地质地貌基础

地质地貌基础第1页/共81页第2页/共81页第3页/共81页第4页/共81页第5页/共81页第6页/共81页第7页/共81页第8页/共81页第9页/共81页第10页/共81页第11页/共81页第12页/共81页第13页/共81页第14页/共81页第15页/共81页第16页/共81页土的物质组成由作为原生矿物的固体颗粒、土中气体和土中水组成。土按颗粒级配或塑性指数分类为碎石土、砂土、粉土和黏性土。第17页/共81页碎石土粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土。根据颗粒级配和颗粒形状碎石土又进行如下分类：第18页/共81页砂土粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50%的，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%的土。分为：第19页/共81页粉土粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数小于或等于10的土。黏性土塑性指数大于10的土。第20页/共81页土层的特征土的分选性岩石被风化后，有一些残留在原地堆积称为残积土，基本保留原岩的矿物成分；另外一些大颗粒的搬运到山坡下沉积为坡积土，多为角砾状，其磨圆度差；粗颗粒的被流水带走在中下游沉积成为洪积土，多为圆砾状，其磨圆度一般；细颗粒的被流水带到更远的下游沉积成为淤积土。第21页/共81页土的碎散性被物理风化后的岩石变成了散碎的颗粒，颗粒之间存在着大量的孔隙，可以透水和透气。土的三相体系自然界的土，一般都是由固体颗粒、水和气体三种成分构成。土的自然变异性土是自然界漫长的地质年代内所形成的性质复杂、不均匀、各向异性且随时间不断变化的材料。土的压缩固结性各种土均是随时间不断固结的，土的压缩性也是在不断变化的。第22页/共81页土的粒度成分土的粒度成分是决定土的工程性质的主要内在因素之一。土的粒径由大到小逐渐变化时，土的工程性质也相应的发生变化。颗粒愈细小，与水的作用愈强烈；透水性与颗粒大小成正比。逐渐由无黏性、无塑性到具有愈大的黏性和塑性以及吸水膨胀等一系列特殊性质。强度逐渐变小，受力时，愈易变形。第23页/共81页土中水、土中气在自然条件下，土中总是含水的。土中细颗粒愈多，即土的分散度愈大，水对土性质的影响愈大。土中的气体按存在状态分为吸附气体、游离气体和密闭气体。密闭气体很难从土中排除，对土的性质影响较大，使土不易压密、弹性变形量增加等。在一定条件下，三种状态的气体可以互相转化。第24页/共81页无黏性土的性质无黏性土一般指碎石土和砂土（粉土为过渡类型，但也算在无黏性土里）。第25页/共81页密实者具有较高的强度，结构稳定，压缩性小。疏松者则强度较低，稳定性差，压缩性较大。组成颗粒愈粗，粒间孔隙大，但孔隙比愈小，愈密实。组成颗粒愈细小，孔隙比愈大，愈疏松，天然状态下含水较多，排水慢，在外荷作用下有效应力减小，稳定性差。组成颗粒的大小愈均匀，粒间不易相互填充，密实度相对较小；相反，则密实度相对较大。第26页/共81页黏性土的性质黏性土的物理状态因其颗粒很细，与水作用很强烈。第27页/共81页当含水量很小时，黏性土比较坚硬，处于固体状态，具有较大的力学强度。随着土中含水量的增大，土逐渐变软，并在外力作用下可任意改变形状，即土处于可塑状态；若再继续增大土的含水量，土变得越来越软弱，甚至不能保持一定的形状，呈现流塑-流动状态。黏性土能在一定的含水量范围内呈现出可塑性，这是其区别于砂土和碎石土的一大特性。第28页/共81页土的力学性质土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性质。当土体作为建筑物的地基时，在建筑物荷重作用下就会产生压缩变形，从而引起建筑物基础的沉降。当基础沉降量过大或产生不均匀沉降时，可能影响建筑物的正常使用，甚至引起建筑物开裂或倒塌；当土中剪应力超过土的抗剪强度时，则土中的一部分会相对另一部分发生滑动，从而危及建筑物安全。在评价斜坡和挡土结构的稳定性时，必须认真地研究土的抗剪性，对土的抗剪强度估计偏高或偏低都会给工程带来破坏或浪费。