地表地質(zhì)作用課件

地表地質(zhì)作用§6～1風(fēng)化作用基本概念

堅(jiān)硬巖石－出露地表－太陽(yáng)輻射－水圈、大氣圈、生物圈－發(fā)生變化－緩慢－逐漸崩解、分離為巖屑或土層——巖石的變化（物理、化學(xué)性質(zhì)），稱為風(fēng)化——風(fēng)化作用風(fēng)化殼－松散巖屑和土層—?dú)埛e土（殘留在原地）—風(fēng)化巖（保留原巖結(jié)構(gòu)和構(gòu)造）§6～1風(fēng)化作用風(fēng)化作用的類型

1、物理風(fēng)化溫度變化、孔隙中水的凍融及鹽類結(jié)晶使巖石機(jī)械崩解的過(guò)程。巖石：完整固結(jié)→松散破壞、孔隙度和表面積加大熱力風(fēng)化太陽(yáng)輻射、晝夜和季節(jié)性變化，氣溫地表溫度變化巖石表層，熱脹—壓應(yīng)力，冷縮—拉應(yīng)力→裂縫、剝落§6～1風(fēng)化作用風(fēng)化作用的類型

1、物理風(fēng)化凍融風(fēng)化孔隙或裂隙中的水→結(jié)冰，體積膨脹（約9％）壓應(yīng)力（200mPa），裂縫加寬、加深；冰融化，滲入更深，再結(jié)冰——冰劈作用

§6～1風(fēng)化作用風(fēng)化作用的類型

2、化學(xué)風(fēng)化巖石與水、水溶液和空氣中的氧與二氧化碳的化學(xué)作用使巖石的裂隙加大、孔隙增多，破壞巖石的結(jié)構(gòu)和成分，變成土層化學(xué)風(fēng)化的方式有溶解作用：礦物被水溶解，流失水化作用礦物與水結(jié)合成含水礦物如：硬石膏水化成石膏

CaSO4＋2H2O→CaSO42H2O§6～1風(fēng)化作用風(fēng)化作用的類型

2、化學(xué)風(fēng)化水解作用礦物遇水分解→其它礦物碳酸化作用水中的CO2→與礦物中Na、K、Ca等金屬離子反應(yīng)變成碳酸鹽→隨水遷移氧化作用黃鐵礦氧化褐鐵礦磁鐵礦氧化褐鐵礦§6～1風(fēng)化作用風(fēng)化作用的類型

3、生物風(fēng)化指生物在其生長(zhǎng)和分解過(guò)程中，直接或間接地對(duì)巖石所起的物理化學(xué)風(fēng)化作用生物的物理風(fēng)化：巖石裂縫中的植物，動(dòng)物挖洞生物的化學(xué)風(fēng)化：生物新陳代謝——吸取養(yǎng)分、分泌化合物——破壞作用§6～1風(fēng)化作用風(fēng)化作用的類型

4、風(fēng)化作用類型之間的相互關(guān)系物理風(fēng)化與化學(xué)風(fēng)化緊密聯(lián)系物理風(fēng)化是化學(xué)風(fēng)化的前驅(qū)和必要條件化學(xué)風(fēng)化是物理風(fēng)化的繼續(xù)和深入——物理風(fēng)化→細(xì)砂—中砂（0.02mm）

化學(xué)風(fēng)化→更細(xì)小§6～1風(fēng)化作用影響風(fēng)化作用的因素

1、氣候因素溫度、雨量變化及生物狀況2、地形因素不同地形條件（高度、坡度、切割程度）影響風(fēng)化的強(qiáng)度、深度和風(fēng)化物的厚度、分布山區(qū)平原3、地質(zhì)因素巖石的礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造影響風(fēng)化的速度和風(fēng)化階段巖石礦物的抗風(fēng)化能力巖石的結(jié)構(gòu)巖石的構(gòu)造表6.1§6～1風(fēng)化作用巖石風(fēng)化的勘查評(píng)價(jià)與防治

