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第四章
地貌與第四紀(jì)松散沉積物學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié):地貌第二節(jié):第四紀(jì)松散沉積物第三節(jié):特殊土及其工程性質(zhì)
地貌學(xué)是研究地表地貌的形態(tài)特征、成因、分布及發(fā)展規(guī)律的學(xué)科。
第四紀(jì)(地球發(fā)展的最近一個(gè)地質(zhì)時(shí)代)地質(zhì)學(xué)是研究距今二三百萬(wàn)年(現(xiàn)在國(guó)際上認(rèn)為距今180萬(wàn)年,也有人為是260萬(wàn)年)內(nèi)的沉積物、生物、氣候、地層、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地殼發(fā)展歷史的學(xué)科。常將兩者合并為一門課程介紹。之所以將兩者放在一起介紹是因?yàn)閮烧邽橐粋€(gè)事物的兩個(gè)方面,地貌側(cè)重于研究外表,第四紀(jì)側(cè)重于研究?jī)?nèi)容。地形:指地表既成形態(tài)的某些外部特征,高低起伏,坡度大小,空間分布等,實(shí)際就是地表的形態(tài)。地貌:由于內(nèi)、外力地質(zhì)作用的長(zhǎng)期進(jìn)行,在地殼表面形成的各種不同成因、不同類型、不同規(guī)模的起伏形態(tài)。一.地形與地貌地貌與地形不僅內(nèi)容不同,表示方式也不同
不同地貌反映地區(qū)構(gòu)造、巖性、水文地質(zhì)、物理地質(zhì)作用等。
二.地貌形成、發(fā)展規(guī)律和影響因素地貌的形成與發(fā)展主要取決于兩個(gè)方面:作用力(內(nèi)力—加大起伏、外力—減小起伏)和物質(zhì)基礎(chǔ)(巖性—抗風(fēng)化與侵蝕;構(gòu)造---時(shí)代老-逆地貌、時(shí)代新-正地貌)地貌的形成主要受內(nèi)、外力地質(zhì)作用的共同控制-內(nèi)力地質(zhì)作用形成了地表的其本起伏形態(tài)-大的隆起與大的凹陷。外力地質(zhì)作用削高填平,夷平地表。某一時(shí)期的地表形態(tài),取決于當(dāng)時(shí)及以前一定時(shí)期內(nèi)、外力地質(zhì)作用之間強(qiáng)烈程度差異-量的比例關(guān)系。
這里主要應(yīng)用了美國(guó)學(xué)者W.M.戴維斯1899年提出的“剝蝕循環(huán)論”。(他認(rèn)為:地貌的形成和發(fā)展受地殼運(yùn)動(dòng)、外力作用、時(shí)間三要素影響,假定一分布有河流的平坦地塊被構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升到一定高度后停止,地塊地貌的發(fā)展就像人的成長(zhǎng)一樣,循著較快深切的幼年期、地形逐漸復(fù)雜多樣的壯年期、漫長(zhǎng)準(zhǔn)平原化的老年期的階段進(jìn)行。若上述地塊完結(jié)后再度被抬升,上述過程又周而復(fù)始的進(jìn)行,形成循環(huán)剝蝕。)和德國(guó)的W.彭克在1924年提出的“地形分析”理論。大陸上的地貌類型大陸上的地貌類型有構(gòu)造山系和裂谷;高原與平原;丘陵與盆地等。