土體工程 土的成因類型.doc

土的成因類型土是組成地殼表層的主要物質(zhì)，是在內(nèi)外動力地質(zhì)作用下處于巖石、土相互轉變輪回中某一階段的產(chǎn)物。除了火山灰及部分人工填土外，土的組成物質(zhì)主要來源于巖石的風化產(chǎn)物。巖石的風化產(chǎn)物，或者未經(jīng)搬運殘留在原地、或者經(jīng)各種動力地質(zhì)作用（如流水、重力、風力、冰川等）搬運后再在適宜的環(huán)境中沉積下來的松散堆積物，都屬于土。根據(jù)土的地質(zhì)成因，可劃分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土和風積土等，其中淤積土的成因包括湖泊堆積、沼澤堆積和一部分河谷沖積、三角洲沖積、濱海堆積等。不同成因類型的土通常是各自相應沉積地貌的組成物質(zhì)，但對于一定的區(qū)域范圍，由于在漫長地質(zhì)年代中的地質(zhì)作用往往并不是單一的，不同成因的沉積物按時間順序交替沉積，從而造成土的成因類型復雜化。通常工程所涉及到的土，主要有下列各種基本成因類型。（1）殘積土殘積土是巖石完全風化后殘留在原地的土。殘積土在形成的初期，上部的顆粒較細、下部顆粒粗大，但由于后期雨水或雪水的淋濾作用，細小碎屑被帶走，形成雜亂的堆積物。土顆粒的粗細取決于母巖的巖性，可以是粗大的巖塊，也可能是細小的碎屑。由于未經(jīng)過搬運，其顆粒具有明顯的棱角狀，無分選，無層理。殘積土的物質(zhì)成分與母巖的巖性密切相關。物理風化作用形成的殘積土主要由母巖碎屑或礦物碎屑組成，化學風化作用形成的殘積土除含母巖成分外，還含有一些次生礦物。如花崗巖殘積土中，長石常分解成黏土礦物，石英常破碎成細砂；而石灰?guī)r殘積土則往往形成為紅黏土。殘積土的厚度取決于它的殘積條件：在山丘頂部常被侵蝕而厚度較小，山谷低洼處則厚度較大，山坡上往往是粗大的巖塊。由于山區(qū)原始地形變化較大和巖石風化程度的差異，往往在很小的范圍內(nèi)，土的厚度變化很大。殘積土具有較大的孔隙度，一般透水性較強，堆積在低洼地段的殘積土常有上層滯水出現(xiàn)。（2）坡積土坡積土是山坡上方的風化碎屑物質(zhì)在流水或重力作用下運移到斜坡下方或山麓處堆積形成的土。坡積土的顆粒一般具有棱角，但由于經(jīng)過一段距離的搬運，往往成為亞角形；由于未經(jīng)過良好的分選作用，細小或粗大的碎塊往往夾雜在一起。在重力和流水的作用下，比較粗大的顆粒一般堆積在緊靠斜坡的部位，而細小的顆粒則分布在離開斜坡稍遠的地方。坡積土中一般見不到層理，但偶爾也有局部的不太清晰的層理。新近堆積的坡積土常具垂直的孔隙，結構比較疏松，一般具有較高的壓縮性，在水中易崩解。坡積土的物質(zhì)成分多種多樣，與高處的巖性組成有直接關系。坡積土的厚度變化較大，從幾厘米到一二十米。在斜坡較陡的地段厚度較薄，在坡腳地段堆積較厚。一般當斜坡的坡度愈陡，坡腳處坡積土的范圍愈大。坡積土中的地下水一般屬于潛水，在坡積土堆積較復雜的地區(qū)，有時也形成上層滯水。（3）洪積土洪積土是山區(qū)高地上的碎屑物質(zhì)由暫時性洪流攜帶至溝口或溝口外平緩地帶堆積形成的土。洪積土的顆粒具有一定的分選性：離山區(qū)或高地較近的地方，洪積土的顆粒粗大，碎塊多呈亞角形；離山區(qū)或高地較遠的地方，洪積土的顆粒逐漸變細，顆粒形狀由亞角形逐漸變成亞圓形或圓形；在離山區(qū)或高地更遠的地方，洪積土中則往往有淤泥等細顆粒土的分布。由于每次暫時性水流的搬運能力不等，在粗大顆粒的孔隙中往往填充了細小顆粒，而在細小顆粒層中有時會出現(xiàn)粗大的顆粒，粗細顆粒間沒有明顯的分界線。洪積土具有比較明顯的層理，離山區(qū)或高地近的地方，層理紊亂，往往表現(xiàn)為交錯層理；離山區(qū)或高地遠的地方，層理逐漸清晰，一般表現(xiàn)為水平層理或湍流層的交錯層理。