1、風(fēng)化作用的工程意義巖石物理、化學(xué)性質(zhì)改變巖石的抗壓、抗剪強(qiáng)度降低地基承載力降低、邊坡穩(wěn)定性降低2、巖石風(fēng)化的勘查與評(píng)價(jià)調(diào)查內(nèi)容：查明風(fēng)化程度查明風(fēng)化厚度和分布查明風(fēng)化速度和引起風(fēng)化的主要因素對(duì)風(fēng)化層的劃分——成分分析表6.2§6～1風(fēng)化作用巖石風(fēng)化的勘查評(píng)價(jià)與防治

3、巖石風(fēng)化的防治挖除法抹面法膠結(jié)灌漿法排水法§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

1、河流水動(dòng)力學(xué)特征河水水流的紊流特征河水水流一般處于紊流狀態(tài)，渦流，各股流束的流速不同，具有脈動(dòng)特征觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：河水平均流速在接近水面處最大，向河底、岸壁遞減圖示§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

1、河流水動(dòng)力學(xué)特征河水水流的紊流特征水流脈動(dòng)特性：水流每點(diǎn)的瞬時(shí)流速，方向和大小不斷變化流速較大、底床糙凸時(shí)，易產(chǎn)生漩渦流增強(qiáng)水流的沖刷能力§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

1、河流水動(dòng)力學(xué)特征橫向環(huán)流與螺旋流水流沿河槽運(yùn)動(dòng)，水流方向取決于槽線方向槽線的曲折和斷面形態(tài)的改變，使水流內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生環(huán)流的原因很多a、 彎道離心力引起b、 地球自轉(zhuǎn)影響與漩渦比，橫向環(huán)流規(guī)模較大，穩(wěn)定圖示§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

2、河流的侵蝕作用——地表泥沙被水流帶走如圖突起于河床中巖體，高h(yuǎn)、寬b、長(zhǎng)l動(dòng)水壓力p：其中K－形狀系數(shù)水流作用面積F＝hl；圓形顆粒F＝p與水流速v平方成正比§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

2、河流的侵蝕作用動(dòng)水壓力在滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力τ：巖石抗剪強(qiáng)度（庫(kù)侖定律）τ<τf巖體不破壞，流速小τ=τf

巖體極限平衡狀態(tài)，極限流速τ>τf

巖體破壞，流速超過(guò)極限流速§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

2、河流的侵蝕作用則極限流速vcr可求：對(duì)于整體巖石，內(nèi)聚力（C）很大，一般達(dá)不到§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

3、水流的搬運(yùn)作用水流對(duì)固體物質(zhì)搬運(yùn)有兩種方式：水流使砂、礫沿河床底推移細(xì)小物質(zhì)懸浮于水、懸移直徑d的砂礫，所受動(dòng)水壓力為：泥沙阻力：T=fWF－滾動(dòng)摩擦系數(shù)W－顆粒有效重量§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積

3、水流的搬運(yùn)作用P＝T時(shí)，極限平衡狀態(tài)，則泥沙被推移的臨界流速：經(jīng)驗(yàn)公式：4、水流的沉積作用河流流速低于推移臨界流速時(shí)，泥沙便沉積§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流地貌

1、河漫灘——靠近主槽、洪水時(shí)淹沒(méi)、平水時(shí)出露的灘地牛軛湖及相沉積物圖示§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流地貌

2、河流階地——河谷中沿河分布的階梯狀地形，這些階地的平坦頂面與河流的作用有著直接的關(guān)系。階地的形態(tài)特征階地實(shí)際上就是被遺棄的老河漫灘階地面和階地斜坡階地有時(shí)往往不止一級(jí)，而是有好幾級(jí)。圖示§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

階地的形成§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流地貌

2、河流階地階地的類型侵蝕階地：由基巖構(gòu)成，其上很少有河流沖積物覆蓋。堆積階地：在河流中下游最為常見(jiàn)，階地全由河流沉積物組成?；A地：兩種物質(zhì)組成，上部為河流的沉積物，下部是基巖。圖示§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流侵蝕、淤積作用的防治

