第三章風化與地表流水的地質(zhì)作用

長江口第三章風化與地表流水的地質(zhì)作用學習內(nèi)容第一節(jié)風化作用

一.風化作用的概念和類型二.影響風化作用的主要因素三.巖石的風化程度分級與分帶四.殘積層

第二節(jié)暫時性流水的地質(zhì)作用

一.坡面細流地質(zhì)作用二.山洪急流地質(zhì)作用

第三節(jié)河流的地質(zhì)作用(五項—見后)

第一節(jié)風化作用一.風化作用的概念及類型：1.風化作用---

地殼表層的巖石，在太陽輻射、大氣、水和生物等風化營力的作用下，發(fā)生物理和化學的變化，使巖石崩解破碎以至逐漸分解--（破壞---疏松松散、裂縫、新礦物）的作用。

2.風化作用的類型:依據(jù)占優(yōu)勢的風化營力和巖石的變化可將風化作用分為：1）.物理風化作用2）.化學風化作用3）.生物風化作用

1).物理風化作用

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、不形成新礦物的作用，稱為物理風化作用或機械風化作用。物理風化的類型（方式）溫差風化:溫差可促使巖石膨脹和收縮交替地進行，久而久之則引起巖石破裂。冰凍風化:充填在巖石裂隙中的水分結(jié)冰使巖石破壞的作用。巖石釋重:上覆巖層遭受剝蝕而卸荷時，巖石釋重，產(chǎn)生向上或向外的膨脹作用，形成一系列與地表平行的裂隙?？扇茺}的結(jié)晶與潮解：可溶鹽溶液在巖石的孔隙和裂隙中結(jié)晶時的撐裂作用，使裂隙逐漸擴大，巖石松散破壞。

①.巖石的熱脹冷縮球狀風化細砂巖、中淺層侵入巖等巖性均一的巖石最易發(fā)生②.冰劈作用(干寒區(qū))●巖石裂隙中的水結(jié)冰后體積會增大，達到一定限度后巖石就會崩解滾落。●條件：a.巖石有貫通的空隙，可使水滲入并流動（封閉空隙如氣孔不行）；

b.有足夠的水分；

c.溫度常在冰點上下波動。冰凍風化作用高緯度地區(qū)、中緯度高山區(qū)最甚倒石錐：冰凍風化作用產(chǎn)生的巖石碎屑墜落至山麓堆積而成潮解性鹽類在夜間潮解在白天鹽類結(jié)晶，對周圍巖石產(chǎn)生壓力③.鹽類結(jié)晶的撐裂作用反復(fù)進行，能使巖石撐裂。此作用主要見于氣候干旱地區(qū)。吸收水分溶解鹽類滲入巖石內(nèi)部烈日照曬296-15巖石從地下深處變到地表條件時由于上覆靜壓力減小而產(chǎn)生張應(yīng)力形成一系列與地表平行的宏觀和微觀的內(nèi)部破裂面。形成這種裂隙構(gòu)造的作用稱為剝離作用。巖石的釋荷④.

層裂作用

深部巖石被抬升、出露地表,

因“卸載”導(dǎo)致巖石體積膨脹（外層較內(nèi)部膨脹更甚）,形成平行地表的裂隙（層狀節(jié)理）2）.化學風化作用定義：處于地表的巖石，與水溶液和氣體等在原地發(fā)生化學反應(yīng)逐漸使巖石破壞，不僅改變其物理狀態(tài)，同時也改變其化學成分，并可形成新礦物的作用。

化學風化作用的方式主要有：溶解度對于巖石－鹵化物(巖鹽、鉀鹽)>硫酸鹽（石膏）>碳酸鹽（石灰?guī)r）>硅酸鹽溶解度對于礦物－方解石>橄欖石>輝石>角閃石>滑石>蛇紋石>斜長石>正長石>黑云母>白云母>石英。溶蝕的條件：裂隙發(fā)育的可溶性巖石；具有可溶解能力流動的水。水與可溶鹽的作用，使巖石溶解破壞，當巖石中存在裂隙并連通時，水沿裂隙流動并溶解周圍巖石，擴大裂隙，使巖體的整體性發(fā)生破壞。①.溶解作用:水直接溶解巖石中礦物的作用。②.水化作用:礦物與水作用時，吸收水分作為自己的組成部分，形成含水的新礦物。含水礦物的硬度大大低于不含水時，其組成的巖石強度低、易風化。吸水時體積膨脹，對周圍巖體產(chǎn)生擠壓使其破壞，同時在一定條件下又可釋放水而體積收縮，同樣可使自身及周圍巖體破壞。③.水解作用：礦物遇水后離解，與水的Ｈ+和（OH）-離子起化學作用形成新的化合物。④.碳酸化作用：溶于水中的CO2形成CO3、HCO3離子與礦物中金屬離子結(jié)合成易溶的碳酸鹽類，隨水流失，原有礦物分解成新礦物殘留⑤.氧化作用：地下一些元素低價化合物的礦物在地表富氧的條件下，轉(zhuǎn)化為高價化合物原有礦物解體，形成新礦物的過程.礦物中元素與氧結(jié)合，形成新礦物，氧化作用尤其對金屬礦物和含鐵礦物的風化表現(xiàn)強烈。氧化作用形成的褐鐵礦使巖石染色成磚紅色溶解作用