中國(guó)地貌略圖青藏高原柴達(dá)木盆地內(nèi)蒙古高原黃土高原云貴高原準(zhǔn)噶爾盆地塔里木盆地四川盆地東北平原華北平原長(zhǎng)江中下游平原第一級(jí)階梯第二級(jí)階梯第三級(jí)階梯柴達(dá)木盆地塔里木盆地準(zhǔn)噶爾盆地四川盆地吐魯番盆地東北平原華北平原長(zhǎng)江中下游平原珠穆朗瑪峰返回主頁(yè)下頁(yè)盆地高原地質(zhì)學(xué)上地貌的形態(tài)分類形態(tài)類別絕對(duì)高度(m)相對(duì)高度(m)平均坡度(°)舉例山地高山>3500>1000>25喜馬拉雅山、天山中山3500~10001000~50010~25大別山、廬山、雪峰山低山1000~500500~2005~10川東平行嶺谷、華鎣山丘陵<500<200閩東沿海丘陵平原高原>600>200青藏、內(nèi)蒙、黃土、云貴高原高平原>200成都平原低平原0~200東北、華北、長(zhǎng)江中下游平原洼地低于海平面高度吐魯番洼地公路工程上對(duì)地貌形態(tài)的分類地貌形態(tài)分類地面自然坡度(°)相對(duì)高度(m)地形說明平原區(qū)≤3°平坦,無(wú)明顯起伏微丘區(qū)3°~20°<100起伏不大,有殘丘孤山重丘區(qū)>20°100~200低嶺寬谷,或聚或散山嶺區(qū)>200低、中山,有山脈形態(tài)地貌的成因分類
內(nèi)力地貌
構(gòu)造地貌:由地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所造成的地貌。火山地貌:由火山噴發(fā)出來的熔巖和碎屑物質(zhì)堆積所形成的。外力地貌水成地貌:以水的作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。冰川地貌:以冰雪的作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。風(fēng)成地貌:以風(fēng)的作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。
巖溶地貌:以地表水和地下水的溶蝕作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。
重力地貌:以重力作用為地貌形成和發(fā)展的基本因素。終磧邊磧中磧冰斗冰斗刃脊U型谷角峰堆積型地貌之二——風(fēng)成黃土四.山嶺地貌1.山嶺地貌的形態(tài)要素山頂:山嶺的最高部分,有尖、園、平之分。山腳:山嶺與周圍平地的接觸處;山坡:位于山頂與山腳之間的斜坡。2.成因類型分類構(gòu)造變動(dòng)形成的山嶺:如平頂山、單面山、褶皺山、斷塊山.火山作用形成的山嶺:常見有錐狀火山和盾狀火山
剝蝕作用形成的山嶺:如河間分水嶺褶皺背斜向斜地塹地壘3.埡口對(duì)于公路工程來說,研究山嶺地貌必須重點(diǎn)研究埡口。越嶺線若能尋找合適的埡口,可以降低公路高程和減少展線工程量。隧道也一般選擇穿越埡口,可以減少隨道延米和工程量。埡口的主要類型及特征:1).構(gòu)造型埡口斷層破碎帶型埡口:工程地質(zhì)條件較差,一般以低路堤、淺路塹通過,以保證地面原有的穩(wěn)定性。背斜張裂帶型埡口:工程地質(zhì)條件相對(duì)好一些,主要水文地質(zhì)條件好,巖層相對(duì)穩(wěn)定。單斜軟弱層型埡口:巖性較差,不宜大挖,以淺路塹或路堤形式通過。在山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,以剝蝕和堆積作用為主因素形成。埡口外形渾園,寬厚,松散堆積層較大。道路多以低填或淺挖通過。以外力強(qiáng)烈剝蝕為主導(dǎo)因素所形成的埡口,其形態(tài)特征與山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)無(wú)明顯聯(lián)系。特點(diǎn):松散覆蓋層很薄,基巖多半裸露。可采用隧道方案、中塹深挖等方式通過。2).剝蝕型埡口:
3).剝蝕-堆積型埡口:4.山坡
為山頂和山腳間的斜坡地段。山脊線與越嶺線常在山坡上要進(jìn)行相應(yīng)的展線。