洪積土的厚度通常是離山區(qū)或高地近的地方厚度大、遠的地方厚度小，在小范圍內(nèi)的厚度變化不大。洪積土中的地下水一般屬于潛水，由山區(qū)或高地前緣向平原補給。近山區(qū)或高地前緣帶的地勢較高，潛水埋藏深；離山區(qū)或高地較遠地帶的地勢較低，潛水埋藏淺； 局部低洼地段，潛水可能溢出地表。（4）沖積土沖積土是碎屑物質(zhì)經(jīng)河流搬運后在河谷地勢較平緩地帶或河口地帶沉積形成的土。沖積土根據(jù)其成因條件可分為山區(qū)河谷沖積土、平原河谷沖積土和三角洲沖積土。1）山區(qū)河谷沖積土 主要由卵石、碎石等粗顆粒組成，分選性較差，顆粒大小不同的礫石相互混雜，組成水平排列的透鏡體或不規(guī)則的夾層，厚度一般不大。通常，山區(qū)河谷沖積土顆粒粗大，但由于河流側向侵蝕的結果也帶來了大量的細小顆粒，特別是當河流兩旁有許多沖溝支岔時，這些沖溝支岔所帶來的細小顆粒往往和河流沖積的粗大顆粒交錯堆積在一起。2）平原河谷沖積土 河流上游的沖積土一般顆粒粗大，向下游逐漸變細。沖積層一般呈條帶狀，常具有水平層理，有時也呈流水層或湍流層的交錯層理。在每一個小層中，土的成分比較均勻，具有極為良好的分選性。沖積土的顆粒形狀一般為亞圓形或圓形，搬運的距離愈長，顆粒的渾圓度越好。平原河谷沖積土中的地下水一般為潛水，通常由高階地補給低階地，由河漫灘補給河水。平原河谷沖積土可進一步分為河床沖積土、河漫灘沖積土、牛軛湖沖積土和階地沖積土。河床沖積土多由磨圓度較好的漂石、卵石、圓礫和各種砂土組成，以透鏡體、斜層理和交錯層理為主。河漫灘沖積土主要成分為細砂、粉土和黏性土，與下伏河床沖積土構成上細下粗的二元結構，具斜層理和交錯層理。牛軛湖沖積土系洪水期間溢洪所形成，其底部常以河床沖積土為墊層，頂部常以河漫灘沖積土的細砂或黏性土直接覆蓋在原來已形成的泥炭或淤泥層上。階地沖積土系河流下切后由河漫灘堆積物演變而成，上部以黏性土、粉土和砂土為主，下部為卵石、圓礫層，具二元結構。3）三角洲沖積土 經(jīng)河流搬運的大量細小碎屑物質(zhì)在河流入海或入湖處沉積形成的土。三角洲沖積土形成于河流與海洋或湖泊相互作用的復雜沉積環(huán)境，是多種沉積相共存且成分復雜的沉積復合體。一般分為三部分：頂積層，是三角洲的陸上沉積部分，為沖積、湖泊堆積、沼澤堆積的交互沉積，以砂土、粉土為主，夾黏土、淤泥和泥炭等，具明顯的水平層理或交錯層理；前積層，是水下三角洲斜坡部分的堆積，為河、海（湖）交互沉積，以粉砂、粉土為主，具薄斜層理和波狀層理，分選性較好，常見黏土夾層；底積層，是三角洲前緣斜坡的坡腳及前方的海（湖）底沉積物，系由河流搬運來的黏粒懸浮物、膠體溶液沉積而成，以淤泥和黏土為主，具水平層理，河海三角洲底積層富含海相生物化石。三角洲沖積土的厚度大、分布面積廣，土中的顆粒較細小且含量大，常有淤泥分布，土呈飽和狀態(tài)。三角洲沖積土的頂部經(jīng)過長期的壓實和干燥，多形成所謂硬殼層。三角洲沖積土中的地下水一般為潛水，埋藏比較淺。（5）湖泊堆積土湖泊堆積土是由于湖泊地質(zhì)作用，包括物理作用、化學作用或生物化學作用，在湖盆內(nèi)沉積形成的土。與其它陸相沉積土相比，湖泊堆積土一般顆粒細小，分選性和磨圓度均較好。以水平層理為主，層理比較清晰、規(guī)則，可見很薄的水平層理。原始產(chǎn)狀自湖岸向湖心略微傾斜，厚度較穩(wěn)定。一般湖岸沉積物的顆粒相對較粗些，常具斜層理，厚度較??；湖心沉積物的顆粒較細，具水平層理，厚度較大。湖泊堆積土中淤泥和泥炭分布廣、厚度大，湖相黏土常具淤泥的特性，靈敏度很高。湖泊堆積土可分為淡水湖堆積土和咸水湖堆積土。淡水湖堆積土以碎屑沉積為主，也有化學沉積和生物化學沉積，含碳酸鹽、鐵質(zhì)、錳質(zhì)、鋁質(zhì)、磷質(zhì)等化學沉積物和泥炭、淤泥、硅藻土等生物化學沉積物，一般不含易溶鹽類礦物。