酸性溶液使巖石、礦物分解破壞的過程空氣中的CO2

使雨水呈弱酸性（pH5.5-6)土壤中生物的呼吸作用及有機質(zhì)的腐爛產(chǎn)生CO2

、形成碳酸及有機酸燃燒化石燃料（煤、石油、天然氣）會釋放出CO2、NO2、SO2，形成“酸雨”.有些礦物可被完全溶解：

CaCO3＋CO2＋H2OCa2＋＋HCO3－

3).生物風化定義:巖石在動植物及微生物影響下發(fā)生的破壞作用，稱為生物風化作用。

其作用方式有:

生物機械風化作用：主要是通過生物的生命活動來進行的。

生物化學風化作用：通過生物的新陳代謝和生物死亡后的遺體腐爛分解來進行的。總之：物理和化學風化同時進行、互相促進：開始巖體完整時以物理風化為主，后期以化學風化或生物化學風化為主；不同地區(qū)自然條件不同，為主的風化類型也不同，干旱溫差大的地區(qū)以物理風化為主，濕潤溫暖地區(qū)以化學或生物化學風化為主。

根劈作用生物物理風化作用----生長在裂隙中的植物的根系使裂隙擴大、引起巖石崩解風化產(chǎn)物的特點

物理風化---碎屑物顆粒較粗，粘結(jié)性和吸水性較差，但內(nèi)摩擦角較大；

化學風化---的產(chǎn)物顆粒細小，內(nèi)聚力較大，粘結(jié)性較好，吸水能力強，內(nèi)摩擦角較?。?/p>

生物風化---往往是在物理和化學風化的基礎(chǔ)上進行，但它的發(fā)生條件和影響因素與化學風化相近，因此風化物質(zhì)的性質(zhì)與化學風化接近，只是其中含有的有機質(zhì)帶來性質(zhì)的改變是明顯區(qū)別。二.影響風化作用的因素氣候影響到干冷地區(qū)溫熱地區(qū)地表溫度低高降水量小大降水性質(zhì)固體雨水溶液性質(zhì)酸性少酸性水生物活動狀況少多1、氣候的影響：干冷地區(qū)：物理風化為主，程度差，速度慢，產(chǎn)物以巖石碎屑為主。濕熱地區(qū)：化學風化為主，生物風化，程度高，速度快，礦物分解徹底.產(chǎn)物以大量殘留粘土為主。溫度

溫差大、冷熱變化頻率有利于物理風化；溫度變化對巖石在水中的溶解度和化學反應(yīng)速度、水溶液濃度都有有較大影響，從而影響化學風化的速度。降雨（濕度）

各種化學風化是水（CO2，O2）參與下完成的，運動的水及礦物質(zhì)運移，破壞化學平衡，促進反應(yīng)不斷進行。水的加入使風化向多樣化、深度發(fā)展。2.巖石性質(zhì)的影響1）.巖石類型：

出露地表的三大巖類抗風化的能力不同。沉積巖（碎屑巖>化學巖、生物巖）巖漿巖（酸性巖>基性巖）變質(zhì)巖(淺變質(zhì)>深變質(zhì))2）．不同礦物抗風能力不同（石英、方解石）火成巖中抗風化能力增強與鮑溫反應(yīng)系列相反。單礦物巖石——抗物理風化能力強。復(fù)礦物巖石——抗物理風化能力弱，有利物理風化。不同元素具有不同的化學活性，性質(zhì)活潑，性質(zhì)活潑的元素易化學風化。同種元素在不同的化不物中風化性質(zhì)不同，石灰?guī)r中的Ca易風化，長石中的Ca難風化3）.巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造顆粒均勻>粒級差大的巖石基底或膠結(jié)>孔隙式膠結(jié)膠結(jié)物成分：Si>Ca>泥

附：礦物成分：抗風化能力

A.氧化物>硅酸鹽>碳酸鹽和硫化物B.常見造巖礦物易溶解性順序：食鹽、石膏、方解石、橄欖石、輝石、角閃石、滑石、蛇紋石、綠簾石、正長石、黑云母、白云母、石英。C.最穩(wěn)定的造巖礦物：石英D.巖漿巖：酸性巖>中性巖>基性巖>超基性巖E.變質(zhì)巖：淺變質(zhì)巖>中等變質(zhì)巖>深變質(zhì)巖F.沉積巖：抗風化能力大于巖漿巖、變質(zhì)巖。

