内力地质作用(精)

1、内力地质作用Z3 en doge neous geological process地质作用(geological process )就是形成和改变地球的物质组成， 外部形态特征与内部构造的各种自然作用。所谓内力(endogeneous )地质作用指以地球内能为能源并主要发生在 地球内部的地质作用，包括岩浆作用，地壳运动，地震，变质作用内力地质作用能促使整个地壳物质成分、地壳内部结构、地表形态发生变化的地质 作用称为内力地质作用。表现为地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震。外力地质作用夕卜力地质作用是指由地球以外的能源，也就是由太阳能和日月引力能 等所引起的地质作用。包括岩石的风化作用，流水、风、

2、地下水、冰川、 海洋、湖泊等外力的剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用。外力地质作用的营力河流的侵蚀地下水的潜蚀风的吹蚀冰川的刨蚀湖泊海洋的冲蚀土是岩石经过风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程后在不同条件下 形成的自然历史的产物。内力和外力地质作用的关系地表形态的塑造着风化一一物理风化，化学风化，生物风化。物理风化，又称机械风化，是最简单的风化作用，常见的物理风化的方式有 温差风化、冰劈风化、盐类结晶与潮解作用和层裂作用。物理风化作用是指使岩 石发生机械破碎，而没有显著的化学成分变化的作用。化学风化(chemical weathering )岩石发生化学成分的改变分解，称为 化 学风化。例

3、如，岩石中含铁的矿物受到水和化学风化空气作用， 氧化成红褐色的 氧化铁；空气中的二氧化碳和水气结合成碳酸， 能溶蚀石灰岩；某些矿物吸收水 分后体积膨胀；水和岩层中的矿物作用，改变原来矿物的分子结构，形成新矿物。 这些作用可使岩石硬度减弱、密度变小或体积膨胀，促使岩石分解。生物风化是指受生物生长及活动影响而产生的风化作用，是生物活动对岩石的破坏作用，一方面引起岩石的机械破坏，如树根生长对于岩石的压力可达10千克每平方，这能使根深入岩石裂缝，劈开岩石；另一方面植物根分泌出的有机酸，也可以使岩石物风化作用的意义不仅在于引起岩石的机械和化学破坏，还在于它形成了一种既有矿物质又有有机质的物质 土壤。风化

4、程度：岩石的解体和变化程度一般划分成：全风化，强风化，弱风化，微风化，四个等级。确定岩石风化程度主要依据的是：矿物颜色变化， 矿物成分改变， 岩石破碎程度，和岩石强度变化四个方面的特征变化情况；根据对上面4个方面的判断，可以将岩石风化程度划分为：未风化，微风化，弱风化，强风化，全风化。地质年代（GeologicalTime ）地壳上不同时期的岩石和地层，（时间表述单位：宙、代、纪、世、期、阶；地层表述单位：宇、界、系、统、组、段）。在形成过程中的时间（年龄）和顺序。地质年代可分为相对年代和绝对年龄（或同位素年龄）两种。相对地质年代是指岩石和地层之间的相对新老关系和它们的时代顺序。地质学家和古生

5、物学家根据地层自然形成的先后顺序，将地层分为5代12纪即早期的太古代和元古代（元古代在中国含有 1个震旦纪），以后的古生 代、中生代和新生代。古生代分为 寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石 炭纪和二叠纪，共 6个纪；中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪，共3个纪；新生代只有 第三纪、第四纪两个纪。在各个不同时期的地层里，大都 保存有古代动、植物的标准化石。各类动、植物化石出现的早晚是有一定顺序的，越是低等的，出现得越早，越是高等的，出现得越晚。绝对年龄 是根据测出岩石中某种 放射性元素及其蜕变产物的含量而计算出岩石的生 成后距今的实际年数。越是老的岩石，地层距今的年数越长。每个地质年 代单位应为开

