第六章 地表地质作用

6.3.2 岩溶作用的基本条件
就岩石而言，首先必须是可溶的，否则水就不可能 进行溶蚀，岩溶作用也就无从发生； 其次，岩石必须是透水的，当岩石具有透水性时， 地表水才能渗入地下并转化为地下水，这样地下水才能
起主导作用形成作为岩溶标志的地下洞穴。
就水而言，首先水必须具有溶蚀力，如果水没有， 岩溶作用就很难进行。
第六章 地表地质作用
地表是各种自然因素的交叉作用带，也是人类工程 活动的最主要场所。发生于地球表面附近地质作用，形 式多种多样，成因复杂，对人类活动的影响深广。 本章将就几种常见的 地表地质作用，阐述其作用特
点、形成规律和对工程不良影响及其防治措施。
6.1 风化作用
6.1.1 基本概念
岩石发生物理、化学性质变化称为风化；
其次，水必须是流动的因为停滞的水很快就会变成
饱和溶液，因而失去潜蚀力，岩溶作用就会停止。 因此，岩溶作用的基本条件就是岩石的可溶性、透 水性，水的溶蚀力、流动性。
6.3.3 岩溶地貌
l）地表岩溶地貌
(1) 石芽与溶沟 地表水流沿着坡面上的裂隙流动，溶蚀和冲蚀 出许多凹槽和坑洼，凹槽为溶沟，沟间的突起为石芽。
3）河谷的类型及特征
根据形态特征分类：
峡谷：V字形 浅槽谷：U字形 屉形谷： 形
根据河流与地质构造分类：
纵谷：向斜、背斜、单斜、 断层、地堑 横谷：
根据两岸谷坡对称情况分类：
对称谷 不对称谷
4） 河床的地貌特征
岩坎
石滩
深槽
深潭
6.2.3 河流侵蚀、淤积作用的防治
1) 凹岸的坍塌和凸岸的淤涨
坍岸的成因分析
③弯曲河段的河岸常形成二元结构，相当于组合土层的 情况，这时坍塌形式可以为：圆弧滑动，平面滑动和 坍落。
凹岸坍塌与凸岸淤涨 对于弯曲形河流，其输沙常处于基本平衡状态，凸岸 的堆积主要来自凹岸的冲刷，联系的纽带则是通过弯道 的环流作用．凹岸崩塌和凸岸淤涨在数量上近乎相等， 其结果将使河道在多年情况下作横向摆动，断面形态则
作用外，还产生机械侵蚀作用，地下通道因而迅速扩大。
（2）地下河 在岩溶地区，具有自由水面的地下水流称为地下河。
(2) 漏斗 是倒锥状的洼地、直径一般数米至数十米，深数米至 数十米，底部常有管道通往地下。它起着集水和消水的作用。 如果下部管道被溶蚀残余物堵塞，则可积水成池。 (3) 竖井 实际上是一种塌陷漏斗，在平面轮廓上呈方形、长条 状或不规则圆形，长条状是沿一组节理发育的，方形或圆形 则是沿两组节理发育的。竖井井壁陡峭，近乎直立。 (4) 落水洞 是地表水流入地下的进口。其大小不一，形态各异。 竖井和漏斗的形成主要是溶蚀作用与塌陷作用，而落水洞的 形成则除溶蚀作用外还有机械侵蚀作用，特别是当大量地表 水通过落水洞转为地下河的情况下，侵蚀作用非常强烈。
被遗弃了的老河漫滩，它与当前的河流作用无关。
每一级阶地包括阶地面和阶地斜坡两个主要组成单元。 河谷两岸的阶地的级数是由下而上按顺序分级的，即把 高于河漫滩的最低一级阶地称为一级队地，向上依次为二级 阶地、三级阶地等。
(2) 阶地的形成
阶地的形成过程中，河流并不是始终向下切 方向发展，而是下切一个阶段以后，有可能再次 恢复相对平衡，或甚至发生回淤。只要回淤的幅 度没有把前期形成的阶地埋没，则地表最终的形 态和单纯下切所形成的形态从外表上来看并无不 同。
风蚀穴
（宁夏贺兰山）
风蚀蘑菇 （河北承德）
大连金石滩
海蚀蘑菇（广西北海）
砾滩（海南岛峨蔓）
• 珠穆朗玛峰（冰川作用形成的角峰）
U型谷
冰蘑菇
西藏北部大陆性 冰川表面消融区
冰川漂砾（四川甘孜海子山）
岩石的风化程度划分
风化等级 全风化 强风化 弱风化 微风化 颜色光泽 组织结构变化与破碎
底、岸壁递减。
对于平滑的边界，在紧靠边壁处存在有一很薄的层流 区，称为层流亚层或边界层；对于十分粗糙的边界边界层
往往被旋涡流所破坏。