化學風化較弱,沉積巖是由前一旋迴的風化礦物組成，遭受二次風化后仍產(chǎn)生水化、水解、淋濾作用。風化厚度不大，但如粘土巖、頁巖等風化速度很快。主要礦物蝕變趨勢：斜長石：水解作用及脫鈣作用黑云母：水化脫鉀、氧化→水云母化輝石、角閃石：水解→綠泥石→蒙脫石白云母：→伊利石→蒙脫石→高嶺土石英：→硅酸→石髓→次生石英一般：石英、高嶺土、氧化鐵、鋁土礦通常是最終產(chǎn)物的組合。堿性環(huán)境酸性環(huán)境絹云母—綠泥石、蛭石—蒙脫石高嶺石化蛭石綠泥石蒙脫石化學成分活動性強的元素：K、Na等，隨水流失?；顒有匀醯脑兀篎e、Al、Si等，殘留在原地。含活動元素多者易于風化。同一種元素，所組成的化合物不同，巖石的抗風化能力也不同結(jié)構(gòu)特點單一礦物組成的巖石抗風化能力較強：單礦巖>復(fù)礦巖礦物成分相同：等粒結(jié)構(gòu)>不等粒結(jié)構(gòu)，單粒結(jié)構(gòu)巖石抗風化能力較強，細粒>粗粒Si質(zhì)膠結(jié)>Ca質(zhì)膠結(jié)>泥質(zhì)膠結(jié)原因：導(dǎo)熱性不同、脹縮性不同、比表面積不同。3.地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造造成地表起伏為風化創(chuàng)造條件；地質(zhì)結(jié)構(gòu)面：斷層、層面、節(jié)理、沉積間斷面、侵入巖與圍巖接觸面等斷層帶（裂隙密集帶)----囊狀風化層理面：差異風化—崩塌等節(jié)理、裂縫面：球形風化

4.地形

地形不同影響氣候及水文地質(zhì)條件、光照、溫差條件，溝谷側(cè)向入侵作用，殘積物滯留條件。

高度:越高越易風化海拔高地區(qū)：以物理風化為主海拔低地區(qū)：化學風化速度較快

坡度:起伏大風化物易帶走陡坡地段：風化速度較大，風化殼較薄緩坡地段：風化速度較慢，風化殼較厚坡向：南坡比北坡易風化5.其它因素地殼運動強烈上升期：風化速度快，風化殼厚度不大相對穩(wěn)定期：風化徹底，風化殼厚度大快速下降期:以沉積作用為主人類活動人工開挖基坑、邊坡、隧洞、砍伐森林等巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生變化巖體完整性遭受破壞，結(jié)構(gòu)性喪失，空隙性增大，礦碎成塊石、碎石或土體。巖石的礦物成分和化學成分發(fā)生變化可溶礦物溶解流失，耐風化礦物殘留下來，形成穩(wěn)定性好的次生礦物：如綠泥石、絹云母、高嶺石、蒙脫石等。巖體的水力力學性質(zhì)發(fā)生變化

力學強度的降低;壓縮性變增大.滲透性增強;次生礦物的抗水性降低、親水性增強，易崩解、膨脹、軟化。為不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生創(chuàng)造了條件.

風化結(jié)果及工程意義風化作用對工程的影響：

(1)風化作用在地表廣泛發(fā)育，除被水、冰等其他物質(zhì)覆蓋之外的整個地殼表層都有其作用，作用深度達數(shù)十米，有的上百米，其作用產(chǎn)物－殘積層包圍地表組成風化殼（不完全包圍）－的工程地質(zhì)性質(zhì)大大惡劣于風化前。在工程上是一軟弱層，是一切工程建設(shè)都十分重視的。(2)風化作用，是其他外力地質(zhì)作用的前提，它將促成滑坡、崩塌、碎落、泥石流、水土流失等不良的地質(zhì)現(xiàn)象。(3)路橋是線性分布的地表活動，出露于地表，不可能避開風化對其影響。(4)風化的產(chǎn)物會給工程帶來影響，同時工程建成后，也要考慮，風化對建筑物的影響。三.巖石分化程度的分級與分帶1.巖石風化的變化----現(xiàn)象、實質(zhì)：