1、凹岸的坍塌和凸岸的淤漲坍岸的成因分析水流作用土體強(qiáng)度減弱和風(fēng)化水流直接作用于河岸水流沖刷坡腳§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流侵蝕、淤積作用的防治

1、凹岸的坍塌和凸岸的淤漲各類土質(zhì)河岸的坍岸情況1）無(wú)粘性土的河岸2）粘性土的河岸A圓弧滑動(dòng)B淺層滑動(dòng)C平面滑動(dòng)圖示§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流侵蝕、淤積作用的防治

1、凹岸的坍塌和凸岸的淤漲各類土質(zhì)河岸的坍岸情況3）彎曲河段的二元結(jié)構(gòu)A圓弧滑動(dòng)B平面滑動(dòng)C坍落凹岸的坍塌與凸岸的淤漲圖示一圖示二§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流侵蝕、淤積作用的防治

2、河流侵蝕、淤積作用的治理1）不同類型河床主流線與崩岸位置§6～2河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用

河流侵蝕、淤積作用的防治

2、河流侵蝕、淤積作用的治理2）防護(hù)措施護(hù)岸工程直接加固岸坡－植樹(shù)、種草護(hù)岸約束河流順壩和丁壩約束水流，防止淤積圖示一圖示二砌石護(hù)坡與拋石護(hù)坡§6～3巖溶（喀斯特）作用

基本概念與研究意義

喀斯特（Karst）—碳酸鹽巖地形

地貌與水文現(xiàn)象凡是以地下水為主、地表水為輔，以化學(xué)過(guò)程（溶解和沉淀）為主、機(jī)械過(guò)程（流水侵蝕和沉積、重力崩塌和堆積）為輔的對(duì)可溶性巖石的破壞和改造作用都叫巖溶作用巖溶地貌－巖溶作用造成的地表形態(tài)和地下形態(tài)巖溶－巖溶作用及其所產(chǎn)生的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象§6～3巖溶（喀斯特）作用

基本概念與研究意義

桂林山水、云南石林我國(guó)國(guó)土面積13.5%為石灰?guī)r危害：地下洞穴水庫(kù)－防止?jié)B漏隧道和礦井－涌水鐵路、橋梁、廠房－地基塌陷§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶作用的基本條件

水與巖石之間巖石－可溶透水水－溶蝕力流動(dòng)1、巖石的可溶性取決于巖石的成分和結(jié)構(gòu)成分：巖石的礦物成分和化學(xué)成分結(jié)構(gòu)：顆粒大小、形狀和排列及膠結(jié)物的性質(zhì)§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶作用的基本條件

1、巖石的可溶性（按巖石成分）可溶性巖石分三種：碳酸鹽類巖石（石灰?guī)r、白云巖、硅質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r）；硫酸鹽類巖石（石膏、芒硝）；鹵鹽類巖石（石鹽和鉀鹽）。按溶解度：鹵鹽>硫酸鹽>碳酸但碳酸鹽類巖石分布廣，巖體大，故碳酸鹽類巖石中的巖溶有普遍性§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶作用的基本條件

1、巖石的可溶性（礦物成分）碳酸鹽類巖石成分：方解石CaCO3、白云石（Ca、Mg）CO3，其次SiO2、Fe2O3、Al2O3及粘性土石灰?guī)r－方解石白云巖－白云石碳酸鹽類巖石的結(jié)構(gòu)影響－原生孔隙的大小、多少§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶作用的基本條件