6、始于距今多少年前，结束于距今多少年前，这样便可计算出 共延续多少年。例如，中生代始于距今2.3亿年前，止于6700万年前，延续1.2亿年。不良地质条件：断层，滑坡、崩塌，泥石流，河岸失稳，岩溶塌陷，地震液化。地下水：地下水对建筑工程的影响 ：影响基础埋深的选择，影响施工排水， 影响施工排水， 软化地基， 底下室防水， 空心结构浮起，地下水类型按含水层性质分按埋藏条件分上层滞水孔隙水潜水裂隙水承压水岩溶水土中水结合水自由水达西渗透实验与达西定律I在圆筒侧壁装有两支相距为（H.darcy）经过大量的试验研究1856年总结得出渗透能量损失与渗流速度之间的相互关系即为达西定律。强结合水，弱结合水。放颗

7、粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管溢出，使筒内的水位维持一个恒定值。渗透过砂层的水从短水管流入量杯中，并以此来计算渗流量毛细水，重力水（上层滞水，潜水，承压水）I的侧压管。筒底以上一定距离处装一滤板，滤板上填图1达西渗透实验装置图地下水在土体孔隙中渗透时，为了揭示水在土体中的渗透规律，法国工程师达西渗透性（Vadose）由于渗透阻力的作用，沿程必然伴随着能量的损失。达西实验的装置如图1所示。装置中的是 横截面积 为A的直立圆筒，其上端开口达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积 A及水头损失 h成正比，与断面间距 I成反比，即q。设厶t时间内流入量杯的水体体积V

8、,则渗流量为q= V / t。同时读取断面1-1和段面2-2处的侧压管水头值h1 , h2 , Ah为两断面之间的水头损失。对基础具侵蚀性，环境地质问题（地面沉降、地面塌陷）。q - kA - kAii(M)惑f 1-2)式中i= h/l，称为水力梯度，也称水力坡降；k为渗透系数，其值等于水力梯度为1时水的渗透速度，cm/s。式（1-1 ）和（1-2）所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。砂土 ：粒径大于 2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大于 0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为 砂土。（建筑工程分类）粘性土【cohesive soil】：指的是含粘土粒较多

9、，透水性较小的土。压实 后水稳性好，强度较高，毛细作用小。巨粒土：按GBJI45-90标准，粒径大于 60毫米的巨粒组含量多于总质量15%的土。其中巨粒组多于 50%的土称为 巨粒土，巨粒组含量15%50%的土称含巨粒土（ giant-grain-beating soil）。巨粒土和含巨粒土还可根据漂石粒组（d200毫米）和卵石粒组（d=20060毫米）的含量详细划 分。土的渗透系数测定室内测定方法：常水头法（适用于粗粒土）；变水头法（适用于细粒土）。现场测定方法：井孔抽水试验法；渗透系数的测定和影响因素渗透系数 k是一个代表土的渗透性强弱的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。不同

10、种类的土，k值差别很大。因此，准确的测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。渗透系数的测定方法渗透系数的测定方法主要分实验室测定”和野外现场测定两大类。1实验室测定法目前在实验室中测定渗透系数从而水头差也为常数。如图Ahh和渗出流量AT丄幵茨变水头法测渗透系数水头水从一根直立的带有刻度的玻璃管和打开水阀，使水自上试验时，在透明塑料筒中装填截面为小，渗透水量很少，用这种试验不易准确测定，须改用变水头试验。常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很而下流经试样，并自出水口处排出。待水头差Q稳定后，量测经过一k的仪器种类和试验方法很多，但从试验原理上k的表达式。常水头试验法就

11、是在整个试验过程中保持水头为一常数变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化，其装置如图A，长度为L的饱和试样大体可分为常水头法和”变水头法两种差厶h2，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数k = V*L / A* h*t定时间t内流经试样的水量 V，则hl，经时间t后，再测记终了水头常水头法测渗透系数kU形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充V = k* （ h/L）*A*t从而得出V = Q*t =v*t根据达西定律,v = k*i，则水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差设试验过程中任意时刻t作用于两段的水头差h,经过时间dt后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为