巖石的顏色：未經(jīng)風化的巖石，其造巖礦物保持著固有的顏色和光澤。巖石受到風化后，其中的深色礦物就會變淺變暗，并失去原來的光澤。巖石的礦物成分：巖石受到風化后，會引起其中某些易風化的礦物發(fā)生次生變化。巖石的破碎程度：風化程度愈深，風化裂隙愈發(fā)育，則巖體被裂隙割切得愈破碎。巖石強度的變化：巖石遭受風化后，整體性破壞，礦物顆粒間的聯(lián)結(jié)削弱，礦物成分發(fā)生次生變化，力學強度降低。2.巖石風化程度的分級(1)巖石類別風化程度野外特征壓縮波速度vp(m/s)波速比Ｋv風化系數(shù)Ｋf硬質(zhì)巖石未風化巖質(zhì)新鮮，未見風化痕跡﹥50000.9~1.00.9~1.0微風化≦15%組織結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有鐵錳質(zhì)渲染或礦物略有變色，有少量風化裂隙4000~50000.8~0.90.8~0.9中等風化15%-30%組織結(jié)構(gòu)部分破壞，礦物成分基本未變化，僅沿節(jié)理面出現(xiàn)次生礦物。風化裂隙發(fā)育。巖體被切割成20~50cm的巖塊。錘擊聲脆，且不易擊碎，不能用鎬挖掘，巖芯鉆方可鉆進2000~40000.6~0.80.4~0.8強風化30%-50%組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分已顯著變化。長石、云母已風化成次生礦物。裂隙很發(fā)育，巖體破碎。巖體被切割成2~20cm的巖塊，可用手折斷。用鎬可挖掘，干鉆不易鉆進1000~20000.4~0.6﹤0.4全風化50%-80%組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認，并且有微弱的殘余結(jié)構(gòu)強度，可用鎬挖，干鉆可鉆進500~10000.2~0.4殘積土組織結(jié)構(gòu)已全部破壞。礦物成分除石英外，大部分已風化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進，具可塑性﹤500﹤0.2巖石風化程度的分級(2)軟質(zhì)巖石未風化巖質(zhì)新鮮，未見風化痕跡﹥40000.9~1.00.9~1.0微風化≦15%組織結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有鐵錳質(zhì)渲染或礦物略有變色。有少量風化裂隙3000~40000.8~0.90.8~0.9中等風化15%-30%組織結(jié)構(gòu)部分破壞。礦物成分發(fā)生變化，節(jié)理面附近的礦物已風化成土狀。風化裂隙發(fā)育。巖體被切割成20~50cm的巖塊，錘擊易碎，用鎬難挖掘。巖芯鉆方可鉆進1500~30000.5~0.80.3~0.8強風化30%--50%組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分已顯著變化，含大量粘土質(zhì)粘土礦物。風化裂隙很發(fā)育，巖體破碎。巖體被切割成碎塊，干時可用手折斷或捍碎，浸水或干濕交替時可較迅速地軟化或崩解。用鎬或鍬可挖掘，干鉆可鉆進700~15000.3~0.5﹤0.3全風化50%-80%組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，但尚可辨認并且有微弱殘余結(jié)構(gòu)強度，可用鎬挖，干鉆可鉆進300~7000.1~0.3殘積土組織結(jié)構(gòu)已基本破壞，礦物成分已全部改變并已風化成土狀，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進，具可塑性﹤300﹤0.1巖石風化程度

巖石風化的結(jié)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四級。

風化程度巖石結(jié)構(gòu)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不含堅硬塊體

不同深度巖石與風化營力接觸時間和程度不同礦物風化具有階段性鉀長石→絹云母→水云母→高嶺石黑云母→蛭石→蒙脫石→高嶺石

總之：在整個風化剖面上，風化程度不同的巖石表現(xiàn)出不同的物理、礦物組合特征。從地表至深部新鮮基巖，風化是逐漸過渡的。3.風化巖的垂直分帶1)分帶的意義及可能性地基：選擇基礎(chǔ)埋深位置邊坡：選擇穩(wěn)定的邊坡高度和坡度2)分帶的原則①.充分反映各風化帶巖石變化的客觀規(guī)律，反映各風化帶巖石所具有的不同特征；②.分帶的標志應(yīng)有代表性、明確，便于掌握；③.將定性與定量結(jié)合起來；④.分帶數(shù)目既不要過多，也不太少。多采用三分法、四分法、五分法；一般常用四分法。

四分法：全風化帶、強風化帶、弱風化帶、微風化帶

3）分帶的標志（1）顏色風化巖石在外觀上表現(xiàn)出顏色的差異（2）破碎程度：風化程度越深，原巖破碎程度愈大從深部完整新鮮巖石至地表：巖塊→塊石→碎石→砂?！壅沉？傮w上：上部以粉粘粒為主，夾砂粒、碎石下部以塊石、碎石為主，裂縫中夾粉粘粒、砂粒（3）礦物成分變化：不同風化帶、礦物組合特點不同強烈風化帶：除石英外，大部分礦物已經(jīng)變異，形成穩(wěn)定的礦物，如粘土礦物弱、微風化帶：礦物變異主要發(fā)生在塊石裂縫周圍，形成薄膜