山坡的外部形態(tài)特征包括山坡的高度、坡度及縱向輪廓等。山坡類型——根據(jù)縱向輪廓和坡度直線形坡單一巖性的長(zhǎng)期侵蝕:穩(wěn)定性較高單斜巖層構(gòu)成:開挖路塹后順層滑動(dòng)松散巖層構(gòu)成:表示為殘坡積層,穩(wěn)定性最差。凸形坡:上緩下陡,由河流的強(qiáng)烈下切形成的。
其穩(wěn)定性主要取決于取決于巖體結(jié)構(gòu)。凹形坡:
上陡下緩,由河流緩慢下切形成,穩(wěn)定性差。階梯形坡:由軟硬不同的水平或近于水平的巖層經(jīng)風(fēng)化形成,穩(wěn)定性較高;由多次滑坡形成的-近于極限平衡狀態(tài)。由平行的多層正斷層形成,穩(wěn)定性取決于斷層的規(guī)模山岳對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊懹绊懮絽^(qū)交通建設(shè)的一般原則原因方式首選公路運(yùn)輸,其次是鐵路運(yùn)輸①山岳地區(qū)修建交通運(yùn)輸干線的成本高、難度大;②建造公路的成本、技術(shù)難度較鐵路小線路走向①線路選在地勢(shì)相對(duì)和緩的山間盆地和河谷地帶;②線路一般呈“之”字或“8”字形(線路盡量與等高線平行);③避開陡坡和斷層、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地段;④在適宜的過河點(diǎn)跨過河流;⑤盡量選擇兩點(diǎn)間最近距離、經(jīng)過各級(jí)居民點(diǎn);⑥避免占用耕地、避開農(nóng)田水利設(shè)施在山岳地區(qū)交通運(yùn)輸建設(shè)選線一般應(yīng)按地形大勢(shì)來確定路線的走向。原因:①盡量節(jié)約建設(shè)成本的需要;②降低技術(shù)難度的需要;③工程施工安全的需要;④降低運(yùn)營(yíng)成本和提高運(yùn)營(yíng)安全性的需要。(如果像平原地區(qū)那樣,選取最直、最短的線路,就必須開拓較多的山坡,填實(shí)溝谷,建造較多的橋梁或隧道線網(wǎng)密度一般來說平原、緩丘、山間盆地、河谷等人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地方線網(wǎng)密度大山岳地區(qū)人口主要集中在河谷地帶,這樣可以聯(lián)系較多的居民點(diǎn),方便人們的出行,吸引較多的客貨流,從而提高營(yíng)運(yùn)量,增加經(jīng)濟(jì)效益五.平原地貌平原地貌是地殼在升降運(yùn)動(dòng)微弱或長(zhǎng)期穩(wěn)定的條件下,經(jīng)過風(fēng)化剝蝕夷平或巖石風(fēng)化碎屑經(jīng)搬運(yùn)而在低洼地面堆積所形成的。平原地貌具有大地表面開闊平坦、地勢(shì)高低起伏不大的外部形態(tài)。
一般說來,平原地貌有利于公路選線,在選擇有利地質(zhì)條件的前提下,可以設(shè)計(jì)成比較理想的公路線形。平原地貌的分類
按高程分類:高原高平原低平原洼地
按成因分類:構(gòu)造平原剝蝕平原堆積平原第二節(jié)第四紀(jì)松散沉積物第四紀(jì)沉積物一般為不良地質(zhì)條件,常為滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
