石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質(zhì)西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目三地表水的地質(zhì)作用任務一風化作用本次授課目的和要求：理解風化作用的類型；熟悉巖石風化程度的劃分，掌握風化的產(chǎn)物的特征。新課的重點和難點：重點風化作用類型，風化程度分級；難點：風化作用的產(chǎn)物產(chǎn)物特征。課外作業(yè)：查閱觀察周圍的風化現(xiàn)象，了解風化產(chǎn)物與工程的關系。本課小結與改進措施當巖石處在風化它的環(huán)境條件下時，它是很穩(wěn)定的，但一旦條件發(fā)生的變化，為了在新的條件下達到平衡，巖石必然發(fā)生相應的變化。而這種變化是地質(zhì)時間，肉眼難以觀察到變化過程，只能觀察結果，因此因培養(yǎng)學生認識事物的方法，結合化學知識講解易于理解。宓榮三引言地表水的地質(zhì)作用巖石風化、斜坡滑動與崩塌、河流的侵蝕與堆積、巖溶、地震等，這些地質(zhì)現(xiàn)象可能會對工程的安全和使用起到不同程度的不良影響，甚至危害甚大，因而稱這些地質(zhì)現(xiàn)象為不良地質(zhì)現(xiàn)象。

……………一、風化作用的意義

1.

風化：位于地殼表面或接近于地面的巖石經(jīng)受著風、電、大氣降水和溫度等大氣營力以及生物活動等因素的影響，巖石會發(fā)生破碎或成分變化，這種變化的過程稱為風化。2.風化作用的結果：●導致巖石的強度和穩(wěn)定性降低，對工程建筑條件起著不良的影響;●促進滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象的形成和發(fā)展。3.

風化營力：引起風化作用發(fā)生的風化因素統(tǒng)稱為風化營力。

二、風化作用類型二、風化作用類型按風化營力的不同，風化作用可分為三大類型：

物理風化作用

化學風化作用

生物風化作用●溫度變化是引起巖石物理風化作用的●溫度變化是引起巖石物理風化作用的最主要因素。因為：（1）由于溫度的變化產(chǎn)生溫差，溫差可促使巖石膨脹和收縮交替地進行，久之則引起巖石破裂。

（2）巖石本身的某些性質(zhì)，如巖石的顏色、礦物成分和礦物顆粒的大小等對于溫度變化的感應程度是不同的。（一）物理風化作用

物理風化作用：是指巖石在風化營力的影響下，產(chǎn)生一種單純的機械破壞作用。

特點：破壞后巖石的化學成分不改變，只是巖石發(fā)生崩解、破碎、形成巖屑，巖石由堅硬變疏松。

引起巖石物理風化作用的因素：主要是溫度變化和巖石裂隙中水分的凍結。

●●水的凍結在嚴寒地區(qū)和高山接近雪線地區(qū)經(jīng)常發(fā)生。當氣溫到0℃或以下時，在巖石裂隙中的水，就產(chǎn)生冰凍現(xiàn)象。水由液態(tài)變成固態(tài)時，體積膨脹約9％，對裂隙兩壁產(chǎn)生很大的膨脹壓力，起到楔子的作用，稱為“冰劈”。二）化學風化作用

化學風化作用：是指巖石在水和各種水溶液的化學作用和有機體的生物化學作用下所引起的破壞過程。

特點：不僅破碎了巖石，而且改變了化學成分，產(chǎn)生了新的礦物，直到適應新的化學環(huán)境為止。

化學風化作用類型：水化作用、氧化作用、水解作用，以及溶解作用?！袼饔谩袼饔?/p>

水化作用是水分和某種礦物質(zhì)的結合，在結合時，一定分量的水加入到物質(zhì)的成分里，改變了礦物原有的分子式，引起體積膨脹，使巖石破壞。如硬石膏（CaSO4）遇水后變成普通石膏（CaSO42H2O）其體積膨脹60％，這對圍巖產(chǎn)生巨大壓力，使圍巖脹裂?！?/p>

氧化作用

氧化作用常是在有水存在時發(fā)生的，在水溶液，低氧化合物、硫化物和有機化合物發(fā)生了氧化反映。如：低價鐵氧化變成高價鐵。黃鐵礦（FeS2）--氧化硫酸亞鐵（FeSO4和硫酸（H2SO4），而硫酸有腐蝕作用。能溶蝕巖石中某些礦物，形成一些洞穴和斑點，致使巖石破●水解作用

水解作用是指礦物與水的成分起化學作用形成新的化合物。如正長石（KAlSi3O8）經(jīng)水解后形成高嶺土（A12O3·2SiO2·H2O）、石英（SiO2）和氫氧化鉀（KOH）。