（4）水理性質(zhì)及物理力學性質(zhì)的變化由上至下：孔隙性、壓縮性由大變小吸水性由強→弱波速由小→大強度由低→高四分法分為：全風化帶：疏松、半疏松碎、塊石占95%?？v波速度500-2000m/s，滲透系數(shù)0.1-2.6m/d，結(jié)構(gòu)松散，強度低。強風化帶：疏松、半疏松巖石夾半堅硬巖石，疏松者占30-70%，縱波速度2000-3000m/s，滲透系數(shù)0.1-4m/d，抗壓強度<20MPa弱風化帶：上部堅硬塊石夾半疏松碎屑，碎屑含<20%，30-70%結(jié)構(gòu)面發(fā)育碎屑等幾十公分。RQD50-90%，縱波速度3000-000m/s微風化帶：堅硬巖石，沿裂面風化，約1mm厚風化皮，RQD90-95%，縱波速度5000-6000m/s。4）分帶的方法工程的初勘階段：以定性分帶為主工程的詳勘階段：以定量分帶為主定性分析法—地質(zhì)分析方法：通過巖石顏色、破碎程度、礦物成分的變化指標定量法：有多種方法，如：（1）聲波測試法，巖石風化后聲波會變慢：全風化帶縱波速：1000---2000強風化帶縱波速：2000---3000中風化帶縱波速：3000---5000微風化帶縱波速：5000---6000Kn=n1/n2—孔隙率系數(shù)Kω=ω1/ω2

—吸水率系數(shù)KR=R1/R2

—強度系數(shù)（單軸抗壓強度）按風化系數(shù)Ky大小較小分帶(2)風化系數(shù)法5).風化巖層的分帶

巖石的風化是由表及里的，地表部分受風化作用的影響最顯著，由地表往下風化作用的影響逐漸減弱以至消失。粉碎帶（全風化帶）碎石帶（強風化帶）塊石帶（中風化帶）整石帶（微—未風化帶）

從工程地質(zhì)的角度，一般把風化巖層自上而下分為以下四個帶：風化分帶巖石顏色礦物顏色巖體破碎特點物理力學性質(zhì)聲速特性其它特點全風化帶原巖完全變色，常呈黃褐、棕紅、紅色除石英外，其余礦物多已變異，形成綠泥石、絹云母、蛭石、滑石、石膏、鹽類及粘土礦物等次生礦物呈土狀，或粘性土夾碎屑，結(jié)構(gòu)已徹底改變，有時外觀保持原巖狀態(tài)強度很低，浸水能崩解，壓縮性能增大，手指可捏碎縱波聲速值低，聲速曲線擺動小錘擊聲啞，鍬鎬可挖動強風化帶大部分變色，巖快中心部分尚較新鮮除石英外大部分礦物均已變異，僅巖快中心變異較輕,次生礦物廣泛出現(xiàn)巖體強烈破碎，呈巖塊、巖屑、時夾粘性土物理力學性質(zhì)不大均一，強度較低，巖塊單軸抗壓強度小于原巖的1/3，風化較深的巖塊手可壓碎縱波聲速值較低，聲速曲線擺動大錘擊聲啞，用鍬鎬開挖，偶須爆破中風化帶巖體表面及裂隙表面大部分變色，斷口顏色仍較新鮮沿裂隙面礦物變異明顯，有次生礦物出現(xiàn)巖體一般較好，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造清晰，風化裂隙尚發(fā)育，時夾少量巖屑力學性質(zhì)較原巖低，單軸抗壓強度為原巖的1/3－2/3縱波聲速值較高，聲速曲線擺動較大錘擊發(fā)聲不夠清脆，須爆破開挖微風化帶僅沿裂隙表面略有改變僅沿裂隙面有礦物輕微變異，并有鐵質(zhì)，鈣質(zhì)薄膜巖體完整性較好，風化裂隙少見與原巖相差無幾縱波聲速值高，聲速曲線擺動較小錘擊發(fā)聲清脆，須爆破開挖巖石風化殼分帶及各帶基本特征四.殘積層——風化產(chǎn)物

1.殘積層定義：

地表巖石經(jīng)過長期風化作用以后，改變了礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，形成和原來巖石性質(zhì)不同的風化產(chǎn)物，其中的除一部分易溶物質(zhì)被水溶解流失外，大部分物質(zhì)殘留在原地，這種物質(zhì)稱為殘積物，這種風化層稱為殘積層。

