第六章不良地質(zhì)現(xiàn)象的工程地質(zhì)問題§6.1

風化作用風化作用(weathering)：

在地表條件下，自然界的巖石受大氣、水、生物等因素影響，在原地發(fā)生機械崩解或化學分解，形成松散堆積物的過程。風化作用類型：物理風化化學風化生物風化1）物理風化(physicalweathering)冰劈作用—凍結與融化鹽類結晶脹裂作用—結晶與潮解剝離作用—熱脹與冷縮在地表或接近地表條件下，巖石、礦物在原地發(fā)生機械破碎而不改變其化學成分的過程。剝離作用球狀風化花崗巖球狀風化2)化學風化(chemicalweathering)水化作用：水分子進入吸水礦物的結晶格架中。氧化作用：低價化合物變?yōu)楦邇r。水解作用：礦物與水作用后形成氫氧化物。硅酸鹽礦物主要通過此方式破壞。碳酸化作用：水中含有CO2時使水解作用加劇。溶解作用：可溶性巖石被水溶解。3）生物風化(biologicalweathering)生物物理風化---根劈作用生物化學風化---遺體新陳代謝產(chǎn)生有機酸影響巖石風化的因素：巖性地質(zhì)構造氣候地形地下水物理風化的結果：破壞巖體的完整性。

化學風化的結果：改變巖石的成分。

巖體的工程性質(zhì)發(fā)生如下幾方面變化：

1、親水性變大，透水性增強。表現(xiàn)出膨脹、崩解、泥化等性質(zhì)。

2、力學強度降低，壓縮性變大風化殼垂直剖面巖石風化后的產(chǎn)物在地表形成的一個不連續(xù)的巖土層稱為風化殼(crustofweathering)。土壤殘積層半風化巖石基巖巖石風化程度劃分：《建筑地基基礎設計規(guī)范》GBJ7－89的劃分方案：強、中、微風化帶《巖土工程勘察規(guī)范》GBJ50021－94的劃分方案：全、強、弱、微風化帶巖石風化分帶的依據(jù)：顏色與光澤、礦物變異、破碎程度、強度變化和可鉆性。巖石風化程度劃分表（GBJ7－89）花崗巖全、強、中風化帶攝自三峽工程左岸永久船閘邊坡風化分帶的意義：選取工程建設基面。直接影響工程選址布局、巖土體穩(wěn)定、地基處理、施工方法和工程造價。巖石風化的治理方法:挖除防治:1)覆蓋防止風化營力入侵的材料;2)灌注膠結和防水的材料;3)整平地區(qū),加強排水;4)預留基坑高程,分段開挖,快速回填;§6.2

河流地質(zhì)作用地面流水的種類1.暫時性流水片流（坡流、面流）——面狀無槽流水

洪流2.常年性流水——河流

線狀有槽流水

片流：大氣降水落到地面后，形成的順坡成面狀展開的流水。洪流：片流集中到溝谷中形成的暫時性流水。河流：片流、洪流向溝谷中匯聚，再加上其它水源（如地下水、雪溶水）供給而形成的經(jīng)常性流水。地面流水的動能

由于重力作用形成流水的重力勢能，并不斷轉(zhuǎn)化為動能：

動能的大小跟流水的流量（M）、流速（V）成正比，流量流速越大，流水的動能越大，對地面的改造能力就越大，流水的地質(zhì)作用也就越強。

地面流水的地質(zhì)作用

現(xiàn)代地貌（高山峽谷、廣闊平原）主要是由流水地質(zhì)作用形成的，地面流水是分布最廣泛的地質(zhì)外營力，是塑造大地面貌的雕塑家。

地面流水地質(zhì)作用分為：侵蝕作用、搬運作用、沉積作用破壞

建造片流的地質(zhì)作用1.片流的洗刷作用

片流沿整個斜坡把細小的松散顆粒沖洗至斜坡下部的過程。強烈洗刷作用

嚴重水土流失（如我國黃土高原）保持水土的辦法：中斷片流保護植被、植樹造林，修梯田2.片流的堆積作用與坡積物

片流搬運的物體在坡麓堆積下來，形成坡積物。

坡積物的特點：①成分為巖屑、礦屑、砂礫或粉質(zhì)黏土，與坡上基巖密切相關。②碎屑顆粒大小混雜，棱角分明、分選性差，層理不明顯。洗刷作用坡積物洪流的地質(zhì)

作用1.洪流的沖刷作用與沖溝

洪流猛烈沖刷溝底、溝壁的巖石并使其遭受破壞，稱沖刷作用

沖刷作用將坡面凹地沖刷成兩壁陡峭的溝谷。多次沖刷兩側(cè)形成許多小沖溝，共同構成了沖溝系統(tǒng)。

當沖溝下切到地下水面時，便形成了小溪。

在降雨集中、缺少植被、土質(zhì)松散地區(qū)，如黃土區(qū)、沙漠地區(qū)，洪流的沖刷作用最顯著。2.洪流的堆積作用與洪積扇洪積物的特點：

①溝口附近堆積多，厚度大，顆粒粗大，越向外堆積越少越薄，顆粒細小，具明顯的分帶性②磨圓度差，分選性較差，可見斜層理和交錯層理。③堆積的地形是錐狀時，稱為洪積錐（沖擊錐），呈扇形時稱為洪積扇。洪積扇洪積扇河流的侵蝕作用河流的侵蝕作用——河水在河床流動中時對谷底和谷坡的剝蝕、破壞作用稱為侵蝕作用。分為底蝕(下蝕)作用和側(cè)蝕作用。河谷的組成要素：