2、巖石的透水性取決于巖石的裂隙度和孔隙度3、水的溶蝕性純水溶蝕性弱，含有CO2－較強(qiáng)的溶蝕性－溶解CaCO34、水的流動(dòng)性CaCO3飽和，喪失溶解力流動(dòng)，水量、氣溫、氣壓變化，成不飽和溶液§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶地貌1、地表巖溶地貌1）石芽與溶溝地表水沿坡面上節(jié)理裂隙流動(dòng)，溶蝕、沖蝕形成溶溝和石芽石芽有裸露，也有埋藏石林－非常高大的石芽2）漏斗是呈碗碟狀或倒錐狀的洼地圖示一圖示二§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶地貌1、地表巖溶地貌3）豎井塌陷漏斗4）落水洞地表水流入地下的進(jìn)口溶蝕作用外，機(jī)械侵蝕作用（大量地表水）圖示§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶地貌1、地表巖溶地貌5）溶蝕洼地盆狀洼地，附生漏斗6）坡立谷寬廣而平坦的巖溶谷地7）干谷和盲谷干谷－沒(méi)有水的一段河谷盲谷－向前沒(méi)有道路的河谷圖示§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶地貌2、地下巖溶地貌1）溶洞地下水沿可溶性巖體的各種構(gòu)造面（層面、節(jié)理面或斷層面），特別是各構(gòu)造面交叉處，逐漸溶蝕河侵蝕而開(kāi)拓出的地下洞室。地下孔洞較小時(shí)，地下水運(yùn)動(dòng)慢，溶蝕地下孔洞擴(kuò)大時(shí)，地下水運(yùn)動(dòng)加快，還產(chǎn)生機(jī)械侵蝕作用，洞迅速擴(kuò)大2）地下河巖溶地區(qū)，具自由水面的地下水流稱為地下河。圖示§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶地貌3、巖溶地貌組合各種巖溶地貌其發(fā)育過(guò)程中有成因上的聯(lián)系。地表巖溶地貌與地下巖溶地貌密切相關(guān)，從地表巖溶地貌了解地下巖溶地貌1）落水洞、豎井、地下通道組合2）干谷和暗河組合3）塌陷與地下巖洞組合§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶地貌3、巖溶地貌組合4）溶洞與地下通道組合溶洞是地下通道組合的進(jìn)出口5）溶洞與階地組合溶洞非巖溶區(qū)形成階地6）分水嶺風(fēng)口與溶洞組合分水嶺地帶的風(fēng)口常與山坡上的溶洞處于同一高程§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶區(qū)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題

建筑場(chǎng)地與地基地質(zhì)條件惡化1、地基穩(wěn)定性及塌陷問(wèn)題石芽溶溝、地下洞穴（巖洞）、土洞地基類型：1）石芽地基不均勻沉降和建筑物的穩(wěn)定性§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶區(qū)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題

1、地基穩(wěn)定性及塌陷問(wèn)題2）溶洞地基溶洞的規(guī)模、埋深及充填情況溶洞頂板安全厚度洞頂完整的溶洞厚跨比法確定

h/L>0.5§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶區(qū)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題

1、地基穩(wěn)定性及塌陷問(wèn)題2）溶洞地基頂板不完整、洞頂塌陷的溶洞坍塌堵塞計(jì)算法

H=Ho/（K-1）松散系數(shù)K石灰?guī)r1.2粘土1.05溶洞頂板不完整，裂隙、節(jié)理發(fā)育梁板計(jì)算§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶區(qū)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題

1、地基穩(wěn)定性及塌陷問(wèn)題3）土洞地基首要措施：治水處理：

土洞埋深淺時(shí)，挖填和梁板跨越；

洞直徑小，深埋，不處理洞體，梁板跨越；

洞直徑大，深埋，灌砂（砂礫）、碎石混凝土圖示§6～3巖溶（喀斯特）作用

巖溶區(qū)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題

2、滲漏和突水問(wèn)題庫(kù)區(qū)選擇滲漏處理：堵（堵落水洞）、鋪（鋪蓋粘土層）、截（筑截水墻）、圍（在落水洞四周建圍墻）、引（引入庫(kù)內(nèi)或?qū)С鰩?kù)外）等突水處理：疏導(dǎo)、排水管、排水溝§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

斜坡和邊坡地質(zhì)作用的類型

1、概念斜坡：自然作用造成表面向一個(gè)方向傾斜邊坡：人為作用造成表面向一個(gè)方向傾斜組成要素：1）斜坡和邊坡本身2）坡緣3）坡腳圖示§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

斜坡和邊坡地質(zhì)作用的類型

1、概念斜坡高度H、斜坡平距B坡地上一點(diǎn)的坡度坡地平均坡度邊坡坡度較大、斷面規(guī)則自然斜坡非常復(fù)雜，形態(tài)不規(guī)則，坡度不一圖示§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