第四紀(jì)沉積物一般具有壓固程度低、結(jié)構(gòu)松散、穩(wěn)定性差、承載力低、變形量大等特點(diǎn)。第四紀(jì)的特點(diǎn):1.人類的出現(xiàn)及人類文明的發(fā)展古猿→猿人→古人→新人→現(xiàn)代人階段石器→陶器→銅器→鐵器→計(jì)數(shù)機(jī)時(shí)代2.氣候發(fā)生了顯著降溫,并出現(xiàn)明顯冷暖波動(dòng)3.地殼活動(dòng)異常活躍(喜馬拉雅山、火山)4.哺乳動(dòng)物為主的時(shí)代5.陸相沉積物廣泛發(fā)育且正在形成中地球上的氣候一直呈波浪式發(fā)展,冷暖干濕相互交替,變化的周期長(zhǎng)短不一:大冰期與大間冰期,時(shí)間尺度為106-108年亞冰期與亞間冰期,時(shí)間尺度為105年副冰期與副間冰期,時(shí)間尺度為104年小冰期與小暖期,時(shí)間尺度為102-103年在地球歷史上曾發(fā)生過三次大冰期:震旦紀(jì)大冰期(6億年前);寒武—石炭紀(jì)大間冰期(3-6億年前);石炭---二迭紀(jì)大冰期(2-3億年前);三迭—第三紀(jì)大間冰期(2—0.02億年前);第四紀(jì)大間冰期(200萬(wàn)年前開始)。
第四紀(jì)五次亞冰期:序號(hào)距今萬(wàn)年歐洲中國(guó)
1
1.0冰后期
2
6.5玉木冰期
大理冰期
3
10里斯—玉木間冰期
4
23里斯冰期廬山冰期
5
30明德—里斯間冰期
6明德冰期大故冰期
7
70恭茲—明德間冰期
8恭茲冰期鄱陽(yáng)冰期
在玉木亞冰期中有五次副冰期,它們的時(shí)程在1-幾十萬(wàn)年,現(xiàn)在距玉木亞冰期的第五次副冰期結(jié)束已有一萬(wàn)年。在亞冰期氣溫比現(xiàn)在低8-12度;在亞間冰期氣溫比現(xiàn)在高5-10度。第四紀(jì)沉積物成因分類
成因成因類型主導(dǎo)地質(zhì)作用風(fēng)化殘積殘積物物理、化學(xué)風(fēng)化作用重力堆積墜積物崩塌堆積物滑坡堆積物土溜較長(zhǎng)期的重力作用短促間發(fā)生的重力破壞作用大型斜坡塊體重力破壞作用小型斜坡塊體表面的重力破壞作用大陸流水堆積坡積物洪積物沖積物三角洲堆積(河—湖)物湖泊堆積物沼澤堆積物斜坡上雨水、雪水間有重力的搬運(yùn)、堆積作用短期內(nèi)大量地表水流搬運(yùn)、堆積作用長(zhǎng)期的地表水流沿河谷搬運(yùn)、堆積作用河水、湖水混合物堆積作用淺水型的靜水堆積作用潴水型的靜水堆積作用海水堆積濱海堆積物淺海堆積物深海堆積物三角洲堆積(河-海)物海浪及岸流的堆積作用淺海相動(dòng)蕩及靜水的混合堆積作用深海相靜水的堆積作用河水、海水混合物堆積作用地下水堆積泉水堆積物洞穴堆積物化學(xué)堆積作用及部分機(jī)械堆積作用機(jī)械堆積作用及部分化學(xué)堆積作用冰川堆積冰磧堆積物冰水堆積物冰磧湖堆積物固體狀態(tài)冰川的搬運(yùn)、堆積作用冰川中冰下水的搬運(yùn)、堆積作用冰川地區(qū)的靜水堆積作用風(fēng)力堆積風(fēng)積物風(fēng)-水堆積物風(fēng)的搬運(yùn)堆積作用風(fēng)的搬運(yùn)堆積作用后來又經(jīng)流水的搬運(yùn)堆積作用第三節(jié)特殊土及其工程地質(zhì)性質(zhì)軟土黃土膨脹土鹽漬土凍土紅粘土特殊土:
某些具有特殊物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)、賦存于特殊環(huán)境中、易產(chǎn)生不良工程地質(zhì)問題的區(qū)域性土,--各種天然或人為形成的特殊土的分布,都有其一定的規(guī)律,表現(xiàn)一定的區(qū)域性。主要包括:黃土、凍土、軟土、膨脹土、鹽磧土在我國(guó),具有一定分布區(qū)域和特殊工程意義的特殊土包括:1)
沿海及內(nèi)陸地區(qū)各種成因的軟土;2)
主要分布于西北、華北等干旱、半干旱氣候區(qū)的黃土;3)
主要分布于南方和中南地區(qū)的膨脹土;4)高緯度、高海拔地區(qū)的多年凍土;5)
濱海、內(nèi)陸、平原等的鹽漬土;
特殊土的特性脹:剪脹、濕脹、鹽脹、凍脹、晶脹、裂脹、散脹;
縮:干縮、壓縮、剪縮、收縮、陷縮;
陷:濕陷、溶陷、融陷、塌陷、壓陷
蝕:沖蝕、腐蝕、溶蝕
散:分散、壓散、松散、裂散、解散
軟:軟弱、軟化、軟塑