谷底——河谷底部平坦部分,分為

河床、河漫灘和天然堤

河床——谷底最低處經(jīng)常有流水的部分。

河漫灘——洪水期被淹沒，枯水期出露的谷底部分。

谷坡——高出谷底兩側(cè)的斜坡

谷肩——谷坡上部的轉(zhuǎn)折處。

坡麓——谷坡與谷底之間的轉(zhuǎn)折處。

河谷的構成與河床縱剖面形態(tài)階地階地谷坡天然堤河漫灘河漫灘河床谷坡河谷谷肩坡麓河床河漫灘谷坡天然堤坡麓

一、河流的底蝕作用和峽谷

——河流在垂直方向上對河底的沖刷作用，稱為底蝕作用，又稱為下蝕作用。

1、峽谷急流瀑布－在河流上游，河底縱坡降大，水流速度快，底蝕作用最為強烈。加上巖石性質(zhì)構造條件的影響，常形成峽谷，急流和瀑布。河流能不能無止境的下蝕呢？2、侵蝕基準面——河流下蝕的極限。海平面是外流水系的共同侵蝕基準面。

局部侵蝕基準面

河流注入湖泊的湖面高度

支流注入主流的河面高度

3、河流的平衡剖面——河流在其形成的初期，多急流與瀑布，河流縱剖面不平滑。由于下蝕作用，河床上的突起被削去，凹坑被填平，急流和瀑布消失，河流縱剖面逐漸演變成為平滑的曲線，稱為平衡剖面。水壩的建立，能破壞河流在演化中建立起來的平衡狀態(tài)。

河流在水平方向沖蝕河岸，使岸坡不斷坍塌后退，從而加寬河谷的作用，稱為側(cè)蝕作用或旁蝕作用。1、河谷的擴寬與彎曲

側(cè)蝕作用使河谷加寬和形成河曲、蛇曲的過程二、河流的側(cè)蝕作用與曲流凹岸侵蝕，凸岸堆積2、河床的擺動與曲流的截彎取直在側(cè)蝕作用下常形成曲流和牛軛湖。牛軛湖及其形成過程

曲流“截彎取直”被廢棄的河曲兩口淤塞形成形如牛軛的湖泊曲流河和牛軛湖河流階地

1.河流階地——原生河谷的谷底，由于河流底蝕作用重新加強而相對抬升到洪水位以上，形成分布于河谷兩側(cè)、沿谷坡伸展的階梯狀地形。

①階地面——微傾斜的平臺面，代表相對穩(wěn)定時間。

②階地崖（階地斜坡）——急傾斜坡，是河流底蝕作用強烈時期的產(chǎn)物，其高度反映變化的幅度。2.階地的構成河流階地的類型

1.侵蝕階地——是由基巖構成，一般階地面較窄，沒有或零星有沖積物，階地崖較高。（圖中Ⅲ）一般形成于構造抬升的山區(qū)河谷中。

2.基座階地——階地面上為沖積物，階地崖下部可見到基巖。（圖中Ⅱ）說明河流下蝕的深度大于原生沉積物厚度。反映后期構造上升較大的特點。3.堆積階地——全部由沖積物構成，無基巖出露。（圖中Ⅰ）當多級堆積階地存在時，又可分為：(1)上迭階地——新階地沖積物重疊在老階地沖積物上面。(2)內(nèi)迭階地——新階地套在老階地內(nèi)側(cè)

(3)嵌入階地——后期的沖積物嵌入到前期的沖積物中

階地上的沖積物中常富集有比重大且硬度高的礦物，成為有用砂礦產(chǎn)。如金、金剛石等。河流階地的研究意義

1.有助于研究近代地殼升降運動以及河流地質(zhì)作用歷史。

2.為尋找沖積礦產(chǎn)和地下水提供基礎資料。

3.為工程建筑設計、施工提供地質(zhì)資料。河岸掏蝕破壞的預測和防護

河岸掏蝕破壞防護首先要確定河岸掏蝕破壞地段。這些地段通常是正處于向?qū)挾劝l(fā)展時期，并且河岸是由松軟土層構成，這樣，在河曲的凹岸最容易遭受沖刷。如果在凹岸一些地段出現(xiàn)直立的高陡邊坡，而且近洪水面附近出現(xiàn)有掏蝕洞穴，則此凹岸段為掏蝕和沖刷地段。此時要取土樣確定其允許不沖刷流速，以便將它與該地段的實際流速相對比。此外還要進行訪問或?qū)嶋H觀測，以確定河岸掏蝕范圍、河流平水位和高水位、河岸破壞和后退的速度，預測河岸掏蝕對鄰近建筑物和構筑物的威脅性。所收集到的資料都應標識于工程地質(zhì)圖上。

對河岸掏蝕破壞地段的