（2）横向环流与螺旋流 水流的运动受到河槽周界的限制，因此，水流的平均方向决定于槽线的方 向。槽线的曲折和断面形态的改变，会使水流内部形成一种规模较大的旋转 运动。这种旋转运动不仅规模较大、而且比较稳定。引起环流的原因很多， 这里仅介绍两种情况。 ①弯道离心力引起的环流 弯道水流在离心力的作用下，水面会形成横比降，使得凹岸水面抬高，凸 岸水面降低。 ②地球自转的影响 在Coriolis力的作用下，水面同样会产生横比降。 横向环流的形成使得水流的流速在同一断面上表现出具有一定规律的变化， 在表流下沉转变为底流的部位，由于重力作用，水流流速递增而在底流上升 为表流的部位，则要克服重力，水流流速递减。水流流速的上述变化规律是 河流在同一断面上既有侵蚀又有淤积的一个极为重要的原因。
颜色全改变， 组织结构完全破坏，呈松散状， 有时外观保持原岩状态 光泽消失 岩块的断口中 外观具原岩组织结构，裂隙发 心保持原有颜 育，岩体呈干砌块石状，岩块 色 易碎 表面和沿节理 组织结构大部分完好，风化裂 面大部分变色 隙发育
沿节理面略有 组织结构未变，无风化裂隙 变色
6.1.3 影响风化作用的因素
（4）排水法
为了减少具有侵蚀性的地表水和地下水对岩
石中可溶性矿物的溶解，做排水工程。
6.2 河流的侵蚀、搬运与沉积作用
6.2.1 河流的侵蚀、搬运与沉积
1) 河流水动力学特征
（1）河水水流的紊流特征 河水水流一般都处于紊流状态，水流的各质点强烈混 淆，或形成涡流，各股流束的流速也பைடு நூலகம்同，并具脉动特征。 观测和实验证明，河水平均流速在接近水面处最大，向河
2) 河流的侵蚀作用
包括机械侵蚀和化学溶蚀。
机械侵蚀就是地表泥沙被水流带走的过程。是否发生机械侵蚀可以根 据泥沙起动条件来判断。
侵蚀作用可分为下蚀作用和侧向侵蚀作用。
3) 水流的搬运作用 可分为机械搬运和化学搬运。
水流对固体物质的搬运方式有两种，一种是水流使沙石等沿河底推移； 另一种是细小物质在水中呈悬浮状态移动，称悬移。（机械搬运） 4) 水流的沉积作用 当河流的流速低于推移临界流速时，泥沙便沉积下来。沉积物质的 数量取决于河流含砂量与搬运能力的对比关系。 沉积作用发生的因素有流速、流量减小和搬运物增多。
坍岸的成因可分为两大类，一种是水流的 作用，另一种是外界条件造成的土体强度减弱 和风化。 水流对河岸的作用又可分为两种情况，一种是 水流直接作用于河岸，冲动河岸上的泥沙颗粒 并将它们带走，另一种是水流冲刷坡脚，使岸 坡的高度或角度增大而位上部的岸壁因重力作 用而坍滑。
各类土质河岸的坍岸情况 ①无粘性土的河岸，要区别两种情况： A排水良好的情况，其中或因土体强度降低或因坡 脚掏空而导致河岸坍塌。 B排水较差的情况坍岸情况与排水良好的情况相似， 只是增加了孔隙水压力的作用。 ②对于粘性土，坍岸可以表现为圆弧滑动，浅层滑动和 平面滑动。
6.1.4 岩石风化的勘查评价与防治
2) 岩石风化的防治方法主要有 （1）挖除法 适用于风化层较薄的情况，当厚度较大对通
常只将严重繁响建筑物稳定的部分剥除。
（2）抹面法 用使水和空气不能透过的材料如沥青、水泥、
粘土层等覆盖岩层。 （3）胶结灌浆法 用水泥、粘土等浆液灌入岩层或裂隙中，
以加强岩层的强度，降低其透水性。
6.3 岩溶（喀斯特）作用
6.3.1 基本概念
凡是以地下水为主、地表水为辅，以化学 过程（溶解和沉淀）为主、机械过程（流水侵 蚀和沉积、重力崩塌和堆积）为辅的对可溶性 岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。
这种作用所造成的地表形态和地下形态叫 岩溶地貌． 岩溶作用及其所产生的水文现象和地貌现 象统称岩溶。
(3) 阶地的类型 根据河流阶地的物质组成，可将其分为侵蚀阶地、堆积阶 地和基座阶地三类。 ①侵蚀阶地 它由基岩构成，其上很少有河流冲积物覆盖。 多发育在构造抬升的山区河谷中，水流速度较大，侵蚀作 用较强，所以沉积物很薄。 ②堆积阶地 堆积阶地在河流中下游，阶地全由河流沉积物组 成。 它的形成过程首先是河流侧向侵蚀，同时发生沉积，形成 宽阔的河漫滩。然后河流强烈下蚀，形成阶地。根据河流下 蚀深度与多级堆积阶地间的关系，堆积阶地可分为内叠与上 叠两种。 ③基座阶地 基座阶地的特点是由两种物质组成，上部为河流 的沉积物，下都是基岩。
(5) 溶蚀洼地 是一种盆状洼地，周围被石灰岩山丘包围，底部常附生着漏斗。
