和工程要求等来确定。挖除风化岩石是一个困难而耗费时间的过程，因而宜少挖。,31,6.1.4岩石风化的勘察评价与防治,抹面法：用使水和空气不能透过的材料如沥青、水泥、粘土层等覆盖岩层。胶结灌浆法：用水泥、粘土等浆液灌入岩层或裂隙中，起到封闭和胶结岩石裂隙的作用，以加强岩层的强度，降低其透水性。排水法：适当做排水工程，减少侵蚀性的地表水和地下水对岩石中可溶性矿物的溶解。,32,6.2河流的侵蚀、搬运与沉积作用,水的粘滞性、水的紊流、环流、波浪及涡流等,侵蚀作用,搬运作用,地质作用,侵蚀，切割地面和冲刷河岸,堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌,河流是在河谷中流动的常年水流。,构成要素,能量消耗,33,34,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,35,层流就是流动的水质点彼此平行的匀速运动，上下层水质点之间保持着恒定的流动方向，相互不发生干扰，即上下层水质点没有交换，不存在垂直于水流方向的作用力，故它很难对地面的泥沙进行侵蚀。,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,36,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,紊流就是流动的水质点做不规则的漩涡运动，上下层水质点存在交换，相互发生交换，相互发生干扰。紊流漩涡的产生是因为上下各层水流流速的不同引起。一般说来表面水流受到的摩擦阻力较小，流速快。下层特别是地层水流所受的摩擦阻力较大，流速小。,37,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,紊流特征：平均流速在接近水面处最大，向河底、岸壁递减。水流每点的大小和方向都在不断地变化着，即流速的。紊流促使旋涡流产生，加强了水流在垂直方向的交替，增强了水流的冲刷能力。,脉动现象,38,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,河道水流除向下游运动外，还存在垂直于主流方向的横向流动，表层的横向水流与底部的横向水流方向相反，这样在过水断面上就形成一个闭合的流动系统，称为横向环流。横向闭合的水流运动与纵向上的水流运动结合在一起，就形成了一种螺旋状前进的水流，称为螺旋流。,39,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,引起原因,弯道离心力,地球自传偏转力（科里奥里力）,40,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,弯道离心力在水面会形成横比降，横比降又在水中产生与离心力方向相反的附加压力。离心力随深度的增加而减小，横比降产生的附加压力（超压力）在所有深度上均相等。上述力的综合效果使上层水流产生向凹岸的分流，而下层水流产生向凸岸的分流，形成螺旋状的横向环流。使得凹岸水面抬高，凸岸水面降低。,41,42,43,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,地球自转偏转力垂直于物体运动的方向，物体的运动在其作用下发生偏转。在北半球向右偏转，在南半球向左偏转。地球上的河道水流也不例外。地球自转偏转力也会产生横比降，形成超压力。在自转偏转力和超压力的作用下，河流中表层的水流将向一岸流动，底层的水向另一岸流动，它们构成一个横向环流。横向环流与水流的向下游的纵向流动结合起来，也可以行成螺旋流。,44,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,河流的侵蚀作用河流能否发生侵蚀取决于它能否将碎屑物带走。,侵蚀方式,下切侵蚀（下切）,侧方侵蚀（侧蚀）,底部辐散型的双向环流,单向环流和底部辐聚型的双向环流,下切侵蚀与侧方侵蚀并不是分离开进行的，是同时的。,45,下蚀加深,侧蚀加宽,下蚀侵蚀是水流垂直向下的侵蚀，加深河床或沟床，可以进行沿程侵蚀或从源头和河口向上游侵蚀，或由瀑布后退实现。又称向源侵蚀（溯源侵蚀）。下切有一定的限度，下切到接近某一平面后即失去侵蚀能力，不再向下侵蚀，这一平面称为河流侵蚀基准面。