第二讲工程地质条件与工程地质作用

2、化学风化作用
地表环境下，大气中含有水分，水溶液中富含游离 氧和CO2及部分矿物质，水溶液作用于岩石表面或 渗入岩石孔隙中，使岩石发生缓慢化学反应而使岩 石发生分解的作用。
不仅改变其物理状态，同时也改变其化学成分，并 可形成新的矿物。
化学风化作用方式有溶解作用、结晶作用、氧化作 用、水化作用、水解作用和碳酸化作用。
河流侵蚀基准面
河流下切到接近某一水平面以后，逐渐失去侵蚀能力， 不能侵蚀到该面以下，这种水平面称为河流侵蚀基准 面。
侵蚀基准面又可分为终极侵蚀基准面和局部（地方） 侵蚀基准面。
控制河流下切侵蚀的最低基面称为终极侵蚀基准面。 这个面一般为海平面。
局部侵蚀基准面是指河流流经地方坚硬岩坎，湖泊洼 地及主支流汇口处等。
河流洪水期淹没河床以外的谷底部分，称为河漫滩。 河漫滩具典型二元结构，下部为河床沉积物，上部为
河漫滩沉积物。
心滩是河床中的沙质堆积地形，多因河床底部有障碍 物导致沉积物堆积或双向环流作用形成。
心滩淤积高度超过中水位，便成为沙洲。 当沙洲数目增多时，主河道分为若干个叉道，形成辨
状河道。
2、河口区的沉积作用
河流的沉积作用指河流搬运的一部分碎屑物质， 在河谷等的适当部分由于流速降低而发生的沉积。
沉积作用以机械沉积为主，河流沉积物称为冲积 物。
1、河谷中的沉积作用
河谷中的冲积物特点：具有分选性，磨圆较好， 成分复杂，具斜层理、水平层理或槽状层理。
河谷沉积地形主要有心滩、边滩与河漫滩等。 边滩（滨河床浅滩）为曲流河凸岸沉积产物。
根据动力作用地点（地表界面上下），地质作用 可以分为地表动力地质作用 和 岩石圈动力地质作 用。 地表动力地质作用：发生于地表界面以上的地质 作用及极为接近地表界面的岩石圈表层的动力地 质作用，简称地表地质作用。 岩石圈动力地质作用：发生于地表界面以下岩石 圈中的动力地质作用，简称岩石圈地质作用。
岩石经风化、剥蚀破坏后的产物，被流水、风、 冰川等介质搬运到其它地方的作用。
拖曳搬运；悬浮搬运；溶解搬运
四、沉积作用
被搬运的物质，由于各种原因从搬运介质中分 离出来，形成沉积物的过程，称为沉积作用。
机械沉积；化学沉积；生物化学沉积
五、固结成岩作用
沉积下来的各种松散堆积物，在一定条件下，由 于压力增大、温度升高以及受到某些化学溶液的影 响、发生压缩、胶结及重结晶等物理化学过程，使 之固结成为坚硬岩石的作用，称为成岩作用。
河流阶地的级序：自下而上称Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级阶地。
早先形成的蛇曲形态的河流，因下蚀作用重新加强， 形成在横剖面上呈“V”型，但平面上仍保留极度弯曲 的蛇曲形态，此类河流称为深切河曲，又称为“回春 河”。
第四章 地下水地质作用
埋藏在地表以下，存在于岩石和地表松散堆积物的空 隙中的水，统称为地下水。
特点：水层薄、速度慢、网状分布。 片流只能对山坡上松散的土层产生较均匀
的剥蚀作用——片流洗刷作用。
二、洪流地质作用
洪流：由片流在地表低洼处汇集而成，沿 沟谷流动的水流。
特点：流速快、流量大、有固定水道。 洪流对沿途沟谷的破坏作用——洪流的剥
蚀作用（冲蚀作用）。 冲蚀作用形成冲沟。 洪流流出沟口后，所携带的碎屑物迅速堆
中游河谷 侵蚀和堆积作 用大致保持平衡，纵断 面往往成平滑下凹曲线。
下游河谷 宽广、河道弯 曲，淤积作用显著，到 处可见沙滩和沙洲。
河流作用
上游下蚀作用为 主
中游侧蚀、堆积 作用为主
下游堆积作用为 主
河流阶地与深切河曲
由于地壳抬升，河流下切作用加强，原有的河漫滩部 分被抬升分布在河谷谷坡上，洪水已不能淹没的、顶 面较平坦的台阶状地形，称为河流阶地。
三、变质作用
由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件 发生变化，促使岩石固体状态下改变其成分、结 构和构造的作用，称为变质作用。形成变质岩。
四、地震
地震是地壳快速震动的现象，是地壳运动的—种 表现形式。地壳运动和岩浆作用均能引起地震。