2.特點：

物質(zhì)組成：受下伏基巖的巖性與風化類型控制，主要由碎石、碎巖屑、砂、粘土組成。

結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：未經(jīng)搬運，直接與基巖接觸，呈逐漸過渡關(guān)系。無磨圓、顆粒棱角分明，無分選、大小不均，無層理（有時伴有原巖層理或風化假層理）。3.工程地質(zhì)性質(zhì)殘積層疏松多孔，裂隙發(fā)育，厚度不均，強度較低，作為建筑物地基時可能產(chǎn)生不均勻沉降，過量沉降甚至承載力不夠而破壞。由于多孔裂隙發(fā)育，又含粘土等軟弱成分，透水性強，吸水后膨脹，軟化，作為路塹邊坡時易產(chǎn)生滑塌、沖刷等病害。對殘積層可采用的工程措施

A、挖除；B、抹面、C、護面和擋墻；

D、灌漿、E、勾縫、F、支檔

4.風化殼：

地殼表層不同深度的巖石，遭受風化程度的不同，形成不同成分和結(jié)構(gòu)的多層殘積物，由其構(gòu)成的復(fù)雜剖面稱為風化殼。不同巖石，不同地區(qū)，風化殼有很大差別。其厚度很大差別，小者數(shù)米、大則幾百米。地殼表層保留的主要為現(xiàn)代時期形成的風化殼。當風化殼形成后，被后來的堆積物掩埋，被保留下來則成為古風化殼。1).風化殼的典型特征：沒有層理、底界起伏、結(jié)構(gòu)松散，代表不整合面(造山事件結(jié)束)。2).風化殼典型剖面:Ⅰ土壤(粘土、細小石英顆粒、植物的根)→Ⅱ殘積物→Ⅲ半風化巖→

Ⅳ基巖3).五種氣候帶的風化殼類型：寒帶（碎屑型）、溫帶（硅鋁粘土型）、亞熱帶（富硅鋁即紅土型）、熱帶（硅鋁-碳酸鹽型）、干熱帶（硅鋁氯化物、硫酸鹽型）4).古風化殼能幫助恢復(fù)古氣候和尋找地下水。第二節(jié)暫時性流水的地質(zhì)作用

1.地表流水是地表廣泛發(fā)育的一種外力地質(zhì)作用，它對地表的改造最普遍也較劇烈，不僅形成各種地貌類型，而且形成了各種性質(zhì)復(fù)雜的沉積層。

2.地表流水的地質(zhì)作用既復(fù)雜又十分劇烈，它不僅直接劇烈的影響與之接觸的工程物，而且對其周圍一定范圍內(nèi)的建筑物有強烈的間接作用。另外，由于其作用強烈，對地表的改變既快而且規(guī)模較大，因此對其附近的工程在使用期限內(nèi)可能受到地表流水作用的影響。故應(yīng)以發(fā)展的眼光看待地表流水。

3.路、橋、隧工程常常直接經(jīng)受地表流水作用，因此需要考慮地表流水的地質(zhì)作用。一.坡面細流的地質(zhì)作用

1.洗刷作用

雨、雪水對整個坡面所進行的這種比較均勻、緩慢和短期內(nèi)不太顯著的地質(zhì)作用稱為洗刷作用。

2

.坡積層的形成

雨、雪水的面狀細流在流動中使坡面上的風化產(chǎn)物－巖屑、黏土礦物等較細顆粒－侵蝕或剝蝕下來并隨流水的斜坡向下移動，在山坡腳或坡上低凹處沉積下來形成坡積層。3

.坡積層

定義：由坡面細流的侵蝕、搬運、和沉積作用在坡腳或山坡中下部低凹處形成的新的松散堆積層稱為坡積層。

成因特點：經(jīng)一定距離的搬運，間歇性堆積而成，為第四紀一種松散堆積物。

分布特點：平面上：單個坡積層順著坡面沿坡腳或山坡的低凹處呈緩傾斜的扇形，多個組成裙狀分布。剖面上：厚度變化大，呈中下部較厚，上部變薄至尖滅狀。

坡積層工程地質(zhì)特征：

物質(zhì)組成：與下伏基巖成分無關(guān)，主要為亞黏土和帶棱角的碎石為主。

結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：分選差，大小不均，。磨圓差，棱角明顯，具有不是很明顯的斜層理。

工程性質(zhì)：疏松多孔，透水性強、儲水能力大；易壓縮、變形大、強度低、作為地基易發(fā)生不均勻沉降或承載力不足；穩(wěn)定性變化大，黏土含量越高穩(wěn)定性越差。邊坡易坍塌。

坡積層的穩(wěn)定性（復(fù)雜）取決于:

1)