第29页/共81页土的压缩性土的压缩性是指土在压力作用下体积压缩变小的性能。一般建筑物荷重作用下，土中固体颗粒的压缩量极小，达不到土体总压缩量的1/400，因此完全可以忽略不计。自然界中土的孔隙是和四周的大气连通的，孔隙中的水分和气体在压力作用下不可能被压缩，而是被挤出。因而当土孔隙中的水分和气体被挤出时，土粒相互移动靠拢，致使土的孔隙体积减小，引起土体积减小。第30页/共81页土的前期固结压力土的前期固结压力是指图层在过去历史上曾经受过的最大固结压力。正常固结土、超固结土、欠固结土。土的抗剪强度第31页/共81页地下水埋藏和运移在地表以下土层及岩石空隙中的水称为地下水。它一方面是饮用、灌溉和工业供水的重要水源之一，是宝贵的天然资源。但另一方面，它与土石相互作用，会使土体和岩体的强度和稳定性降低，产生各种不良的自然地质现象和工程地质现象，如滑坡、地基沉降和道路冻胀等，给工程的建筑正常使用造成危害。第32页/共81页地下水的分类地下水按埋藏条件分为：包气带水、潜水和承压水。包气带水位于潜水面以上未被水饱和的岩土体中的水，称为包气带水。此带称为包气带。包气带中的水体主要有土壤水和上层滞水。土壤水土壤水是土壤层中的水，土壤水的形成主要靠大气降水的渗入、水汽凝结及潜水补给。大气降水通过土壤层向下渗透，就有一部分水保持在土壤层里，多余的部分呈重力水下渗补给潜水。第33页/共81页土壤水主要消耗于蒸发和被植物根系吸收。土壤水的动态主要受气候条件控制，呈季节性变化。上层滞水存在于包气带中局部隔水层之上的重力水，称为上层滞水。它由大气降水或地表水入渗补给，并在原地蒸发或向隔水层四周散流的形式排泄，其动态随季节而变化。由于上层滞水分布范围有限、水量小，只能作为小型临时性的供水水源。在基坑开挖遇到上层滞水时，也容易处理。第34页/共81页第35页/共81页潜水饱水带中第一个连续隔水层之上具有自由表面的含水层中的水称为潜水。潜水的水面为自由水面，称为潜水面。潜水含水层直接与包气带相接，所以潜水在其分布范围内，都可以通过包气带接受大气降水、地表水的补给。潜水的排泄方式有两种：一种是径流到适当地形处，以泉、渗流等形式泻出地表或流入地表水；另一种是通过包气带或植物蒸发进入大气。第36页/共81页潜水直接通过包气带与地表发生联系，气象、水文因素的变动对它影响显著。第37页/共81页承压水承压水是充满于两个稳定隔水层之间的含水层中具有静水压力的重力水，如未充满则称无层压间水。承压水有上、下两个稳定的隔水层，称为隔水顶板和隔水底板。故与潜水不同，承压水不能直接接受大气降水或地表水的补给。承压水的水质、水量、水温受气候影响较小，随季节变化不明显，承压水不易受污染。第38页/共81页第39页/共81页承压水的重要特征是不具有自由水面，并承受一定的静水压力和上覆地层压力。由于上覆地层压力是恒定的，故承压水压力的变化与补给区水位变化有关。当接受补给水位上升时，静水压力增大。水对上覆地层的浮托力随之增大，反之，补给区水位下降，承压水位随之降低。第40页/共81页地下水的物理化学性质颜色气味口味温度硬度：地下水中钙、镁离子的含量以硬度来表征。当超标时，使肥皂去污力下降；产生水垢，影响传热，浪费燃料，甚至由于传热不均引起爆炸。侵蚀性第41页/共81页地下水对土木工程的影响地下水渗透水流作用于岩土上的力，称为渗透压力或动水压力。当其达到一定值时，岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流携走，从而引起岩土的结构变松、强度降低。当建筑物基础地层面位于地下水位以下时，地下水还将对基础底面产生静水压力，即浮托力，在设计时应予以考虑。在松散沉积层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水位。若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降；重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空。第42页/共81页地貌单元地貌是地壳表面各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态。