溶蚀洼地也可由许多漏斗逐渐融合而成，直径可达 500 m，最大可达 1～
2 km、洼地底部有厚约 2一3 m的红土覆盖，上面常有耕地分布。 (6) 坡立谷 是指宽广而平坦的岩溶谷地，大都沿断裂带或构造带溶蚀发育而 成。其宽度可从数百米到数千米，长度数千米至数十千米、底部平坦，覆 盖着溶蚀残余的黄色、棕色或红色粘土，有的地方还覆盖着河流冲积层。
引起岩石发生物理、化学性质变化的作用
称为风化作用； 被风化的岩石圈表层称为风化壳 。
6.1.2 风化作用的类型 1) 物理风化 热力风化 地球表面受大阳辐射 引起气温变化 冻融风化 岩石孔隙或裂隙中的水 冻结成冰体积增大 9％，产生压应力 ――冰冰劈作用。 2) 化学风化 溶解作用 水化作用 水解作用 碳 酸化作用 氧化作用 3) 生物风化 生物风化是指生物在生长和分解 过程中直接或间接地对岩石矿物所起 的物理和化学的风化作用。
6.2.2 河流地貌
1）河漫滩 靠近主槽、洪水时淹没、平水时出露的滩地称为河漫滩。
平原河流一般都有广阔的河漫滩，它起到调节洪水削减洪峰、
储存泥砂并通过滩槽水流交换影响主槽冲淤等作用。河漫滩
的沉积物特点在相当大的程度上还决定了河流的边界条件。
冲积河流以“二元相”沉积河漫滩 山区河流形成砾石河漫滩
2）河流阶地 (1) 阶地的形态特征 河流阶地是河谷中沿河分布的阶梯状地形，这些阶地的 平坦顶面与河流的作用有着直接的关系。阶地实际上也就是
1) 气候因素
2) 地形因素
3) 地质因素 根据风化作用的强弱，岩石可分为： 全风化、强风化、弱风化、微风化和新鲜岩石。
6.1.4 岩石风化的勘查评价与防治
1) 岩石风化的调查内容主要有：
A 查明风化程度，确定风化层的工程性质，以便考虑建筑物 的结构和施工的方法。
B查明风化厚度和分布，以便选择最适当的建筑地点，合理地 确定风化层的清基和刷方的土石方量，确定加固处理的有 效措施。 C 查明风化速度和引起风化的主要因素，对那些直接对响工 程质量和风化速度快的岩层，必须制定预防风化的正确措 施。 D 对风化层的划分，特别是粘土的含量和成分（蒙脱石、高 岭石、水云母等）进行必要分析，因为它直接影响地基的 稳定性。
温度作用引起的岩石崩解过程示意
山体表面岩石的崩解碎裂
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冰晶体对岩石的劈裂破坏示意
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树木根系对岩石的劈裂破坏示意
植物根劈作用（北京房山）
细砂岩的球形风化（湖北崇阳）
因寒冷风化破裂的岩石
森林火灾造成的岩石破裂
花岗岩风化形成的石蛋地貌
风化形成 的倒石堆
（吉林长白 山天池）
戈壁（新疆吐鲁番火焰山）
变化不大。
凹岸后退的速度往往是不均匀的，也不是连续进行 的，坍塌了一段时间以后，将会稳定一段时间，然后在
下一次发生较大洪水时又引起强烈的坍岸。坍岸这种间
歇性的后退将会在凸岸形成一组集中淤积带，称为鬃岗 地形。
2) 河流侵蚀、淤积作用的治理 （1）不同类型河床主流线与崩岸位置 河流的主流线靠近河岸时，河岸土层会发生崩塌。在弯 曲河床的上半段，主流线靠近凸岸上方，然后流入凹岸顶 点。在弯曲河床的下半段，主流线靠向凹岸、所以在弯曲 河床的凸岸边滩的上方、凹岸顶点的下方，常常初是崩岸 部位。 （2）防护措施 对于河流侧向侵蚀、局部冲刷造成的坍岸等灾害采用护 岸工程或使主流线偏离被冲刷地段等防治措施。 ①护岸工程 直接加固岸坡、护岸 ②约束水流 顺坝、丁坝和约束水流
(7) 干谷和盲谷 当地面河流某一段被地下伏流所袭夺，这段河谷就变成了没
有水的干谷。当地面河进入地下河入口而转变为地下河时，河谷的前方常 为石灰岩壁所阻，岩壁的脚下是地下河入口，这种向前没有通路的河谷就 叫盲谷。
2) 地下岩溶地貌
（1）溶洞 溶洞是地下水沿可溶性岩体的各种构造面（层面、节理 面或断裂面），特别是沿着各种构造面互相交叉的地方，逐 渐溶蚀和侵蚀而开拓出来的地下洞室。 当地下孔洞较小时，地下水运动缓慢，主要的作用是溶 蚀。随着孔洞的不断扩大，地下水的运动随之加快，除溶蚀