.下伏基巖頂面的傾斜程度

2)

.下伏基巖頂面與坡積層接觸帶的含水情況

3)

.坡積層本身的性質(zhì)(組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、整體性)二.山洪急流的地質(zhì)作用1.形成條件：.地形上：具有較大的供水快速流動的谷槽和沿其成凹形傾向谷槽的較大面積的匯水斜坡。.降雨特性：短時間內(nèi)強度很大的暴雨,冰雪急劇融化。.固體物質(zhì)：（多為谷槽底的坍塌，碎落物）2.山洪的作用方式：在匯水斜坡上水未進入?yún)R合的谷槽前為面狀洗刷，進入?yún)R水谷槽內(nèi)流動時成顯著的線狀沖刷，形成沖溝，并將沖刷下來的碎屑物質(zhì)隨水流帶到山麓平原或溝谷堆積下來形成洪積層。3.沖溝的形成條件及過程

沖溝的形成階段沖槽階段下切階段平衡階段休止階段斜坡上的沖溝4.洪積層1).成因：

是由山洪急流在山麓溝口處由于搬運能力降低而將攜帶的碎屑物質(zhì)堆積下來形成的。（常呈扇形）洪積扇的平面形態(tài)：

單個溝口的洪積層為前弧向外的扇形。當附近有多個溝口，而洪積扇規(guī)模逐漸擴大與之相鄰組成洪積裙。2).洪積層的工程地質(zhì)性質(zhì)：

.物質(zhì)組成：石塊、碎屑、泥沙

.組構(gòu)：分選較差、顆粒大小不均，磨園較差，棱角較分明，發(fā)育不規(guī)則交錯層理、透鏡體、尖滅等現(xiàn)象。

.物理力學性質(zhì)：靠近山坡溝口的粗碎屑沉積地段（上段）顆粒大，孔隙大，透水性強，地下水埋藏較深，壓縮性小，穩(wěn)定性較好，是良好的天然地基。外圍---、過度帶。洪積扇洪積扇縱剖面洪積扇平面第三節(jié)河流地質(zhì)作用一.河谷形態(tài)特征二.河流的侵蝕作用三.河流的搬運作業(yè)四.河流的沉積作用五.河流階地中國水系圖河谷要素圖

1）一條河流從河源到河口一般可分為三段：上游、中游和下游。

上游：多位于高山峽谷中，急流險灘多，河道較直，流量不大但流速很高，河谷橫斷面多呈“Ｖ”字形。

中游：河谷較寬廣，河漫灘和河流階地發(fā)育，橫斷面多呈“Ｕ”字形。

下游：多位于平原地區(qū)，流量大而流速較低，河谷寬廣，河曲發(fā)育，在河口處易形成三角洲。

河流的地質(zhì)作用包括:(1).侵蝕作用：

河水在流動的過程中不斷加深和拓寬河床的作用稱為河流的侵蝕作用。(2).搬運作用：

河流在流動的過程中將河床上剝蝕下來的固體物質(zhì)移動使其離開原地的作用。(3).沉積作用：

河流在運動中由于能量的損耗而將所夾帶固體物質(zhì)卸下形成河流沖積層的作用。二.河流的侵蝕作用1).按作用方式分類：溶蝕：河水對組成河床的可溶性巖石或礦物不斷進行的化學溶解，使之逐漸隨水流失.

機械侵蝕：流動的河水對河床組成物質(zhì)的直接沖擊和夾帶砂礫、卵石等固體物質(zhì)對河床的磨蝕。2).按作用方向分類：

下蝕作用：流水對河底巖石的侵蝕（磨、沖刷、溶）使河床逐漸下切和加深的作用。側(cè)蝕作用：河水對河床兩岸的巖石進行侵蝕，使河谷加寬或使河道左右遷移的作用。1.下蝕作用下蝕作用定義：

河水在流動的過程中使河床逐漸下切和加深的作用。作用的過程和結(jié)果：

流動著的河水及其夾帶的固體物質(zhì)對河床底部的巖土體顆粒發(fā)生沖摧作用，若顆粒的背沖推面（指向下游）有臨空面存在時，顆粒很容易被從整體上剝離下來而被流水帶走。河流下蝕作用導(dǎo)致橋基出露下蝕作用的特點逆源侵蝕：