12、dVe = a dh式中a为玻璃管断面积；右端的负号表示水量随厶h的减少而增加。根据达西定律，dt时间内流出试样的渗流量为：dVo = k*i*A*dt = k* ( h/L ) *A*dt式中，A 试样断面积；L 试样长度。根据水流连续原理，应有dVe = dVo，即得到k =( a*L/A*t )】“( hi/ h2)或用常用对数表示，则上式可写为k = 2.3* ( a*L/A*t )logQ hi/ h2)渗透系数的应用地下水流速的确定：在地下水等水位图上的地下水流向上，求出相邻两等水位线间的水力梯度，然后利用公式计算地下水的流速V=kl式中：V-地下水的渗流速度( m/d )K-渗透

13、系数(m/d)I-水力梯度现场测定方法：井孔抽水试验法，流砂(流土)( Drift sand ):流砂是土体的一种现象，通常细颗粒、 颗粒均匀、松散、饱和的非粘性土容易发生这个现象。流砂的形成是多种多样的， 但它对建筑物的安全和正常使用影响极大。可以通过预防等手段制止流沙现象。临界条件：对应的水头梯度称为临界水头梯度 iJ = R w i cr二G =r 1 J=Gi cr =-zrw工程设计要求：i i= & . Ki 设计水头梯度；i容许水头梯度；K流砂（流土）安全系数.防止流砂防治流砂的途径有：一是减小或平衡动水压力；二是设法使动水压力向下；三是 截断地下水流。其具体措施有： 利用枯水季

14、节施工，以便减小坑内夕卜水位差。 用钢板桩打入坑底一定深度，增加地下水从坑外流入坑内的距离，从而减少水力坡度，达到减小动水压力，防止流砂发生。 采用不排水的水下挖土，使坑内外水压相平衡，使其无发生流砂的条件，一般 深井挖土均采用此法。 建造地下连续墙以供承重、护壁，并达到截水防止流砂的发生。 采用轻型井点、喷射井点、管井井点和深井泵点等进行人工降低地下水的方法 进行土方施工，使动水压力方向向下，增大土粒间的动力，从而有效地制止流砂现象 发生。 抛大石块，在施工过程中如遇局部的或轻微的流砂，可组织人力分段抢挖，挖 至标高后，立即铺设芦席并抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力。坑内外水位 差。（

15、减小或消除水头差 （采取坑外井点降水，避免坑内过分降水）；延长渗流路径 （设防渗帷幕，加深渗帷幕）；堵劫流砂出口；下游减压（覆盖透水材料并压重）：土体加固处理，如：灌浆法、冻结法。）防治流砂的原则1. 减少或消除基坑内外地下水的水头差，例如采取先在基坑范围外以井点降低地下水后开挖，或在不排水基坑内以抓斗等工具进行水下挖土等施工方法。2. 增长渗流路径，例如沿坑壁打入深度超过坑底的板桩，其长度足以使受保护土 体内的水头梯度小于临危梯度。3. 在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡动水力（此法多用于闸坝下 游处）。当土中渗流的水头梯度小于临危梯度时，虽不致诱发流砂现象，但土中细小颗粒 仍有可

16、能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而走，时间长了，在土层中将形成管状空 洞，使土体强度降低，压缩性增大，这种现象称为机械潜蚀”。管涌（潜蚀） （Undercurrent ）:在渗流作用下，土中的细颗粒通过骨架 孔隙通道随渗流水从内部逐在渗流作用下， 土中的细颗粒通过骨架孔隙通道随渗流水从内部 逐渐向外流失形成管状通道的现象。发生原因：王砂丘非管涌土0非管涌土 -过渡型土 管涌土上游地基土体中较细土粒被渗(Capillary water ):指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上(1)堤坝、水闸地基土壤级配缺少某些中间粒径的非粘性土壤 水位升高，出逸点渗透坡降大于土壤允许值时 流推动带走形成管涌；(2) 基础土层