變:變化、變形、變位特殊性土的種類有:沿海及內(nèi)陸靜水沉積的淤泥類軟土南方和中南地區(qū)的膨脹土西南亞熱帶濕熱氣候條件下的紅粘土西北、華北干旱氣候區(qū)的黃土西北、華北干旱氣候區(qū)的鹽漬土高緯度、高海拔寒冷氣候區(qū)的凍土各地人類工程活動(dòng)的人工填土巖石經(jīng)風(fēng)化變成土植物腐殖質(zhì)表土底土破碎巖石基巖黑色土褐色土灰色土灰黃色土黃色土紅色土雜填土粘土夾礫石土地基土表層的人工填土一.軟土
1.軟土的特征:
顏色多為灰綠、灰黑色,手摸有滑膩感,能染指,有機(jī)質(zhì)含量高時(shí),有腥臭味;主要粒度成分—粘粒及粉粒,粘粒含量高達(dá)60%~70%;礦物成分—除粉粒中的石英、長(zhǎng)石、云母外,粘粒中的粘土礦物主要是伊利石,高嶺石次之;常有一定量的有機(jī)質(zhì),可高達(dá)8%~9%;
結(jié)構(gòu)---具有曲型的海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu);
構(gòu)造---具有層理構(gòu)造。
軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低和抗剪強(qiáng)度很低的呈軟塑-流塑狀態(tài)的粘性土。淤泥類軟土:
靜水或水流緩慢環(huán)境中沉積,有微生物參與,含較多有機(jī)質(zhì)的疏松軟弱粘性土。
分布:沿海地區(qū)濱海相、瀉湖相、三角洲相;內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖積洪積沼澤相。河道淤泥流體狀軟土
海灣淤泥高塑性軟土潮間帶淤泥高塑性軟土
淤泥質(zhì)軟土失水后形成干裂工程特性:含水量高,天然含水量>液限,處于很軟狀態(tài)。透水性低,固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。壓縮性高,強(qiáng)度低,欠壓密狀態(tài)。顯著的蠕變和觸變性(高靈敏度)。
蠕變:在一定荷載下,土的剪切變形隨時(shí)間增長(zhǎng)的特性。
觸變:土受擾動(dòng)后強(qiáng)度降低,隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度能部分恢復(fù)的性能。2.軟土的不良工程性質(zhì)
1)孔隙比大(e>1.0)、含水量高(w〉Il.2)軟土透水性差、壓縮性高、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng).3)強(qiáng)度低,且隨排水條件變化大.4)軟土具有觸變性,在動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)破壞強(qiáng)度降低呈流動(dòng)狀態(tài).5)軟土具有流變性,在較小荷載長(zhǎng)期作用下變形不斷增長(zhǎng)而破壞.
1).換土墊層法2).反壓護(hù)道法3).排水固結(jié)法(砂井排水、塑料板排水)4).強(qiáng)夯法、振沖法、擠密樁法(砂石樁、石灰樁、土樁和灰土樁)5).人工降排水6).土工織物加固法等。
7).高壓噴射注漿法、深層攪拌法和灌漿法
3.公路常用的軟土地基加固與處理方法二.黃土及其特征
1.黃土的特征:
1)顏色—淡黃、棕黃或灰黃色:新淺老深。
2)顆粒組成—粉粒為主,約占60%~70%;含有多種可溶鹽;如碳酸鈣含量在10%---20%。
3)結(jié)構(gòu)疏松、孔隙多,孔隙度一般為33%~64%;
4)質(zhì)地均一無(wú)層理,但具有柱狀節(jié)理和垂直節(jié)理;
5)濕陷性—(并非所有黃土都具有濕陷性,也并非只有黃土有濕陷性如干旱和半干旱地區(qū)的山前洪積坡積碎巖土、砂土等)有濕陷性的黃土稱為濕陷性黃土.