再如大氣中和水中經(jīng)常含有二氧化碳（CO2），它與圍巖礦物相互作用形成碳酸化合物，稱其為碳酸鹽化作用?！?/p>

溶解作用

溶解作用是指水直接溶解巖石礦物的作用，使巖石遭到破壞。最容易溶解的是鹵化鹽類（巖鹽、鉀鹽），其次是硫酸鹽（石膏、硬石膏），再次是碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖等）。如：在石灰?guī)r地區(qū)經(jīng)常有溶洞、溶溝等巖溶現(xiàn)象，就是這種溶解作用造成的。（三）生物風化作用（三）生物風化作用

生物風化作用：巖石在動、植物及微生物影響下所起的破壞作用稱為生物風化作用。

△生物的物理風化：植物對于巖石的物理風化作用表現(xiàn)在根部楔入巖石裂隙中，而使巖石崩裂；動物對于巖石的物理風化作用表現(xiàn)為穴居動物的掘土、穿鑿等的破壞作用并促進巖石風化。

△生物的化學風化：表現(xiàn)為生物的新陳代謝，其遺體以及其產(chǎn)生的有機酸、碳酸、硝酸等的腐蝕作用，使巖石礦物分解和風化。造成巖石成分改變、性質(zhì)軟化和疏松。三、巖石風化程度和風化帶三、巖石風化程度和風化帶（一）巖石風化程度

巖石風化的結果，使原來母巖性質(zhì)改變，形成不同風化程度的風化巖。按巖石風化深淺和特征，可將巖石風化程度劃分為五級。風化程度巖石結構礦物成分破碎性未風化未變未變微風化基本未變基本未變無疏松物質(zhì)弱風化部分破壞稍微變質(zhì)有松散物質(zhì)強風化大部分破壞顯著變化疏松物與堅硬體混雜全風化全部破壞風化成土狀（二）風化帶

巖石的風化一般是由表及里呈帶狀分布。由地表往下風化作用的影響逐漸減弱以至消失。因此在風化剖面的不同深度上，巖石的物理力學性質(zhì)有明顯的差異。從巖石風化程度的深淺，在風化剖面上自下而上可分成四個風化帶：微風化帶、弱風化帶、強風化帶和全風化帶。

△巖石風化帶的界線，在工程建筑中是一項重要的工程地質(zhì)資料?！鞑煌L化帶的分界線，可作為巖基持力層、基坑開挖、挖方邊坡坡度以及采取相應的加固措施的依據(jù)之一?！饕_切地劃分風化界線尚無有效方法，通常只根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)條件并結合實踐經(jīng)驗予以確定。四、巖石風化的治理四、巖石風化的治理

巖石風化的治理方法可采用挖除和防治兩種措施。

（一）挖除方法。這種措施是采取挖除一部分危及建筑物安全的風化厲害的巖層，挖除的深度是根據(jù)風化巖的風化程度、風化裂隙、風化巖的物理力學性質(zhì)和工程要求等來確定。挖除風化巖石是一個困難而耗費時間的過程，因而宜少挖。