侧蚀侵蚀又称旁蚀，是流水向侧方的侵蚀。使河岸后退，河谷展宽，形成曲流。幼年期河流的加深作用显著，壮年期河流以展宽作用显著。,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,46,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,底部辐散型的双向环流，这种环流一般出现在中枯水位时的平直河湾。在中枯水位时这种河湾中的水流一般来说中部流速快，两岸流速慢，形成微下凹的水面，两岸表层水流向河中心汇聚，地层水为了补充两岸流失的水量，向两岸流动，形成底部辐散型的双向环流。,47,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,底部辐聚型的双向环流，这种环流一般出现在平直河道的洪水期。在洪水期河床横剖面上河床中部的水量往往比两岸的水增加的快些。这时的水面略呈上凸形，表层水从河流中心流向两岸，而两岸水为了补充河流中流失的水量，自底部流向中心，构造底部辐聚型的双向环流。,48,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,水流的搬运作用携带泥沙和移动河床砾石搬运方式：推移流水使河床泥沙或砾石沿地面滚动或滑动的方式移动跃移以跳跃方式搬运悬移细小物质在水中呈悬浮状态移动溶解溶于水的物质随水流被搬运,49,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,50,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,水流的沉积作用当河流的流速低于推移临界流速时，泥沙便沉积下来。沉积物质的数量取决于河流含砂量与搬运能力的对比关系。沉积作用发生的因素有流速、流量减小和搬运物增多。山区河流多以搬运作用为主，平原河流以沉积作用为主。,51,6.2.1河流的侵蚀、搬运与沉积,52,6.2.2河流地貌,河漫滩,河流阶地,靠近主槽、洪水时淹没、平水时出露的滩地,河谷中分布于河床两侧谷坡上的，由河流作用形成的高出于一般洪水位之上的阶梯状平坦地形，称为河流阶地。,其他地貌,53,54,6.2.2河流地貌,结构河漫滩具有二元结构，下部一般由粒径较粗大的砾石或砂组成，是河床水流冲积而成的称为河床相物质。上部一般粒径较细，多由粉砂，亚粘土组成，是洪水期流速较慢的水流沉积形成的，称为河漫滩相物质。,55,6.2.2河流地貌,形成,侧向侵蚀,河谷不断展宽,雏形河漫滩,悬移质在河漫滩沉积,河弯凸岸雏形边滩,滩面流速低,植物在滩面生长,河道发生裁弯取直,牛轭湖,56,大兴安岭的牛轭湖,57,河漫滩,洪水期,枯水期,河漫滩平原发育于河流中下游如华北平原即黄河下游的河漫滩，称冲积平原。,6.2.2河流地貌,58,6.2.2河流地貌,作用：调节洪水、削减洪峰、储存泥沙并通过滩槽水流交换影响主槽冲淤等。,59,60,6.2.2河流地貌,形成地壳构造运动与河流的侵蚀、沉积综合作用地壳上升，下切侵蚀；停止上升，侧蚀为主，发生沉积作用；地壳又上升，下切侵蚀，原来的河漫滩就要高出水面以上，在洪水期也不淹没，这就形成了河流阶地。,61,62,6.2.2河流地貌,构成每一级阶地都有一个平坦的阶地面和一个陡坎。阶地面微向下游和河谷轴部倾斜，表面不平整，后部有坡积物和洪积物堆积，受地表径流的切割，标志河流以侧蚀或沉积为主。阶地斜坡：阶面以下的坡地，朝向河谷轴部，标志河流转向深切侵蚀。陡坎：从陡坎上可看到沉积物具有二元结构，上部是漫滩沉积，下部为河床沉积，再下为基岩(有时无)。,63,6.2.2河流地貌,由下往上阶地由新到老，即高阶地老，低阶地新；一级，二级，三级；用城镇命名，如雨花台阶地。,64,6.2.2河流地貌,侵蚀阶地,基座阶地,分类（按物质组成）,堆积阶地,内迭阶地,上迭阶地,嵌入阶地,埋藏阶地,65,阶地主要由基岩组成，又称基岩阶地。其上很少或没有河流冲积物覆盖，多发育在构造抬升的山区河谷中。,66,上部为河流冲积物，包括河床相冲积物和河漫滩相冲积物，下部为基岩。这说明河流的下切强度较大，超过了河流的堆积。一般是由构造运动引起的，是一种构造成因的阶地。,67,6.2.2河流地貌,堆积阶地阶地仅有河流相冲积物组成。堆积阶地的堆积物厚度一般比较候，超过了河流冲积物的正常厚度，一般由气候变化引起。