岩石圈动力作用之间的关系
➢地壳运动形成断裂，引起地震，并为岩浆活动创造 通道。 ➢地壳运动和岩浆活动引起变质作用。 ➢地壳运动在内力地质作用中起主导地位。
一、风化作用
在地表或近地表的环境中，由于温度变化、大气、 水和水溶液及生物等因素影响，使岩石在原地遭受 破坏的过程。
二、剥蚀作用
剥蚀作用是将岩石风化破坏的产物从原地剥离 下来的作用，它包括除风化作用以外的所有方式 的破坏作用，诸如河流、大气降水、地下水、海 洋、湖泊以及风等的破坏作用。
三、搬运作用
河流均衡剖面
当河流侵蚀基准面位置稳定不变时，河流长期下蚀作 用，使河床的纵坡降减小，陡坎和阶梯消失，河流下 蚀作用和沉积作用达到平衡。
河流均衡剖面指河流下蚀作用和沉积作用达到平衡条 件下的纵剖面。
河流均衡剖面
平衡是相对的、 有条件的，只能 在一定时间和空 间条件下的相对 平衡。
（二）侧蚀作用
3、生物风化作用
生物风化作用：指生物的生化学风化
二、风化壳
残积物：地表岩石经受风化作用发生物理 破坏和化学成分改变后，残留在原地的堆 积物。
风化壳：陆地表面由残积物和土壤构成的 一层不连续的、薄厚不均的薄壳。
风化壳是各种风化作用的综合产物。 风化壳的性质和厚度受岩石性质、气候、
第二讲 工程地质条件与动力地质作用
贾洪彪 中国地质大学（武汉）工程学院
第一章 概述
工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的 综合。
由于不同地区的地质环境不同，工程地质条件不 同，对工程建筑物有影响的地质因素的主次关系 不同：
平原地区建筑物：地基稳定性问题 山区建筑物：斜坡稳定性问题
地质作用的概念
较大河流可划分为几个河段：上游、中游、下 游、河口区
上游以侵蚀作用为主 下游及河口以沉积为主
二、河流侵蚀作用
河流的侵蚀作用：河水及所携带的碎屑物在运动 过程中对河谷的破坏作用。
河流的侵蚀作用可以分为机械侵蚀和溶蚀两类， 机械侵蚀按侵蚀方向分下蚀作用和侧蚀作用。
（一）下蚀作用
河水及所携带的碎屑物对河床底部产生的破坏作用 称为河流下蚀作用。 河流下蚀作用的强度受纵坡降、水量、河床的岩石 性质及流水的含沙量等影响。
河口区河床纵坡降小，水流分散，加上海水或 湖水的顶托作用，河水活力大大减小，河流携 带的大量碎屑物质沉积下来，形成三角洲。
当波浪和潮汐作用较强时，河流携带到河口区 沉积的碎屑物会遭受海洋的冲刷并被搬运走,河 口区形成喇叭形的深水港湾,称为三角港。
五、河流地质作用的一般规律
不同河段河谷形态
上游河谷 侵蚀强烈、纵 断面呈V字型并多急滩和 瀑布的河段。
内动力地质作用和外动力地质作用
根据地质作用的动力来源，地质作用分为外动力 地质作用和内动力地质作用。
外动力地质作用由地球外部动力引起的，能源主 要来自太阳的热能、太阳和月球的引力能等。
内动力地质作用由地球内部的能源，如旋转能、 重力能、放射元素衰变产生的热能以及化学能、 结晶能等引起的。
地表动力地质作用和岩石圈动力地质作用
地表动力地质作用的程序示意
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主
剥蚀
原始表面
新表面
运移
洋盆 沉积
地表动力作用结果
➢高处受到风化剥蚀 ，低处沉积，削高填 低 ➢塑造地表中小型地 貌 ➢促使某些元素不断 富集或分散，并形成 可供开采和利用的矿 产
岩石圈动力地质作用概述
岩石圈动力地质作用：发生于地表界面以 下岩石圈中的动力地质作用。
河水及所携带的碎屑物对河床两侧及谷坡进行破坏的 作用称为河流侧蚀作用。
自然界中河流多为弯曲状河流，河道中的流水呈现横 向环流状态。
（二）侧蚀作用
随着横向环流不断作用，不仅是弯道幅度逐渐增大， 而是弯道位置也不断向下游方向迁移。
河流侧蚀作用使河床弯曲、谷坡后退，河谷加宽。
平原区河流侧蚀作用常形成自由河曲（蛇曲河），在 宽阔的谷底自由摆动
温差风化：岩石表层温度的周期性变化使岩石 发生崩解的作用。
多在温差大的干旱和半干旱地区发生 。