河流下蝕作用總是從河流的下游開始，向河源方向推進。

侵蝕基準面：

河流下蝕作用休止的平面。

基本侵蝕基準面——海平面。局部侵蝕基準面------主河流面、湖泊面等。溯源侵蝕2.側(cè)蝕作用1).側(cè)蝕作用定義：

河流在流動的過程中，沖刷兩岸使河床不斷加寬的作用。2).作用過程：

流動著的河流在進入彎道后，由于離心力的作用，流水不僅有一向前的運動，同時還產(chǎn)生一種沿離心力指向凹岸的運動。而由于水體表層流束與底層流束向凹岸運動的速度差（底層的阻力大）導(dǎo)致出現(xiàn)橫向環(huán)流，使底層的流束以很大的流速沖向凹岸，產(chǎn)生較強烈的的沖刷，使得凹岸不斷的坍塌后退，沖刷下來的固體物質(zhì)再由底層流束帶向凸岸（為前部或下一彎道凸岸的后部）堆積起來，這樣使得河灣曲率增大，在縱向流的影響下，使得河灣逐漸向下游移動，從而導(dǎo)致河床發(fā)生平面擺動。3).河流的橫向環(huán)流作用河流側(cè)蝕作用凹岸凹岸凸岸凸岸4).河流侵蝕作用的作用規(guī)律

在河流的流動中，流水處于由縱向流和橫向環(huán)流組成的螺旋狀流束流動，下蝕作用和側(cè)蝕作用同時進行：但在河流的上游或山區(qū)河流，由于河床縱坡大，流速大，縱流占優(yōu)勢，以下蝕作用為主；在河流的中下游、平原縱坡較小，河灣較多，流速小，橫向環(huán)流為逐，側(cè)蝕作用為主。河谷形態(tài)上游、中游、下游，依次為“V”、不對稱，“U”形。上游“V”字形河谷平原區(qū)河谷彎曲

隨著河道彎曲的演化，河曲帶逐漸加寬，河道長度逐漸增大，河床坡度減小，流速減低。在這一演變過程中，因河道彎曲率逐漸增加，河彎頸部漸細，最終在洪水期河水可能沖破河彎頸取直道前進，造成河流的天然截彎取直，原來的河彎被廢棄，并堵塞成湖，稱為牛軛湖。牛軛湖三.河流的搬運作用1.河流的搬運作用定義：

河流在流動的過程中將河床上剝蝕下來的固體物質(zhì)移動使其離開原地的作用。2.搬運方式：化學搬運－溶運:機械搬運:懸運（<0.05mm）躍運（0.05-2mm）滾運（>2mm）四.河流的沉積作用

1.河流的沉積作用定義：

河流在運動中由于能量的損耗或加入其它有關(guān)成分而將所夾帶固體物質(zhì)卸下形成河流沖積層的作用。

2.影響因素：固體方面：重量、體積及形狀流水方面：流速、流量、其它成分3.沖積層

1).沖積層定義：在河谷內(nèi)由河流的沉積作用而形成的堆積物.

沉積的原因：流速降低、流量減小、搬運物增

多（搬運力小于搬運量）。

2).沉積物的沉積環(huán)境－沉積相：(1).河床相：沉積物的顆粒較粗。(2).河漫灘相：河漫灘相下部為河床沉積物，顆粒粗；表層為洪水期沉積物，顆粒細，以黏土、粉土為主。形成“二元結(jié)構(gòu)”。(3).牛軛湖相：為細粒沉積。(4).三角洲相：多為細粒沉積。3).河流沉積物（沖積物）的五大特征:

(1).分選性好:

長時間穩(wěn)定的河流水動力，可使各種粒級的物質(zhì)充分分開

⑵.

磨圓度好:

長距離搬運，使巖塊變圓滑。

⑶.

成層性好:

二個周期變化因素：洪水期，粗，枯水期，細；夏季，顏色淡，冬季，顏色深。

⑷.

韻律性好;

形成遞變層理。河流的一次側(cè)向擺動，由下到上可形成：河床沉積（粗）、河漫灘沉積（中）、牛軛湖沉積（細）。

⑸.

具流水成因的原生構(gòu)造:沖刷痕,砂丘(大的波痕),波痕,交錯層,前積層等四.河流階地1.定義河流階地：河谷內(nèi)河流侵蝕或沉積作用形成的階梯狀地形稱階地或臺地。2.類型1）.按階地的延伸方向分類：橫向階地：階地走向與河流方向垂直。由于河流經(jīng)過各種懸崖、陡坎，或經(jīng)過各種軟硬不同的巖石，其下切程度不同造成的?？v向階地：階地走向與河流方向平行，多指縱向階地?？v向階地是由于地殼上升運動與河流地質(zhì)作用的結(jié)果。橫向階地—無工程意義縱向階地—山區(qū)公路沿溪展線河流階地2).河流階地—按成因分類①.侵蝕階地—主要是由河流侵蝕作用形成的----地殼上升期。②.基座階地—由河流侵蝕作用、沉積作用共同形成-----地殼上升又下降.③.沖積階地—主要是由河流沉積作用形成的-----地殼下降期。（1）.侵