,埋藏阶地地壳下降或基面上升，引起河流物大量堆积，使阶地被堆积物所覆盖，埋藏于地下而形成。,68,形成阶地的下切与堆积冲积物前的下切基本相同,69,形成阶地的下切小于冲积物堆积前的下切深度，没有切穿冲积物,70,上部为河流相堆积物，下部为基岩。但是，下部的基岩常常由于下一级阶地的冲积物或河漫滩物质所掩盖。,71,山区的谷口处,（上游）,入海口,中下游地区,洪积扇,三角洲,河漫滩,72,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,凹岸的塌陷和凸岸的淤涨,水流作用,塌岸的成因分析,外界条件造成土体强度减弱和风化,各类土质的塌岸情况,凹岸坍塌与凸岸淤涨,河流侵蚀、淤积作用的治理,73,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,水流,直接作用河岸，冲动河岸上的泥沙颗粒并将它们带走,水流冲刷坡脚，使岸坡的高度或坡度增大，而使上部的岸壁因重力作用而坍塌,74,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,直接减弱强度,作用于河岸表面以松动土粒,含水量增大,降雨、融雪,河流高水位,土体有裂缝,外界条件造成土体强度减弱和风化,土体干湿变化,河流结冰膨胀,土粒联结变弱、凝聚力降低,流水撞击河岸,75,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,各类土质的塌岸情况,排水良好,土体强度降低,坡脚淘空,排水较差,孔隙水压力为正,土体饱和,土体未饱和,孔隙水压力为负,极限坡度小于休止角,有利于岸坡稳定,无粘性土的河岸,76,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,粘性土的河岸塌岸表现为圆弧滑动、浅层滑动、平面滑动。,77,弯曲河段的河岸塌岸表现为圆弧滑动、平面滑动、塌落。,78,79,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,凹岸坍塌与凸岸淤涨,弯曲河流的环流作用,凸岸堆积来源于凹岸冲刷,二者数量相等,河道横向摆动,凹岸后退不均匀、不连续,塌岸不连续,塌岸间歇性的后退，将会在凸岸形成形成一组集中瘀积带，称为鬃岗地形。,80,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,不同类型河床主流线与崩岸位置弯曲河床的凸岸边滩的上方、凹岸顶点的下方顺直河床的深槽处游荡河床崩岸位置不固定,81,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,直接加固岸坡,护岸,砌石护岸,抛石护岸,顺坝和丁坝,约束水流、防止淤积,防护措施,约束水流,护岸工程,82,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,丁坝（半堤横坝、挑水坝），坝体伸向河心，与河岸成丁字形，与水流方向夹角约为6090，其作用是横向约束水流迫使水流改变方向，并使泥沙在坝根附近的三角形地带沉积，形成新的水边线，从而防护河流坡岸不受或减少冲刷的危害。,83,6.2.3河流侵蚀、淤积作用的防治,顺坝（导流坝），坝体沿河岸纵向布置，坝身与水流流向交角很小或接近平行，顺坝上游端嵌入河岸，下游端或中部修筑几道直顺坝的格坝，使水流和缓地顺侧流动，逐渐改变流向。,84,85,6.3.1基本概念和研究意义,岩溶又称喀斯特（Karst）。Karst原是南斯拉夫西北部一个石灰岩高原的地名。上个世纪末，前南斯拉夫学者司威茨（J.Cvijic）研究那个地区的地貌时，将各种奇异的石灰岩地形称为Karst。以后Karst这一术语被专门用来描述碳酸盐岩地区一系列独特的地貌过程和水文现象。成为了世界各国科学家研究灰岩地形的专门术语。,86,6.3.1基本概念和研究意义,可溶性岩石地区，以地下水为主、地表水为辅，以化学过程（溶解和沉淀）为主、物理过程（流水的侵蚀、堆积、重力崩塌和堆积）为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用（Karst作用）。