第三章 地质作用

纵波的传播速度最快，其次是横波，最慢的
是勒夫波和瑞雷波。
4.地震的分布
地震在全球的分布是不均匀的，地震多的地方
称地震区。地震区的震中常呈带状分布，也叫 地震带。 全球有三个地震带：环太平洋地震带、欧亚地 震带（也称阿尔卑斯地震带）和沿各大洋海岭 地震带。这是全球地震大环境。中国介于前两 个地震带之间，所以是一个多震国家。中国破 坏性地震多集中在一定的狭窄地带，按地震活 动性和地质构造特征，可分为23个强震活动 带。

（二）化学风化 化学风化系指岩石在水、水溶液和空气中的氧与二 氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳 酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。 1.溶解作用 水是一种好的溶剂。矿物遇水后就会不同程度地被 水溶解，一些质点离开矿物表面进入水中形成溶液 流失。 2.水化作用 有些矿物和水结合形成新的矿物。岩石中的矿物大 都不含水，但在地表与水接触形成新的矿物，却几 乎都含水。 CaSO4+2H2O→CaSO4· 2H2O
一、暂时性流水的地质作用
1、淋滤作用及残积层
2、洗刷作用及坡积层

3、冲刷作用及洪积层
二、河流地质作用
2、搬运和沉积：→冲积层
三、河谷地貌
洪水位
1、河谷地貌：
小结：
1、风化作用
2、地表流水的地质作用
1）暂时性流水的地质作用 2）河流的地质作用
第三节 地 震 一、概述 （一）地震的基本概念 1.地震 地震是地壳快速震动的一种地质作用，是地壳运动 的一种表现形式。地震以弹性波的形式传播，通常 发生在地球内部，有深有浅。 2.震源、震中和震域 地壳或地幔中发生地震的地方称为震源。震源在地 面上的垂直投影称为震中。震源传出的地震波在地 表面所能涉及的到的区域称为震域。
二、风化作用的类型 （一）物理风化 物理风化系指地表岩石因温度变化和空隙中水的冻 融以及盐类的结晶而产生的机械崩解过程。 1.热力风化 地表岩石受太阳辐射有昼夜和季节变化，岩石为热 的不良导体，温度变化引起岩体膨胀和收缩产生的 压应力和拉应力仅限于表层。温度变化引起的膨胀 和收缩交替遂使岩石表层产生裂缝以致片状剥落。 2.冻融风化 岩石孔隙或裂隙中水的冻融频繁交替进行，不断使 裂隙加深扩大，以致使岩石崩裂成为岩屑。
第三章 地质作用
第一节
风化作用 一、基本概念 地表的岩石在太阳辐射和外圈层作用下，会逐 渐崩解、分离为大小不等的岩屑或土层。岩石 的这种物理、化学性质的变化称为风化；引起 岩石这种变化的作用称为风化作用；被风化的 岩石圈称为风化壳。在风化壳中，岩石经过风 化作用后，形成松散的岩屑和土层，残留在原 地的堆积物称为残积土；尚保留原岩结构和构 造的风化岩石称为风化岩。