6)水積容重在1.7-1.8,風(fēng)積老的1.5-1.6、新的1.3-1.4。黃土是第四紀(jì)以來,在干旱、半干旱氣候條件下,陸相沉積的一種特殊土。包括老黃土和新黃土.黃土:主要分布:
我國(guó)西北及華北地區(qū),面積約63萬(wàn)km2。特征:粉粒為主,富含碳酸鈣,肉眼可見大孔隙,垂直節(jié)理發(fā)育,常呈現(xiàn)直立的天然邊坡。工程特性:塑性較弱含水較少,堅(jiān)硬—硬塑狀態(tài)壓實(shí)程度差,孔隙比高,孔隙大抗水性弱,遇水強(qiáng)烈崩解,濕陷明顯透水性較強(qiáng),且呈各向異性強(qiáng)度較高,粒間連接較強(qiáng),壓縮性中等。黃土濕陷性:在一定壓力下受水浸潤(rùn)后,結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生顯著沉陷的性質(zhì)。濕陷系數(shù)δs:由室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)測(cè)得的黃土樣在某種規(guī)定壓力下的濕陷量與土樣原始高度的比值。δs≥0.015為濕陷性黃土。濕陷類型:自重濕陷與非自重濕陷。實(shí)測(cè)或計(jì)算自重濕陷量>7cm時(shí),為自重濕陷性黃土場(chǎng)地.濕陷起始?jí)毫?開始出現(xiàn)明顯濕陷的壓力。黃土濕陷導(dǎo)致渠道變形破壞2.黃土的工程性質(zhì)
黃土的壓縮性:一般黃土壓縮性中等;近代堆積的黃土是高壓縮性的;年代越老的黃土壓縮性越小。黃土的濕陷性:天然黃土在一定的壓力作用下,浸水后產(chǎn)生突然明顯的下沉現(xiàn)象,稱為濕陷。黃土發(fā)生濕陷的條件:黃土內(nèi)部疏松結(jié)構(gòu)、水的浸入和一定的附加壓力是引起濕陷的內(nèi)在、外部條件。黃土的抗沖刷性:黃土特別是新黃土抗沖刷性很低,易形成沖溝.
濕陷發(fā)生在自重壓力和建筑物的附加壓力下,稱為非自重濕陷,起始?jí)毫?gt;自重壓力。
黃土濕陷發(fā)生在一定的壓力下,稱濕陷起始?jí)毫?/p>
濕陷發(fā)生在黃土的飽和自重壓力下稱為自重濕陷;起始?jí)毫?lt;自重壓力.
3.影響濕陷性的因素黃土的天然含水量:一般來講含水量低,濕陷性強(qiáng),含水量高,濕陷性弱,一般含水量超過25%時(shí)就不再具有濕陷性了。黃土的形成年代:黃土越老,濕陷性越弱,老黃土不具有濕陷性了。黃土的密實(shí)程度:黃土越密實(shí),濕陷性越弱。因此可以采取相應(yīng)的措施,改善濕陷性黃土的工程性質(zhì)黃土地區(qū)地下常常有天然的洞穴,洞穴的存在和發(fā)展容易造成上覆土層和工程建筑物突然陷落。4.黃土的陷穴對(duì)危害路基穩(wěn)定的黃土陷穴,應(yīng)根據(jù)陷穴埋藏深度及大小,采用開挖回填夯實(shí)及灌漿、灌砂等方法處理。對(duì)流向陷穴的地面水,采取攔截引排措施;填平夯實(shí)塹頂?shù)牧芽p和積水洼地。
黃土地貌——塬、梁、峁塬是黃土覆蓋的范圍較廣的平坦高地,是黃土覆蓋在大片平整古地形上形成的。梁是長(zhǎng)條形的黃土丘陵。我國(guó)黃土地區(qū)當(dāng)?shù)厮傅牧?,梁頂較狹窄,呈明顯的穹形。也可有平頂梁。梁的形成多與條狀古地形有關(guān)。峁是穹狀的黃土丘陵。峁頂面積不大,呈明顯的穹起,整個(gè)外形象饅頭。另一種是連續(xù)的黃土平頂峁,峁頂之間有一個(gè)分水鞍地。峁的形成也與古地形有關(guān)。黃土地貌黃土地貌溝谷地貌:細(xì)溝-淺溝-切溝-沖溝-坳溝-河溝。溝間地貌:塬、墚、峁。三.膨脹土
膨脹土是一種粘性土,具有明顯的吸水膨脹、失水收縮特性;粒度成分以粘粒為主;
主要礦物成分-蒙脫石、伊利石,具有強(qiáng)烈的親水性,吸收水分后體積膨脹、失水后收縮;
反復(fù)脹縮,強(qiáng)度衰減,導(dǎo)致其上的工程建筑物開裂、下沉、失穩(wěn)破壞。
膨脹土:
富含親水性粘土礦物,隨含水量增減體積發(fā)生顯著脹縮變形的硬塑性粘土。分布:全國(guó),云南、廣西、貴州、湖北最具代表性。一般位于山前丘陵地區(qū)或河谷高階地上。
特征:1)呈黃褐、灰白、花斑等顏色。2)粘粒含量高,為親水性很強(qiáng)的蒙脫石等粘土礦物,土中可溶鹽及有機(jī)質(zhì)含量較低,常含鐵錳或鈣質(zhì)結(jié)核,結(jié)構(gòu)致密。3)表面有大量網(wǎng)狀裂隙,裂面有臘狀光澤的擠壓面。工程特性:低含水量,呈堅(jiān)硬-硬塑狀態(tài)孔隙比小,密度大高塑性,粘粒及粉粒為主具膨脹力,自由膨脹量>40%天然狀態(tài)下壓縮性低,承載力高,但由于干縮裂隙發(fā)育,穩(wěn)定性差.浸水后或被擾動(dòng)時(shí),強(qiáng)度驟然降低.膨脹土顏色多為灰白、棕黃、棕紅、褐色等;膨脹土中各種成因的裂隙十分發(fā)育;早期(第四紀(jì)以前或第四紀(jì)早期)生成的膨脹土具有超固結(jié)性。
膨脹土分類野外地質(zhì)特征主要粘土礦物成分粘粒含量(%)自由膨脹率(%)脹縮總率(%)強(qiáng)膨脹土灰綠、灰白色,粘土細(xì)膩,滑感極強(qiáng),網(wǎng)狀裂隙極發(fā)育,極易風(fēng)化呈細(xì)粒狀、鱗片狀蒙脫石伊利石>50>90>4中等膨脹土以棕、紅、灰色為主,粘土含有少量粉砂,滑感較強(qiáng),裂隙較發(fā)育,易風(fēng)化呈碎粒狀,含鈣質(zhì)結(jié)核蒙脫石、伊利石35~5065~902~4弱膨脹土以黃、褐色為主,粘土含有較多粉砂,裂隙發(fā)粒,有滑感,易風(fēng)化呈碎石狀,含有較多鈣質(zhì)結(jié)核或鈣盤蒙脫石、伊利石、高嶺石30~3540~650.7~2.0四.鹽漬土
土層中易溶鹽的含量大于0.5%時(shí),這種土一般可稱為鹽漬土。新疆規(guī)定:在公路工程中,地表面以下1米內(nèi)易溶鹽(綠化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂;中溶鹽:硫酸鈣;難溶鹽:碳酸鈣)含量平均大于0.3%的土為鹽漬土。鹽漬土(salinesoil):
分布:濱海型、沖積平原型、內(nèi)陸型鹽漬土類型:氯鹽型:具強(qiáng)烈的吸濕性導(dǎo)致土有很大的塑性和壓縮性。硫酸鹽型:結(jié)晶時(shí)體積膨脹,失水干燥時(shí)體積縮小,周期性松脹變化使土的結(jié)構(gòu)破壞。碳酸鹽型:具明顯堿性反應(yīng)。潮濕時(shí)具很大的親水性、塑性膨脹性。
1.鹽漬土的形成條件
地下水的礦化度較高,有充分鹽分的來源。地下水埋藏較淺,毛細(xì)作用能達(dá)到地表或接近地表,有被蒸發(fā)作用影響的可能。氣候比較干燥,一般年降雨量小于蒸發(fā)量的地區(qū),易形成鹽漬土。2.鹽漬土的鹽漬程度分類
鹽漬土名稱細(xì)粒土土層的平均含鹽量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))粗粒土通過10mm篩孔土的平均含鹽量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))氯鹽漬土及亞氯鹽漬土硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土氯鹽漬土及亞氯鹽漬土硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土弱鹽漬土0.3~10.3~0.52~50.5~1.5中鹽漬土1~50.5~25~81.5~3強(qiáng)鹽漬土5~82~58~103~6過鹽漬土>8>5>10>63.鹽漬土的不良工程性質(zhì)
鹽漬土的膨脹性(鹽漲性):
硫酸鹽沉淀結(jié)晶時(shí),體積增大,脫水時(shí)體積縮小。干旱地區(qū)日溫差較大。由于溫度的變化,硫酸鹽的體積時(shí)縮時(shí)脹,致使土體結(jié)構(gòu)疏松。