这种作用所形成的地貌（包括地表形态和地下地貌形态）称为岩溶地貌。岩溶作用及所产生的水文现象和地貌现象统称为岩溶（Karst）。,87,6.3.1基本概念和研究意义,发生在石灰岩、白岩、石膏、岩盐等可溶性岩石中的岩溶现象称真岩溶，是对岩溶的狭义理解。,在由非可溶性岩石组成的地区，由于独特的外力作用也可以形成类似于可溶性岩石地区的地貌现象。这称为假岩溶，是对岩溶的广义理解。如：黄土Karst、热力Karst。,88,6.3.1基本概念和研究意义,我国的碳酸盐类岩石分布面积很广，出露地表的面积就有120多万平方公里，被埋覆于地下的面积更大，主要分布在云贵高原、广西、广东丘陵地带、四川盆地边远、湖南湖北西部以及山西、山东、河北的山地和丘陵地带。如广西碳酸盐岩出露的面积占全区面积的60%。2007年6月27日，第31届世界遗产大会经过审议，同意将云南石林、贵州荔波和重庆武隆“捆绑”申报的“中国南方喀斯特”列为世界自然遗产。,89,贵州省级风景名胜区九洞天（六仲河）,90,91,92,6.3.1基本概念和研究意义,危害：严重地影响建筑场地的使用和安全：,岩土体中空洞的形成；岩石结构的破坏；地表突然塌陷；地下水循环改变等。,93,6.3.2岩溶作用的基本条件,岩石的可溶性,岩石的透水性,水的溶蚀力,水的流动性,94,6.3.2岩溶作用的基本条件,岩石的可溶性必备物质基础。岩石的可溶性取决于其化学成份、矿物组成和岩石结构。根据岩石的可溶性可将其分为：碳酸盐类：石灰岩白云岩硅质岩泥灰岩硫酸盐类：石膏芒硝卤化物类：食盐钾盐,溶解度增大,一般来说晶粒越小，溶解度越大。不等粒结构的岩石比等粒结构的岩石相对溶解度要大。,95,6.3.2岩溶作用的基本条件,岩石的透水性岩溶向地壳内部发育的必要条件岩石的透水性决定于其裂隙度和孔隙度。一般的可溶性岩石的孔隙度较低，故影响岩石透水性的因素主要是岩石的裂隙度。褶皱轴部、断层附近、构造复杂地带等裂隙发育较发达区是岩溶发育相对强烈的区域。,96,6.3.2岩溶作用的基本条件,水的溶蚀力导致岩溶现象发生的外部原因水中CO2的含量愈高，对碳酸类岩石的溶蚀性就愈强。地下水对岩石产生溶解溶蚀的同时，会不断消耗CO2，水的溶蚀性就会减弱，因此地下水的溶蚀性会随着深度的增加而减小。,水中CO2的来源：大气，有机成因，无机成因。,97,6.3.2岩溶作用的基本条件,水的流动性岩溶不断发育、发展的根本保证当水流动时，其水量，水温和气压等条件是不断变化的。当条件合适时可以产生混合溶蚀作用。但是当水由水温低、气压大的地区流动到水温高、气压低的环境中时，也可造成原来不饱和的水达到饱和或过饱和状态，化学反应向着逆反应的方向进行，发生沉淀作用，重新形成碳酸盐沉积。,98,6.3.3岩溶地貌,地表岩溶地貌,地下岩溶地貌,石芽和溶沟,漏斗,竖井,落水洞,溶蚀洼地,坡立谷,干谷和盲谷,溶洞,地下河,钟乳石,石笋,石柱,石幔,岩溶地貌组合,99,6.3.3岩溶地貌,石芽和溶沟地表水流沿坡面上的节理裂隙流动，溶蚀和冲蚀出的许多凹槽和坑洼，凹槽称为溶沟。溶沟宽十几厘米至数米，深半米至数米，规模不等。溶沟之间的相对突出部分称为石芽。一般的石芽较低，多为12m。在条件适宜的地区石芽的高度可在10m以上，这种比较高的石芽称石林。石芽可以出现在地表，也可以出现在地下，形成埋藏石芽。,100,101,102,石芽,重庆市石柱土家族自治县鱼池镇千野草场,103,石林,104,6.3.3岩溶地貌,漏斗（岩溶漏斗）岩溶地区一种碗碟状或倒锥状的洼地，直径数米至数十米以上，深数米至数十米，底部常有管道通往地下。因此，起着集水和消水的作用，如果下部管道被溶蚀残余物堵塞，则可积水成池。,105,漏斗,106,6.3.3岩溶地貌,竖井竖井实际上是一种塌陷漏斗，在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。长条状是沿一组节理发育的，方形或圆形是沿两组节理发育的。竖井井壁陡峭，近乎直立。,107,竖井,108,109,6.3.3岩溶地貌,落水洞岩溶地区地表水从谷地流向地下河或地下溶洞的进口。其大小不一，形态各异，深度在数十米至数百米以上。法国的“牧羊人深渊”落水洞深达1122m。竖井和漏斗是岩溶垂直流水对裂隙不断溶蚀并伴随坍陷的结果，而落水洞除溶蚀外还有机械侵蚀作用，特别是当大量地面水通过落水洞转为地下河的情况下，侵蚀作用非常强烈。