M lg A

式中A是标准地震仪在距震中100km处记录的 以μm为单位的最大水平地面位移（单振幅）。
（二）地震烈度
地震烈度是指地震时受震区的地面及建筑物
遭受破坏的强烈程度。 地震烈度表主要是根据地震发生后地面的宏 观现象（地面建筑物受破坏的程度、地震现 象、人的感觉等）和定量指标两个方面的标 准划定的。我国采用国际上普遍的12度划分 法。地震烈度级别越小，震害越轻。
四、岩石风化的勘查评价与防治
（一）风化作用的工程意义 岩石受风化作用后，改变了物理化学性质，
变化情况随着风化程度的轻重而不同。如岩 石的裂隙度、孔隙度、透水性、亲水性、胀 缩性和可塑性等都随风化加深而增加，岩石 强度随风化程度加深而降低 ，风化壳成分的 不均匀性、产状和厚度的不规则性都随风化 的加深而增大。所以，岩石风化程度越深， 地基承载力越低，边坡越不稳定。风化程度 对设计和施工都有直接影响。因此，工程建 设必须对岩石的风化程度、速度、深度和分 布情况进行调查和研究。
（二）岩石风化的勘查与评价 岩石风化调查的主要内容： 1. 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方法。根据岩石的颜色、 结构和破碎程度等地质特征和强度，将风化层分为 五个带：全风化带、强风化带、弱风化带、微风化 带、新鲜岩石。 2.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。 3.查明风化速度和风化因素，对直接影响工程质量 和风化速度快的岩层，必须制定预防风化的正确措 施。 4.对风化层的划分，特别是粘土的含量和成分进行 必要分析，因为它直接影响地基稳定性。
5.氧化作用
大气和水中含氧量均较高，故氧化作用是
化学风化中最常见的一种。表现有两个方 面：一是矿物中某种元素与氧结合形成新 矿物；二是许多变价元素在缺氧条件下形 成低价矿物，在地表氧化环境下转变成高 价化合物，原有矿物被解体。
（三）生物风化 生物风化是指生物在其生长和分解过程中，
（2）平原地区路基的防震原则
1尽量避免在地势低洼地带修筑路基。 2在软弱地基上修筑路基时，要注意鉴别可液
化砂土、易触变粘土的埋藏范围与厚度，并采 取相应的加固措施。 3加强路基排水，避免路侧积水。 4严格控制路基压实度，特别是高路堤的分层 压实。 5注意新老路基的结合。 6尽量采用粘性土做填筑路堤材料，避免使用 低塑性的粉土或砂土。 7加强桥头路堤的防护工程。
直接或间接地对岩石矿物所进行的物理和化 学作用。表现为植物根劈作用、动物挖掘、 生物吸收营养和分泌有机酸破坏。
（四）风化作用类型之间的相互关系
岩石的风化作用实质上只有物理风化和化学
风化两种基本类型，彼此是互相紧密联系的。 物理风化是化学风化的前驱和必要条件，化 学风化是物理风化的继续和深入。实际上， 物理风化是化学风化在自然界往往是同时进 行、互相影响、互相促进的。因此，风化作 用是一个复杂的、统一的过程，只有在具体 条件和阶段，物理风化是化学风化才有主次 之分。
（二）地震区公路的防震原则 1.山岭地区的路基震害及防震原则
（1）山岭区路基震害
1路堑边坡的滑坡与崩塌； 2半填半挖的上坍下陷； 3挡土墙等抵抗土压力的建筑物，地震时由于
地基承载力降低，土压力增大，所遭受的震害 比较多。
（2）山岭区路基防震原则 1沿河路线应尽量避开地震时可能发生大规模

三、公路震害及防震原则 （一）地震对公路的破坏作用 1.地震力的破坏作用 地震力使建筑物受到一种惯性力的作用，这
种由地震波所直接产生的惯性力，通常称为 地震力。如果建筑物经受不住这种地震力的 作用，轻者开裂、变形，重者破坏。 2.地变形的破坏作用 地震时在地表产生的地变形主要有断裂错动、 地裂缝与地倾斜等。
地震烈度和震级既有区别又有联系。一次地
震表示地震大小的震级只有一个，然而由于 其对不同地点影响不一样，地震烈度各地不 同。烈度不仅与震级有关，还和震源深度， 震中距及地震通过的介质条件（地质构造、 岩石性质、地下水埋深）等多种因素有关。
震级与烈度虽然都是地震的强烈程度指标，但烈度 对工程抗震来说更为密切。 1.基本烈度 基本烈度是指一个地区今后一定时期内，在一般场 地条件下可能普遍遭遇的最大地震烈度（也叫区域 烈度）。 2.场地烈度 场地烈度是指根据场地条件如岩石性质、地形地貌、 地质构造和水文地质调整后的烈度。 3.设计烈度 在场地烈度的基础上，根据建筑物的重要性，针对 不同建筑物，将基本烈度予以调整，作为抗震设防 的依据，这种烈度称为设计烈度。
（1）平原地区的路基震害 平原地区路基以路堤为主。易发生震害的是软
土地基上的路堤、桥头路堤、高路堤与砂土路 堤等，震害最多的是软土地基路堤。 常见震害有：1纵向开裂；2边坡滑动；3路堤 坍塌；4路堤下沉；5纵向波浪变形；6桥头路 堤开裂、下沉、坍塌等；7地裂缝造成路堤错 断、沉陷、开裂等。
3.地震促使软弱地基பைடு நூலகம்形、失效的破坏作用 软弱地基一般是指可触变的软弱粘性土地层
以及可液化的砂土地基。它们在强烈地震作 用下，由于触变或液化，可使其承载力大大 降低或完全消失，这种现象通常称为地基失 效。 4.地震激发滑坡、崩塌与泥石流的破坏作用 强烈地震作用能激发滑坡、崩塌与泥石流 （详见第七章）。