斜坡和邊坡地質(zhì)作用的類型

2、斜坡運(yùn)動(dòng)的分類1）崩落陡坡或懸崖上的塊體沿著沒(méi)有或幾乎沒(méi)有剪切位移的面分離、自由跌落、崩塌、彈跳或翻滾的現(xiàn)象。2）倒塌塊體由于重力或鄰近塊體作用力的影響，或由于裂縫中流體的影響，繞著塊體下端或塊體以下的某個(gè)支點(diǎn)向前翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象?！?～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

斜坡和邊坡地質(zhì)作用的類型

2、斜坡運(yùn)動(dòng)的分類3）滑動(dòng)由于剪應(yīng)變和位移造成的一種運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)面的滑動(dòng)分兩類：旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)－破裂面的形狀受斷層、節(jié)理、層理等不連續(xù)面影響。平移滑動(dòng)－受軟弱面（斷層、節(jié)理、層理等）控制§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

斜坡和邊坡地質(zhì)作用的類型

2、斜坡運(yùn)動(dòng)的分類4）擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)側(cè)向延伸（擴(kuò)展），伴隨有剪切裂隙和拉伸裂隙5）流動(dòng)巖土體在空間上的連續(xù)變形6）復(fù)合移動(dòng)上述主要類型的組合：滑動(dòng)體的不同部分之內(nèi)組合滑動(dòng)的不同階段組合§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

滑坡及其工程地質(zhì)勘測(cè)

1、滑坡的特征滑坡是斜坡上土體、巖體或其它碎屑堆積物沿一定的滑動(dòng)面作整體下滑的現(xiàn)象特征及術(shù)語(yǔ)：1）滑坡體2）滑動(dòng)面和滑動(dòng)帶滑動(dòng)面－滑坡體沿不動(dòng)體下滑的分界面滑動(dòng)帶－滑動(dòng)面上部受滑動(dòng)揉褶的地帶§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

滑坡及其工程地質(zhì)勘測(cè)

1、滑坡的特征特征及術(shù)語(yǔ)：3）滑坡壁和滑坡臺(tái)階60o～80o4）滑坡舌和滑坡鼓丘5）滑坡裂縫

環(huán)狀張拉裂隙

剪切裂隙

鼓狀裂隙

羽狀裂隙圖6.22§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

滑坡及其工程地質(zhì)勘測(cè)

2、影響滑坡的因素1）巖性滑坡現(xiàn)象（主要發(fā)生在）松散堆積層：（巖性）與粘性土有關(guān)蒙脫石、伊犁石等礦物（較少）基巖滑坡：遇水易軟化巖石（千枚巖、頁(yè)巖、泥灰?guī)r等）2）構(gòu)造一是與軟弱結(jié)構(gòu)面有關(guān)（層面、節(jié)理面、斷層面等）二是與上部透水層和下部不透水層的構(gòu)成特性有關(guān)§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

滑坡及其工程地質(zhì)勘測(cè)

2、影響滑坡的因素3）地貌臨空面、坡度、坡地基部受沖刷4）氣候降水、溫度增加坡體的重量雨水潤(rùn)滑作用融凍§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

滑坡及其工程地質(zhì)勘測(cè)

2、影響滑坡的因素5）地下水包含地下水的巖體軟弱面發(fā)生滑坡，地下水影響以上各條6）地震松動(dòng)斜坡巖土體的結(jié)構(gòu)、造成破裂面，引起軟弱面錯(cuò)動(dòng)7）人為因素人工切坡過(guò)陡、爆破施工、斜坡上建筑等§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用

滑坡及其工程地質(zhì)勘測(cè)

3、 滑坡的發(fā)展階段分三個(gè)階段1）蠕動(dòng)變形階段斜坡一部分τf<τ→剪切變形→微小滑動(dòng)→逐漸發(fā)展→各種裂縫→坡腳土層受擠壓、潮濕→滑動(dòng)面基本形成

蠕動(dòng)時(shí)間：數(shù)年、幾天§6～4斜坡與邊坡地質(zhì)作用