咸水湖堆積土含有大量易溶鹽類礦物，包括碳酸鹽、硫酸鹽和鹵鹽等化學沉積物，不含生物沉積，缺乏有機質(zhì)。（6）沼澤堆積土沼澤堆積土是在地表水聚集或地下水出露的洼地內(nèi)，由植物死亡后腐爛分解的殘雜物與泥砂物質(zhì)混合堆積形成的土。沼澤堆積土的主要成分為泥炭等有機生成物，呈黑褐或深褐色，有時也含有少量黏土和細砂，具水平層理。泥炭的性質(zhì)和含水量關系密切，干燥壓密的泥炭較堅硬，濕的泥炭壓縮性較高。泥炭是尚未完全分解的有機物，尚需考慮今后繼續(xù)分解的可能性。沼澤堆積土常與湖泊堆積土、河流沉積土及海洋沉積土等共生，分布于湖濱平原、河流泛濫平原、河流三角洲及海濱平原。（7）濱海堆積土濱海堆積土是在海洋中靠近海岸的、海水深度不超過20m的、經(jīng)常受海潮漲落作用影響的狹長地帶堆積的土。濱海堆積土的分選性較好，顆粒大小由陸地向海洋方向自粗而細有規(guī)律地變化。由于海浪不斷地沖蝕, 顆粒形狀滾成了圓形，磨圓度極好。由于海水動蕩不已，且常常露出水面，故常有波痕、泥裂、交錯紋、雨痕等。濱海堆積土的分布寬度與海域的原始地形、波浪及岸流的力量大小等有關，其寬度最大可達數(shù)公里。濱海堆積土由于經(jīng)常受波浪的作用，化學作用和生物化學作用一般不太容易進行，主要是風化碎屑物的機械堆積作用。濱海堆積土的堆積條件可分為：陡岸堆積，由陡岸懸崖上崩塌的巖塊和海浪沖來的卵石、圓礫等組成，以粗大顆粒為主。若陡岸下海水較深，則往往有淤泥和砂礫的混合堆積物；海灘堆積，堆積物一般較有規(guī)律性，靠陸地邊緣以卵石、圓礫、粗砂為主，往海域方向逐漸變?yōu)檩^細的顆粒，由砂、淤泥混砂等漸變?yōu)橛倌啵粸a湖堆積，一般以淤泥堆積為主，也有化學堆積作用。濱海堆積土的成分較復雜，含有卵石、圓礫、砂、淤泥及生物貝殼等。在靠近河流入海處，濱海堆積土中常夾有成分不同的河流沖積物。如很陡的山地河流流入海洋時，可攜帶大量的風化巖塊或卵石；而水流平緩的河流一般則攜帶大量的泥砂。這種河流堆積物往往破壞了濱海堆積土原有的分布規(guī)律。（8）冰積土冰積土是由于冰川活動或冰川融化后的冰下水活動堆積而成的土。冰積土根據(jù)其成因條件，可分為冰磧堆積土、冰水堆積土和冰磧湖堆積土。1）冰磧堆積土 冰川所攜帶的碎屑物在冰川融化后直接堆積而成、未經(jīng)流水的沖刷或搬運的土。冰磧堆積土無分選性，雜亂而不具層理，粒度相差十分懸殊，巨大的巖塊和細小的砂、礫混合堆積在一起，具有極大的不均勻性。冰川在搬運過程中，巖塊凍結在一起，相互間沒有摩擦作用，因此冰磧堆積土中，巖塊仍保留尖銳的棱角。冰川兩側及底部的巖塊，由于和谷底或谷壁的摩擦，常存在擦痕。2）冰水堆積土 由冰川局部融化后的冰下水所攜帶的碎屑物沉積而成。以砂粒為主，夾雜少量礫石、黏土，具一定分選性，礫石有一定磨圓度，具斜層理。常是地下水的良好含水層。3）冰磧湖堆積土 由于冰川刨蝕或冰磧堵塞等原因形成凹地積水而成冰磧湖，冰水搬運的物質(zhì)在冰磧湖中沉積，形成冰磧湖堆積土。冰磧湖堆積土具有粗細顆粒交替沉積的特征，夏季沉積淺色的砂層，冬季沉積深色的黏土層，其層理極薄，稱為紋泥或季候泥，一深一淺代表一個年層。冰積土的厚度不穩(wěn)定，取決于冰川的形態(tài)和規(guī)模。一般山區(qū)冰積土的厚度不大，且不連成一片。（9）風積土風積土是巖石的風化碎屑物質(zhì)經(jīng)風力搬運至異地降落堆積形成的土。風積土的分選性良好，是陸相沉積土中分選性最好的土類之一。風積土中常見的為風積砂和風積黃土。1）風積砂 各種成因的砂，再經(jīng)過風力的搬運，均可形成風積砂。風積砂的來源很廣，也可由巖石受到吹蝕作用而直接形成。風積砂常具弧形斜層理。2）風積黃土 各種成因的粉土顆粒，經(jīng)過風的吹揚，搬運到比砂更遠的地方堆積而成。風積黃土一般不具層理，具有大孔性和垂直節(jié)理。（10）人工填土人工填土是由于