3.水解作用
有些矿物遇水离解形成新的化合物。
4K(AlSi3O8)+2H2O→4KOH+
Al4(Si4O10)(OH) 8+8SiO2 4.碳酸化作用 溶于水中的CO2，形成CO-3和HCO-3离子， 夺取盐类矿物的金属阳离子结合成易溶盐而随 水迁移，使原有矿物分解。 K2O· Al2O3· 6SiO2+ CO2+2H2O→Al2O3· 2SiO2· 2H2O+ K2 CO3+4SiO2
三、影响风化作用的因素
（一）气候因素
气候对风化的影响主要是通过温度和雨量变
化以及生物繁殖状况来实现的。 （二）地形因素 在不同的地形条件（高度、坡度和切割程度） 下，风化作用也有明显的差异，它影响着风 化的强度、深度和风化物的保存厚度及分布 情况。 （三）地质因素 岩石的矿物组成，结构和构造都直接影响风 化的速度、深度和风化阶段。

3.地震波 地震引起的振动以弹性波的形式从震源向各个方向 传播，称为地震波。地震波按波动位置和形式可分 为体波和面波两种。 （1）体波 体波是一种通过地球体内传播的地震波，可分为纵 波（P波—质点振动方向与震波一致，摧毁力小）和 横波（S波—质点振动方向垂直于与波的传播方向， 摧毁力大）。 （2）面波 面波是一种沿地表传播的地震波。面波速度低，但 振幅大，对地面建筑破坏最大。可分为瑞雷波（R 波—滚动式传播）和勒夫波（Q波—蛇形传播）。
崩塌、滑坡地段。 2尽量减少对山体自然平衡条件的破坏和自然 植被的破坏，严格控制挖方边坡高度，并根据 地震烈度适当放缓边坡坡度。 3在山坡上宜尽可能避免或减少半填半挖路基， 必须采用时适当加固。 4在≥7度烈度区的挡土墙应根据设计烈度进行 抗震强度和稳定性验算。
2.平原地区的路基震害及防震原则
3.桥梁的震害和防震原则
（1）桥梁的震害
强烈地震时，桥梁震害较多。桥梁遭受震害的
主要原因是由于墩台的位移和倒塌，下部构造 发生变形引起上部构造的变形或跌落。所以地 基好坏对桥梁在地震时的安全度影响最大。 在软弱地基上，桥梁的震害不仅严重，而且分 布范围广。 在一般地基上，也可能产生某些桥梁震害，如 墩台裂缝、因土压力增大或水平方向抵抗力降 低而引起墩台的水平位移和倾斜等。

3.按震级大小分类
地震按震级大小分分类如下表。一般认为5
级以上的地震就已经开始引起地面和建筑物 程度不同的破坏，故也称为破坏性地震。
名 称 大地震 小地震或有 感地震 震级（M） M≥7 5＞M≥2 名 称 中地震或强 震 微震 震级（M） 7＞M≥5 M＜2
二、地震震级与烈度 地震的震级和烈度是衡量一次地震强度大小和某一地 区强烈程度的两个尺度，它们既有联系又有区别。 （一）地震震级 地震震级是指一次地震时，震源处释放能量的大小， 它用符号M表示。 1935年，里希特给出震级的原始定义：

（三）岩石风化的防治 岩石风化的防治方法主要有：
1.挖除法；
2.抹面法； 3.胶结灌浆法； 4.排水法。
第二节
地表流水的地质作用 大陆地表水有两种：一种是暂时性流水（雨水、 融雪水及山洪急流）；另一种是长期流水（河 水、江水）。地表水流动与地表土石发生相互 作用，产生侵蚀、搬运和堆积作用，形成各种 地貌和不同的松散沉积层。
（二）地震类型 1.按成因分类 （1）构造地震 构造地震是地壳运动所引起的地震。特点是多发性 （90%以上），破坏性强。 （2）火山地震 火山地震是火山喷发时岩浆或气体对围岩的冲击所引起 的。特点是范围小为数较少（7%左右）。 （3）陷落地震 陷落地震是由于地壳陷落所引起的地震。它多为石灰岩 溶洞陷落造成。特点是数量少（3%左右），影响小。 （4）人工诱发地震 人工诱发地震是由水库蓄水或地下大爆破所引起的地震。 特点是震源较浅，多发于水库或爆破点附近。