冰劈作用：由于气温的变化，岩石裂隙中的水 反复结冰和融化，从而造成岩石裂隙不断扩大， 使岩石发生崩解的作用。
盐类的结晶与潮解：由于岩石裂隙中的盐类反 复结晶、潮解，使岩石发生崩解的作用。
盐类结晶时体积膨胀，如明矾结晶时体积增大 0.5%，会对岩石裂隙两壁产生压力
“V”形河谷
河流下蚀作用较强，河谷加深的速度大于拓宽的速度， 形成谷坡高度大于谷底宽度的峡谷。
瀑布的下蚀现象
向源侵蚀（溯源侵蚀 ）
侵蚀作用从河口段开始，然后不断向上游方向发展， 即溯源侵蚀。
河流袭夺
分水岭迁移的结果，侵蚀能力强的河流夺取了侵蚀能 力弱的河流上游河段，这种水系的演变现象称为河流 袭夺。
岩石圈动力作用的结果
➢加大地表起伏，形成地球基本的轮廓。
第二章 风化作用
风化作用：在地表或近地表的环境中，由于温度 变化、大气、水和水溶液及生物等因素影响，使 岩石在原地遭受破坏的过程。
一、风化作用的类型 物理风化、化学风化和生物风化
1、物理风化作用
物理风化作用：地表岩石由于温度变化和孔 隙中水的冻融以及岩类的结晶而产生的机械 崩解过程。 它使岩石从比较完整固结的状态变为松散破 碎状态。 物理风化作用只引起岩石物理性质变化，不 形成新矿物。 常见的物理风化的方式有：温差风化、冰劈 作用、盐类的结晶与潮解
动力来源主要是内生能源，根据动力来源， 可分为构造运动、岩浆作用、变质作用和 地震。
一、构造运动
由内动力引起的地壳岩石发生变形、变位的运 动。分为水平运动和升降运动。
二、岩浆作用
指岩浆在地壳运动的影响下，向压力小的方向 移动，侵入地壳或喷出地面，冷却成为岩石的全 过程。岩浆作用形成岩浆岩，并使围岩发生变质 现象。
蛇曲截弯取直，并形成的牛轭湖
三、搬运作用
河流携带了大量化学物质和碎屑物，在流动中 将所容纳的物质从一地搬运到另一地，其搬运 方式有机械搬运和化学搬运两类。
机械搬运物主要是砾石、沙和泥，河流的机械 搬运作用可分为推移、跃移和悬浮三种方式。
四、沉积作用
因流速减小等因素的影响，河流的活力小于负载 时，河流将多余的携带物沉淀下来，以保持河水 的流动。河流发生沉积的场所主要是河谷及河口 区。
积下来组成扇状沉积地形——洪积扇。 洪积扇的组成物质称为洪积物。
第二节 河流地质作用
经常性地面流水即河流。 河流是塑造大陆地表形态的主要地质营力 。
一、河流一般知识
1、河谷形态
2、水系 水系：指由河流主流及其支流共同组成的 水文网。 分水岭：分割两个水系的高地或山岭。
水系的格式
3、河流分段
地形等因素的影响。
风化壳垂直剖面
风化壳具垂直分带性，从上到下 分为：土壤层、残积层、半风化 层 土壤层：主要由粘土矿物及腐殖 质构成，是残积物经生物风化作 用改造的产物。 残积层：由岩石风化形成的粘土 矿物或其它风化产物组成，结构 疏松，不含腐殖质。 半风化层：由只发生轻微风化的 岩石组成，岩石较致密，完全保 留原岩的结构、构造。
土壤 残积层 半风化层
基岩
第三章 地面流水地质作用
地面流水是指沿陆地表面流动的水体。 根据水源补给特点分类：
地面流水
片流：沿斜坡无固定水道的面状流水 暂时性流水 洪流：沿沟谷流动的水流 常年性流水（河流）
片流、洪流与河流的关系
第一节 片流、洪流地质作用
一、片流地质作用
片流：无数细小水流构成沿斜坡无固定水 道的面状流水。
地表地质作用概述
地表地质作用：发生于地表界面以上及极为接近 地表界面的岩石圈表层的动力地质作用。 地质营力：水、冰川、大气、风及生物 作用对象：岩石圈表层的岩石 按地质营力的作用方式和作用地点分类：风化作 用、风的地质作用、陆地流水地质作用、海洋地 质作用等等。 地质作用的程序：按风化作用、剥蚀作用、搬运 作用、沉积作用和硬结成岩作用的顺序进行
地球内部、外部这些圈层的物质运动和相互作用 过程产生了岩石圈演化相关的一系列动力地质作 用和过程。
由自然界中各种动力引起地壳（岩石圈）的物质 组成、内部结构、构造和地表形态等发生不断变 化和发展的作用称为动力地质作用（Geological process），简称地质作用。 地质营力：引起各种地质作用的自然动力，包括 内力和外力。