鹽漬土的力學(xué)性質(zhì):鹽漬土的強(qiáng)度與土的含水量關(guān)系密切,含水量較低且含鹽量較高時(shí),土的強(qiáng)度就較高,反之較低。鹽漬土的濕陷性和水穩(wěn)性(溶陷性):
水對(duì)鹽漬土的穩(wěn)定性影響很大,在潮濕的情況下,一般均表現(xiàn)為吸濕軟化,使穩(wěn)定性降低。
鹽漬土的壓實(shí)性:當(dāng)土中的含鹽量增大時(shí),其最佳密度逐漸減小,當(dāng)含鹽量超過—定限度時(shí),就不易達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)密度。
鹽漬土中的有害毛細(xì)水作用:鹽漬土中的毛細(xì)水上升能直接引起地基土的浸濕軟化和次生鹽漬化,進(jìn)而使土的強(qiáng)度降低,產(chǎn)生鹽脹、凍脹等病害。
鹽漬土鹽漬土公路鹽脹鹽脹五.紅土
紅土是巖石在熱帶、亞熱帶特定的濕熱氣候條件下,經(jīng)歷了不同程度的紅土化作用而形成的一種含較多粘粒,富含鐵鋁氧化物膠結(jié)的紅色粘性土、粉土。紅土具有較特殊的工程特性,雖然孔隙比較大,含水較多,但卻常有偏低的壓縮性和較高的強(qiáng)度,是一種區(qū)域性特殊土。1.紅土的分類按物質(zhì)來源不同,有兩類紅土:—類是各種巖石的殘積物(局部坡積物),經(jīng)紅土化作用而形成的殘積紅土。另一類是非殘積成因的堆積物(沖積、洪積、冰積)經(jīng)紅土化作用而形成的網(wǎng)紋紅土。綜合成因、年代、母巖特征等因素,對(duì)紅土分類如以下五種:碳酸鹽巖形成的典型紅粘土玄武巖形成的紅粘土花崗巖形成的紅土紅層出露區(qū)紅土中更新世網(wǎng)紋紅土紅粘土紅粘土:
由碳酸鹽類巖石在濕熱氣候條件下,經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化作用而形成的高塑性粘土。
分布:
主要分布在:云貴高原、四川東部、廣西、粵北及鄂西、湘西。低山丘陵地帶頂部和山間盆地、緩坡及坡腳地段。
特征:
1)褐紅色,富含鐵鋁氧化物,粘粒含量很高,具有高度分散性,顆粒細(xì)而均勻,粘土礦物以高嶺石為主。2)土層中常有石芽、溶洞或土洞分布其間。3)地表裂隙發(fā)育。4)沿深度含水量增大,土質(zhì)由硬變軟。5)在水平方向上厚度變化較大,造成地基不均勻性。
工程特性:高含水量、高塑性,硬塑或可塑狀態(tài)??紫侗却?、低密度、孔隙飽水。壓縮性低、強(qiáng)度高、地基承載力高。浸水后膨脹量小,但失水后收縮劇烈。2.紅土的工程性質(zhì)
液限較高,含水較多,飽和度常大于80%,土常處于硬塑至可塑狀態(tài)。孔隙比變化范圍大,一般孔隙比較大,尤其是殘積紅土,孔隙比常超過0.9,甚至達(dá)2.0。強(qiáng)度變化范圍大,一般較高,粘聚力一般為10~60kPa,內(nèi)摩擦角為10°~30或更大。膨脹性極弱,但某些土具有一定的收縮性,這與紅土的粒度、礦物、膠結(jié)物等情況有關(guān),某些紅土化程度較低的“黃層”收縮性較強(qiáng),應(yīng)劃入膨脹土范疇;浸水后強(qiáng)度一般降低,部分含粗粒較多的紅土,濕化崩解明顯。
綜上所述,紅土是一種處于飽和狀態(tài),孔隙比較大,以硬塑和可塑狀態(tài)為主,具中等壓縮性,強(qiáng)度較高的紅粘土,具有一定的收縮性。紅粘土的主要特性1高塑性粘土2厚度不均勻3高伸縮性4上硬下軟5巖溶與洞穴六.凍土
凍土是一種溫度低于0℃且含有冰的土巖。
土凍結(jié)時(shí)發(fā)生凍脹,強(qiáng)度增高,融化時(shí)強(qiáng)度降低,甚至出現(xiàn)軟塑或流塑狀態(tài),發(fā)生沉陷。修建在凍土地區(qū)的工程建筑物,常常由于反復(fù)凍融,土體凍脹、融沉,導(dǎo)致工程建筑物
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