1、第六章 不良地質(zhì)現(xiàn)象的工程地質(zhì)問題,6.2 河流地質(zhì)作用,本節(jié)主要內(nèi)容,基本概念 流水的侵蝕作用 河谷的類型及河流階地 河流掏蝕破壞的預測和防護,基本概念,何謂河流? 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。,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。,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

2、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 + Tk,河流地質(zhì)作用？ 侵蝕作用：切割地面和沖刷河岸 搬運作用：攜帶泥沙運動 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。,6.2.1 流水的侵蝕作用,流水的侵蝕作用包括溶蝕和機械侵蝕兩種方式。 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，

3、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。,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d以毫米為單位，則根據(jù)實際觀測，當d400rnm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

4、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. 流水對河岸的掏蝕 （橫向環(huán)流的作用） 河流流動的過程中，由于河床的巖性、微地形及地質(zhì)構造的影響，河流不可能是平直的，會發(fā)生彎曲。在河曲范圍內(nèi)的水流方向和流速有別于河床平直地段范圍內(nèi)的水流方向和流速。在河曲地段范圍內(nèi)河流的水流成橫向環(huán)流。 河流中最大流速是在水面下水深的310處，最大流速各點的流線叫主流線。在平面上它的位置與河床最深處的延伸方向是一致的。主流線上的動能最大。,平直河道,平直河道中主流線位于中央，流

5、速大，故水位較兩側略低，于是水流從兩岸斜向流回主流線，然后變?yōu)橄陆邓餮睾拥追謩e流回兩岸。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,在彎曲的河道中主流線交錯地偏向河流的左岸或右岸，于是對稱的橫向環(huán)流遭到破壞，而形成不對稱的主流線偏向凹岸的單向橫向環(huán)流。橫向環(huán)流引起凹岸的側向侵蝕沖刷，岸坡的下部被掏空，上部失穩(wěn)而垮落，致使河流不斷向凹岸及下游推移。側蝕作用的產(chǎn)物，隨同橫向環(huán)流的底流，不斷地在凸岸或下游適當?shù)攸c堆積下來。,產(chǎn)生橫向環(huán)流的原因：主要是與河流彎曲處水流的離心力和地球自轉所產(chǎn)生的慣性力（科式力）有關。 在河曲處，運動的水質(zhì)點受離心力P的作用。 P=mv2

6、/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In In=tg=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In。 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。,慣性力作用（科式力） 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。 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,凹岸受到?jīng)_刷，凸岸接

7、受堆積 河彎不斷向下游發(fā)展，形成蛇曲 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,河谷的類型： 構造谷：受地質(zhì)構造控制 侵蝕谷：由河流侵蝕而成 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,階地 地殼上升，被抬高了的河漫灘。 河漫灘 凹岸被沖刷，凸岸被堆積，造成濱河床淺灘。以后淺灘不斷擴大和固定，形成洪水期才能淹沒的灘地，稱為河漫灘 。,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,侵蝕階地：這種階地的特點是階面上的基巖畢露，或覆蓋的沖積物很薄。一般多分布于

8、山間河谷原始流速較大的河段，或者分布在河流的上游。侵蝕階地的生成是因地殼有一段寧靜時期，而后由于地殼上升、河流下蝕很快，而形成侵蝕階地。,堆積階地：這種階地完全由沖積所組成，上層深厚，階地面不見基巖。堆積階地可分為上迭階地、內(nèi)迭階地及嵌入階地。 上迭階地是新階地完全落在老階地之上，其生成是由于河流的幾次下切都不能達到基巖，下切侵蝕作用逐次減小，堆積作用規(guī)模也一次次地減小。這說明每一次升降運動的幅度都是逐漸減小的。,內(nèi)迭階地是新的階地套在老的階地內(nèi)，每一次新的侵蝕作用都只切到第一次基巖所形成的谷底。而所堆積的階地范圍一次比一次小，厚度也一次比一次小。這說明地殼每次上升的幅度基本一致，而堆積作用卻逐漸衰退。 嵌入階地的階地面和陡坎都不露出基巖，但它不同于上迭和內(nèi)迭階地。因為嵌入階地的生成，后期河床比前一期下切要深，而使后期的沖積物嵌入到前期的沖積物中。這說明每一次地殼上升幅度一次比一次劇烈。,基座階地：基座階地是屬于侵蝕階地到堆積階地的過渡類型。階地面上有沖積物覆蓋著，但在階地陡坎的下部仍可見到基巖出露。形成這種階地是由于河水每一次的深切作用比堆積作用大得多。,三、河岸掏蝕破壞的預測和防護,首先要確定河岸掏蝕破壞地段。 對河岸掏蝕破壞地段進行防護。,防護措施