,110,落水洞,111,6.3.3岩溶地貌,溶蚀洼地四周由石灰岩山丘所包围的盆状洼地。直径在100m以上，最大可达12km。底部常附生着漏斗。溶蚀洼地也可由许多漏斗逐渐融合而成，其底部通常有落水洞和漏斗将地表水排入地下。,112,四川兴文石海地质公园内的溶蚀洼地,113,6.3.3岩溶地貌,坡立谷俗称天坑，指岩溶地区的一些宽广平坦的岩溶盆地或谷地，大多沿断裂带或构造带溶蚀发育而成。宽度数百米到数千米，长度数千米至数十千米。底部平坦，覆盖着溶蚀残余的黄色、棕色或红色粘土，有的地方还覆盖着河流冲积层。其原意为“可耕种的平地”，现已演变为专门描述平坦溶蚀盆地或谷地的专业术语。如桂林就处于一个坡立谷中，坡立谷中有漓江流过。,114,广西乐业县大石围天坑,115,6.3.3岩溶地貌,干谷和盲谷当地面河流某一段被地下伏流所袭夺，这一段河谷就变成了没有水的干谷。当地面河进入地下河入口而转变为地下河时，河谷的前方常为石灰岩壁所阻，岩壁的脚下是地下河入口，这种向前没有通路的河谷就叫盲谷。,116,喀斯特区干谷和盲谷,117,6.3.3岩溶地貌,溶洞是地下水沿可溶性岩体的各种构造面（层面、节理面或断层面）。特别是沿各种构造面互相交汇的地方，通过溶蚀和侵蚀而形成的地下洞室。溶洞的大小和规模差异很大，世界上最著名的单个溶洞是美国新墨西哥州的卡斯伯（Carsbad）洞。其内巨室长400m、宽230m、高100m。我国桂林著名的七星岩溶洞最宽处70m，高约15m。,118,地下暗河,地下河具有自由水面的地下水流。又称暗河，伏流。,6.3.3岩溶地貌,119,桂林的象鼻山，则是原地下河道出露地表形成的。,120,6.3.3岩溶地貌,钟乳石是悬垂于洞顶的碳酸钙堆积，呈倒锥状。石笋是由洞底往上增高的碳酸钙堆积体，形态呈锥状、塔状及盘状等。位置与钟乳石对应。石柱是钟乳石和石笋相对增长，直至两者连接而成的柱状体。洞顶下渗的水溶液继续沿石柱表面堆积，使石柱加粗。,121,石笋,石柱,钟乳石,122,石幔含碳酸钙的水溶液在洞壁上漫流时，因CO2迅速逸散而产生片状和层状的碳酸钙堆积，其表面具有弯曲的流纹，高度可达数十米，十分壮观。,6.3.3岩溶地貌,123,石幔,124,6.3.3岩溶地貌,落水洞、竖井、地下通道组合干谷和暗河组合塌陷与地下岩洞组合溶洞与地下通道组合溶洞与阶地组合分水岭风口与溶洞组合,125,6.3.4岩溶区的主要工程地质问题,地基稳定性及塌陷问题,地表下的石芽、溶沟,岩体内部暗河、溶洞,地基很不均匀,上覆土层,因岩溶水的侵蚀而塌陷,土洞,土的厚度变化大、孔隙比高,地基不均匀沉降,建筑物倾斜或破坏,126,岩溶塌陷,127,6.3.4岩溶区的主要工程地质问题,渗漏和突水问题,裂隙、管道和溶洞,承压水并有富水优势断裂,渗漏和地下突水,基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没,水库无法蓄水,水管引入隧道边沟或中心排水沟排出,128,岩溶突水,129,6.3.4岩溶区的主要工程地质问题,此外，当岩溶发育强烈、治理困难或治理费用过高时，在建筑物场址或铁路公路线路选址时尽量避开岩溶发育地段。例如建筑工程可通过调整柱距或设置梁板、桁架等来避开或跨越个别溶洞、溶隙；道路可通过局部绕线或架桥来避绕或跨越个别溶洞或溶隙。对水工建构筑物而言，岩溶灾害主要体现在渗漏和塌陷两个方面，其相应的处理措施主要有堵（堵落水洞）、铺（铺盖粘土）、截（筑截水墙）、围（在落水洞四周建围墙）、引（引入库内或导出库外）等方法。,130,6.3.4岩溶区的主要工程地质问题,对于埋深不大的浅层或薄顶岩溶洞体，可采用清、爆、挖、填的方法进行处理，即清开表层覆盖浮土、爆裂溶洞薄顶、挖出洞内淤积软土或烂泥，用块石、碎石、砂、粘土等分层回填夯实，或用毛石混凝土砌筑填,实，有时还可视具体情况通过设置柱体、桩体等穿越空洞，将上部结构荷载传递给下部完整稳定的岩体。当岩溶洞体过大，但顶板及围岩较为稳定时可采用支顶的办法或加固洞体围岩的办法来保证洞体不产生垮塌。,131,6.4斜坡与边坡地质作用,斜坡通常是指地表因自然作用而形成的向一个方向倾斜的地段；而边坡则是指因人为作用而造成的地表向一个方向倾斜的地段。斜坡或边披的地质作用表现为斜坡岩土体的向下运动(移动)，它改变着斜坡的外貌，使之逐渐地变缓。产生因素主要有：斜坡岩石的重力作用和风化作用；水（大气降水、地表水、地下水）的作用；工程荷载。