（二）防治方法。這種方法是采取制止風化作用繼續(xù)發(fā)展，或采用人工方法加固風化巖的措施。△覆蓋防止風化營力入侵的材料，如瀝青、水泥、粘土蓋層等；△灌注膠結和防水的材料，如水泥、瀝青、水玻璃、粘土等漿液，使其起到封閉和膠結巖石裂隙的作用；△整平地區(qū)，加強排水防止風化。石家莊鐵路職業(yè)技術學院教師課時授課計劃課程名稱授課班級授課時間教材版本工程地質(zhì)西南交通大學出版社章節(jié)名稱項目三地表水的地質(zhì)作用任務二暫時性水流地質(zhì)作用任務三河流地質(zhì)作用本次授課目的和要求：理解地表水流的地質(zhì)作用及坡積層、洪流層、沖積層等沉積物的形成特征和分類。新課的重點和難點：重點：地表水流的地質(zhì)作用；難點：坡積層、洪流層、沖積層等沉積物的形成特征。課外作業(yè)：調(diào)查學校周圍河流沉積特點。本課小結與改進措施河流是陸地上最活躍的地質(zhì)動力。河流的地質(zhì)作用是陸地上最強烈的外動力地質(zhì)作用，流水的作用，是河水運動過程中對地表各種改造?！坝龊哟顦颉闭f明了河流與工程的關系，讓學生注意觀察身邊的河流特征，熟悉河北水流及其沉積伍的特征。宓榮三暫時性水流及河流地質(zhì)作用暫時性水流及河流地質(zhì)作用一、基本概念二、流水的侵蝕作用三、河谷的類型及河流階地四、河流掏蝕破壞的預測和防護一、基本概念一、基本概念1、何謂河流?河流是在河谷中流動的常年水流，河谷由谷底、河床、谷坡、坡緣及坡麓等要素構成。2、河流的構成2、河流的構成?主流:由重力作用引起的流動;付流:由其它力引起的流動。層流：水質(zhì)點運動軌跡互相平行；紊流：水質(zhì)點運動軌跡互相相交，且雜亂無章。、水流流速？河流中的流水具有一定的流速（v），即流水有一定的動能（E），這里的流速為平均流速。v水流能量的消耗：流水的動能大小可以用物理學的公式表示：E=mv2/2。具體能量消耗為：（1）能量消耗于水的粘滯性、水的紊流、環(huán)流、波浪及渦流等，可用Tn表示；（2）能量消耗于侵蝕作用，可用Tp表示；（3）能量消耗于搬運作用，可用Tk表示。E=Tn+Tp+Tkv河流地質(zhì)作用：侵蝕作用：切割地面和沖刷河岸搬運作用：堆積作用：形成各種沉積物和流水沉積地貌，如河流階地、沖積平原等二、流水的侵蝕作用二、流水的侵蝕作用侵蝕作用的方式：溶蝕作用：在可溶性巖石分布的地區(qū)內(nèi)比較顯著，它能溶解巖石中的一些可溶性礦物，其結果使巖石結構逐漸松散，加速了機械侵蝕作用。河流的機械侵蝕：是河谷地質(zhì)發(fā)展過程中的一個重要現(xiàn)象。對工程地質(zhì)來說，由于流水的機械侵蝕作用，可使河床移動和河谷變形，也可使河岸沖刷破壞，這就嚴重地威脅河谷兩岸的建筑物和構筑物的安全。1.流水對河床的沖刷作用：當水流作用于土石顆粒的力（P）超過阻止其運動的摩擦力（T）時，土石粒就開始隨水流一起移動，這就形成沖刷。臨界流速（vcr）：流速為土石粒開始移動的流速（vcr） vcr=A*d1/2 如vcr以米／秒為單位，而泥砂粒直徑J以毫米為單位，則根據(jù)實際觀測，當6＜400rnm時，A值取0.2。水流速度v超過vcr時，河床上的泥砂就開始滾動或間歇性躍動，推移前進。當流速大到某一程度時，泥砂粒躍起混入水中，呈不著底的懸移運動，這種泥砂稱為懸移質(zhì)泥砂。流水對河床沖刷的重要條件是只有當水流未被泥砂飽和時才會發(fā)生沖刷。如果上游河段流來的水流中含有泥砂量小于這一河段的輸砂能力，則由于輸砂能力未被充分利用就會沖刷；如果輸砂量超過了這一河段的輸砂能力則產(chǎn)生沉積。2.2.流水對河岸的掏蝕

（橫向環(huán)流的作用）平直河道彎曲河道科式力的作用（地球自轉）平直河道平直河道v流速分布：平面上：中間大，兩邊小剖面上：上面大，下面小v作用結果：上部：兩側向中間匯集下部：向兩邊分流形成向下游推進的螺旋形對稱橫向環(huán)流，形成河流不斷的向下侵蝕切割。彎曲河道彎曲河道v作用力：離心力，重力在河曲處，運動的水質(zhì)點受離心力P的作用。P=mv2/R式中m——水的質(zhì)量；v——水質(zhì)點的縱向流速；R——水質(zhì)點運動跡線的曲率半徑。離心力使水質(zhì)點向凹岸運動水面形成傾向凸岸的橫向水力坡度InIn=tgα=[mV2/R]/mg=V2/Rg形成橫向水力坡度后就產(chǎn)生了附加壓力，其方向與離心力相反，且在所有的深度上一致，等于Inγ。離心力與附加壓力相迭加，就會產(chǎn)生上層水流流向凹岸，而下層水流就流向凸岸，形成螺旋狀橫向環(huán)流?？剖搅ψ饔茫☉T性力）（視情況講解）科式力作用（慣性力）（視情況講解）v地球自轉，線速度大小不一，赤道附近大，向兩極逐漸變小。產(chǎn)生科式力。v科式力作用結果：北半球：右岸受到?jīng)_刷，左岸得到堆積南半球：左岸受到?jīng)_刷，右岸得到堆積橫向環(huán)流作用結果橫向環(huán)流作用結果v凹岸受到?jīng)_刷，凸岸接受堆積v河彎不斷向下游發(fā)展，形成蛇曲v洪水期間會發(fā)生截彎取直，從而形成牛軛湖。二、河谷的類型及河流階地二、河谷的類型及河流階地v河谷的類型：構造谷：受地質(zhì)構造控制侵蝕谷：由于河流沖刷而成v侵蝕谷的形成；（三個階段）峽谷型：下切作用河漫灘型：侵蝕、堆積成型河谷：漫灘變化，形成了階地v階地？被抬高了的河漫灘v河漫灘？凹岸被沖刷，凸岸被堆積，乃造成洪河床淺灘。以后淺灘不斷擴大和固定，形成洪水期才能淹沒的灘地，是為河漫灘。v河流階地的類型：（1）侵蝕階地（2）堆積階地l）上迭階地2）內(nèi)迭階地3）嵌入階地（3）基座階地三