地貌形态是由地貌基本要素构成。地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点，它们是地貌形态的最简单的几何组成，决定了地貌形态的几何特征。第43页/共81页地形面：可能是平面、曲面或波状面。例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面。地形线：两个地形面相交组成地形线，或者是直线或者是弯曲起伏线，例如分水线、谷底线等。地形点：两条地形线的交点，或孤立的微地形体构成地形点，例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点等。任何一种地貌形态的特点，都可以通过描述其地貌形态特征和形态测量特征反映出来。地貌的形成发展是内、外营力相互作用的结果。第44页/共81页中国的地貌总轮廓中国的地貌总轮廓的基本特征是西高东低，形成一个以西藏高原最高，向东逐级下降的阶梯状斜面。可明显分为三级阶梯，如图：第45页/共81页第46页/共81页第47页/共81页最高一级为青藏高原，平均海拔4500m。第二级阶梯主要由高山、高原和大盆地组成，海拔一般为1000~2000m。盆地部分则往往降到500m以下。四川地势西高东低，山地、高原和丘陵约占全省土地面积的97.46%，最低的东部长江三峡，海拔仅70余米，而西部最高的贡嘎山达7556米，两者相差约7400米以上，地表起伏之悬殊，在中国仅西藏、新疆可比。四川地形以阿坝、甘孜、凉山自治州的东界为界线，总体上分为东部四川盆地和川西高原两大部分。西部高山高原区，平均海拔在3000米以上，南北各不相同。东部四川盆地，是中国四大盆地之一，盆底海拔200—750米。极其完整，面积16.5万平方公里。成都平均海拔500米。第48页/共81页剥蚀地貌剥蚀地貌包括山地、丘陵、剥蚀残山、剥蚀平原。山地山地按构造形式分为断块山、褶皱断块山、褶皱山。断块山：是由断裂变动所形成的山地。它可能只在一侧有断裂，也可能两侧均为断裂所控制。断块山在形成的初期可能有完整的断层面及明显的断层线，断层面构成了山前的陡崖，断层线控制了山脚的轮廓，使山地与平原、河谷间的界线相当明显而且比较顺直。以后由于长期强烈的剥蚀作用，断层面被破坏而模糊不清。第49页/共81页第50页/共81页褶皱断块山在构造形态具有被断裂作用分离的褶皱岩层，曾经是构造运动剧烈和频繁的地区。褶皱山具有背斜或向斜构造的山地。第51页/共81页第52页/共81页山地按地貌形态分为高山、中山、低山。高山：绝对高度大于3500M的山，主要地质作用以构造作用为主。具有强烈的冰川刨蚀切割作用。中山：绝对高度界于1000~3500m的山，主要地质作用以构造作用为主。具有强烈的剥蚀切割作用和部分冰川刨蚀切割作用。低山：绝对高度界于500~1000m的山，主要地质作用以构造作用为主。受长期强烈剥蚀切割作用。第53页/共81页山岭地貌的特点是具有山顶、山坡、山脚等明显的形态要素。山顶：山顶是山岭地貌的最高部分。山顶呈长条状延伸时称山脊。山脊标高较低的鞍部，即相连的两山顶之间较低的山腰部分成为垭口。山顶的形状与岩性和地质构造等条件有着密切关系。山体岩性坚硬、岩层倾斜或因受冰川刨蚀时，多呈尖顶或很狭窄山脊。在气候温热、风化作用强烈的花岗岩或其它松软岩石分布地区，岩体经风化剥蚀，多呈圆顶。在水平岩层分布地区，则多呈平顶。第54页/共81页山坡山坡是山岭地貌形态的重要组成部分。在山岭地区，山坡分布的地面最广。山脚山脚指山坡与周围平地的交接处。由于坡面剥蚀和坡脚堆积，使山脚在地貌上一般不明显，在那里通常有一个起着缓坡作用的过渡地带。第55页/共81页火山作用形成的山地，常见者有锥状火山和盾状火山。锥状火山地貌是多次火山活动造成的，火山喷出的岩浆黏性较大而流动性小，冷却后便在火山口附近形成坡度较大的锥形状，由于多次喷发，锥状火山越来越高。如日本富士山,高达3758米。盾状火山是由黏性较小而流动性大的熔岩冷凝形成，故其外形呈基部较大、坡度较小的盾状。如冰岛。第56页/共81页第57页/共81页第58页/共81页第59页/共81页第60页/共81页第61页/共81页第62页/共81页第63页/共81页第64页/共81页第65页/共8