,132,6.4斜坡与边坡地质作用,斜坡与边坡地质作用,崩塌,泥石流,滑坡,133,6.4.1崩塌,概念：陡峭的斜坡上，被裂隙切割的巨大岩块，在重力的作用下突然脱离木岩向下倾倒、翻滚、坠落的现象。规模极大的崩塌可称为山崩，而仅个别巨石崩落称坠石。发生地：陡峭山坡上；露天采场；路堑边坡。危害：建筑物、居民点遭破坏；公路、铁路被掩埋。,134,2007年11月发生在湖北宜万铁路巴东段隧道爆破引起的崩塌,135,2004年12月贵州省纳雍县危岩崩塌,136,137,6.4.1崩塌,产生条件地形地貌：斜坡高度大于30m，坡度大于45，坡面凹凸不平且上陡下缓、高而陡的斜坡。岩性条件：坚硬、厚层状岩石；存在裂隙的岩层。地质构造：当节理面、断层面、岩层层面的倾斜方向和山坡倾向一致，同时倾角小于山坡的坡角。,138,139,6.4.1崩塌,防治,工程地质调查,范围、规模、方向,岩石性质、产状和地质构造,气候变化特征,防治原则,类,类,类,不宜作为建筑场地,加固处理及防护,处理后可作为建筑场地,治理措施,140,6.4.1崩塌,治理措施爆破削缓陡崖，清除易坠的落石，或堵塞裂隙或向裂隙灌浆；采用锚索或锚杆串联加固，使危岩稳定。在坡脚或半坡设置拦石墙和拦石网，可修明洞、御坍棚等。有地表水时，在其上方修截水沟或在坡面上喷浆，避免岩石强度变化和防止差异风化。,141,拦石网,钢轨,142,143,144,6.4.2泥石流,概念：泥、砂、石块等碎屑物与水、气形成的运动性物流，发生在山区，是由暴雨或融雪所激发，固体碎屑与水共同在重力作用下发生的暂时性洪流。特点：爆发突然、运动速度快、破坏力强，山区常见。,145,2007年5月四川九龙县群发性特大泥石流,146,2006年2月发生在菲律宾的泥石流,147,6.4.2泥石流,地形条件,形成条件,地质条件,水文气象,人为因素,地质构造复杂、断层节理发育、新构造运动强烈、地震频发的地区，岩石性质软弱或易风化，为泥石流提供丰富的固体碎屑物质。,148,6.4.2泥石流,地形条件,形成条件,地质条件,水文气象,人为因素,水浸润饱和碎屑物、减小摩擦阻力，水流的侵蚀促使崩塌、滑坡发生产生更多碎屑物。暴雨和高山冰川积雪的急剧消融，为泥石流提供了充足的水源。,149,6.4.2泥石流,地形条件,形成条件,地质条件,水文气象,人为因素,滥伐山林造成地表水流失；采矿、采石、修路的弃渣堆石也成为碎屑物。,150,6.4.2泥石流,形成区（上游）：多为三面环山一面出口的瓢状开阔地段，周围山高坡陡，植被不发育，山体破碎，崩塌滑坡发育。是水和碎屑物的聚集区。流通区（中游）：多为狭窄深陡的峡谷，纵比降大，泥石流流动畅通可直泻而下。堆积区（下游）：多为开阔平坦的山前平原或河谷阶地。碎屑物质因动能急剧减小而最终停积下来。,151,152,6.4.2泥石流,分类,固体物质组成,泥流,泥石流,水石流,流体性质,粘性泥石流,稀性泥石流,153,6.4.2泥石流,防治工程地质勘察：查明泥石流的规模、形成条件、活动规模危害程度及发展趋势等。保持水土：上游封山育林、植树种草，以及修筑地表排水系统和支挡工程，以防岩土冲刷和崩塌。,154,拦挡墙和格栅坝,拦截：在中游流通区修筑一系列低矮的拦截坝，拦截泥沙、石块；修筑挡墙、半截堰地堤等，采用改变沟床坡降，降低流速的方法防止沟床下切。排导：在下游设置导流堤、急流槽、排导沟等使泥石流顺利排走，以防止掩埋道路和建筑物、堵塞涵洞。,155,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,概念：斜坡上的土体、岩体或其它碎屑堆积物沿一定的滑动面做整体下滑。,2007年3月发生在山西省蒲县蒲城镇桃湾村的滑坡,156,2007年4月重庆彭水因暴雨发生山体滑坡,157,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,滑坡体：斜坡上向下滑动的那部分岩土体,滑动面：滑坡体沿不动体下滑的分界面,滑动带：滑动面上部受滑动揉皱的地带,滑坡壁,组成,滑坡台阶,滑坡舌,滑坡鼓丘,滑坡裂缝,龙羊峡库岸滑坡,158,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,滑坡壁：滑坡壁是滑坡体与坡上方未动土石体之间的围椅状分界面滑坡台阶：滑坡体下滑时，因滑体各段移动速度的差异，产生分支滑动面，使滑坡体分裂成几个滑坡台阶滑坡舌：滑坡体前缘常形成舌状突起滑坡鼓丘：滑坡舌前面常因受阻、挤压而鼓起,159,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,滑坡裂缝按受力情况分为：,滑坡壁后缘，因滑坡体向下滑动的拉力而产生，是将要滑动的预兆。,滑坡的中部及两侧，由滑动土体和相邻土体相对位移而形成。,滑坡体后部，因滑体下滑受阻，土体隆起形成的张拉裂缝，垂直于滑动方向。,滑坡体最前沿，因滑坡舌向两侧扩散而形成的扇状或放射状张裂缝。,环状拉张裂缝,剪切裂缝,鼓张裂缝,羽状张裂缝,160,161,162,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,影响滑坡的因素,岩性,构造,地貌,气候,地下水,地震,人为因素,163,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,松散堆积层的滑坡主要和粘土有关,基岩滑坡主要与遇水容易软化的岩石有关,岩性,滑动面常常发生在顺坡的层面、节理面、不整合接触面、断层面(带)及劈理页理面上,与上部透水层和下部不透水层的构成特征有关,构造,164,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,地貌,通过临空面、坡度和坡地基部受冲刷来体现,气候,降雨,温度,增加滑坡体的重量,润滑,冻融,165,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,水渗入孔隙中将消除颗粒之间的吸附力,水溶解了胶结物使颗粒丧失粘结力,水进入孔隙增加其重量，加大剪应力,水进人斜坡内增加孔隙水压力，浮托作用降低了破裂面上的正应力，使抗剪强度减小,地下水,大量雨水沿节理裂隙下渗将使富含粘土的隔水层软化，促使节理裂隙比较发育的岩层下滑,166,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,地震,松动结构,造成破裂面,弱面错位,反复作用,降低斜坡的稳定性,地震作用力突然施加对斜坡的破坏产生触发效应,167,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,人工切坡使边坡过陡,用大爆破方法施工,斜坡上工程建筑的荷载作用,人工集水建筑物的漏水,护坡无排水管或排水设计不当,人为因素,168,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,可逆变化的因素,不可逆变化的因素,降雨或潜水面的上升、周期性的震动,岸坡水流的冲刷作用、地下水的潜蚀作用,应使斜坡在第一类因素的作用下不失稳，并设法使第二类因素的作用不产生或不发展,169,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,滑坡的发展阶段,蠕动变形阶段,剧烈滑动阶段,渐趋稳定阶段,170,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,经过若干时期后，滑坡体上的东倒西歪的“醉林”又重新垂直向上生长，但其下部已不能伸直，因而树干呈弯曲状，有时称它谓“马刀树”，这是滑坡趋于稳定的一种现象。,171,172,173,174,175,6.4.3滑坡及其工程地质勘测,测绘与调查,滑坡的工程地质勘察,勘探,室内及野外试验,滑坡的观测,176,6.4.4斜坡稳定性评价,斜坡稳定性的评价有两方面的任务：一方面是对与人类工程活动有关的天然斜坡或已建成的人工边坡的稳定性和演化趋势作出评价预测；另一方面要为设计合理的边坡和整治斜坡的措施提供设计依据。,地质分析法,理论计算法,177,6.4.4斜坡稳定性评价,根据地貌形态演变判断斜坡的稳定性从分析滑动因素的变化判断滑坡的稳定性从观测滑动前的迹象方面判断采用工程地质类比法,178,6.4.4斜坡稳定性评价,理论计算分析是将土力学、岩石力学、弹塑性力学、断裂力学、损伤力学等多种力学和数学计算方法应用于斜坡稳定性约定量评价。常见的计算方法有平移滑动斜坡稳定性计算和弧形滑移面的斜坡稳定性计算。,179,6.4.5斜坡变形破坏的防治,以防为主就是要尽量做到防患于未然,正确选择建筑场地，合理制订人工边坡的布置和开挖方案；查清可能导致天然斜坡或人工边坡稳定性下降的因素，事前采取必要措施消除或改变这些因素，保持斜坡的稳定性。,防治原则,180,6.4.5斜坡变形破坏的防治,以防为主就是要尽量做到防患于未然,防治原则,及时治理就是要针对斜坡已出现的变形破坏情况，及时采取必要的增强稳定性的措施。,截断和排出所有流人滑坡范围的地表水；抽出所有在滑坡范围内的井里的地下水和排去所有积水洼地里的水；填塞和夯实所有的裂缝，防止表面水渗入。,181,6.4.5斜坡变形破坏的防治,以防为主就是要尽量做到防患于未然,防治原则,考虑工程的重要性是制订整治方案必须遵循的经济原则,182,6.4.5斜坡变形破坏的防治,防治措施,滑体以外的地表水,拦截和旁引,滑体中的地下水,水平排水廊道或竖向排水井,排水,降低下滑力增加抗滑力,刷方减重,支挡建筑物,锚杆加固,改变滑带土的性质,水泥或化学灌浆,岩质斜坡,土质斜坡,电化学加固法、冻结法、焙烧法,183,184,185,6.5海岸地带的地质作用,海岸带：海洋与陆地的接触带。分为海岸：高潮线以上狭窄的陆上地带，其陆向界限是波浪作用的上限。潮间带：高潮线与低潮线之间的地带，在低潮时露出水面，高潮时被水淹没。水下岸坡：低潮线以下直至波浪有效作用于海底的下限地带。,186,187,6.5.1海岸带的水动力特征,波浪作用,潮汐作用,海流作用,波浪的变形和破碎,波浪的折射,188,6.5.1海岸带的水动力特征,波浪的变形和破碎水质点运动的轨道将由深水区的圆形转变为浅水区的上凸下扁的椭圆形。其运动速度在其轨道上下部的差异，产生了波浪前坡陡、后坡缓的形态。随着波浪高岸愈近，水深愈浅，水质点向前向后运动速度的差值愈来愈大，波浪前坡愈陡，后坡愈缓，最终导致波浪破碎。,189,6.5.1海岸带的水动力特征,波浪的折射随着水深的减小，波速相应的减小，当波浪到达海岸附近的浅水区后，由于地形的影响使得波向发生变化，形成所谓折射现象。,较平直的海岸,趋向波峰线转向与等深线一致,岬角与海湾交错的曲折海岸,海湾处辐散,分散在较长的岸段,岬角处辐聚,集中在较短的岸段,190,191,192,向海突出的夹角状的陆地。它常常是被海水淹没的一部分山地，或是还没有被海水冲蚀掉的山地的一部分。在岩岸地区，半岛、岛屿和岬角比较多，如山东荣城县的城山角和辽宁族大的老铁山岬，非洲的好望角等。,193,6.5.1海岸带的水动力特征,潮汐作用,扩大波浪作用海岸的范围并缩短对同一位置的作用时间搬运波浪作用造成的泥沙侵蚀海底掀起泥沙,潮汐是海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性海面垂直涨落和海水的水平流动。但在习惯上称前者为潮汐，后者为潮流。,194,6.5.1海岸带的水动力特征,海流作用海流是由盛行风向以及因海水温度和盐度不同而产生的密度水平差异所引起的方向相对稳定的海水流动，即风成流和密度流。在近岸浅水区域，流速较小，因此风成海流只能搬运细粒泥沙，但沿岸地带常有激浪滚，潮流和风成海流构成的综合海流对泥沙搬运和海岸地貌的塑造起着极大的作用。,195,6.5.2海岸地貌,海蚀地貌,海蚀作用,海蚀崖,海蚀台,海蚀穴(洞),海积地貌,泥沙横向运动,泥沙纵向运动,水下堆积阶地,海滩与滨岸堤,离岸堤和泻湖,水下沙坝,边岸形态的影响,岸区地质结构的影响,196,6.5.2海岸地貌,冲蚀作用：波浪水体直接对海岸的冲击、拍打，称为冲蚀作用。不仅是由于水体本身的巨大压力，而且还由于波浪卷入的空气被压缩造成的强大破坏力。,磨蚀作用：波浪冲蚀海岸形成许多碎屑物质，这些碎屑物质加入水体后不仅加强了波浪的冲蚀作用，而且可以造成对海岸的磨损，形成磨蚀作用。,197,6.5.2海岸地貌,海蚀崖：波浪打击海岸主要集中在海平面附近，使海岸形成凹槽，凹槽以上的岩石被悬空，波浪继续作用，使悬空的岩石崩坠，促使海岸步步后退，形成海蚀崖。海蚀台：在海蚀崖不断后退的同时，其前出现一个不断展宽、微向海倾斜的平台海蚀台(也称浪烛台和磨烛台)。,198,199,在海蚀崖坡脚处形成的凹相称海蚀穴，深度较大者称海蚀洞。,200,201,202,6.5.2海岸地貌,在海岸带内，任何泥沙颗粒都是在波浪力和重力共同作用下运动的。如果波射线与海岸线正交，波浪的作用方向与重力