第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
工程地质第4章 第四纪地质与地貌
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第四纪地质与地貌
概述 第四纪地貌的分级与分类 山岭地貌 风化地貌 水成地貌
4.1 概述
一、地形与地貌 地形 :专指地表既有形态的某些外部特征,如 高低起伏、坡度大小和空间分布等,用地形等 高线表达。 地貌 :不仅包括地表形态的全部外部特征,还 要分析和研究这些形态的成因和发展 ,用地 貌图表达。
4.1 概述
三、地貌的成因分类 1.内力地貌:构造地貌、火山地貌 2.外力地貌:风化地貌、重力地貌、水成地貌、 冰川地貌、冻土地貌、风成地貌、 岩溶地貌、黄土地貌
4.3
山岭地貌
一、山岭地貌的类型与特征 山岭地貌具有山顶(山脊、垭口)、山坡、山脚等 明显的形态要素 。 1.山岭地貌的类型: 按地貌成因分构造变动形成的山岭(平顶山、单面 山、褶皱山、断块山、褶皱断块山 )、火山作用形成 的山岭、剥蚀作用形成的山岭。
第4章
第四纪地质与地貌
基本术语: • 1. 第四纪地质学——以第四纪沉积物为研究 对象,对第四纪沉积物的形成、第四纪地层的 划分对比、第四纪有机界的发展变化起着重要 作用。 • 2. 地貌学——研究地壳表面各种起伏形态的 形成、发展和空间分布规律的学科。
第4章
• • • • • 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
二、地貌形成和发展的动力 地貌的形成和发展是内、外力共同作用的结果。 1.内力地质作用形成了地壳表面的基本起伏,对地貌 的形成和发展起决定性作用。 2.外力地质作用把由内力地质作用所造成的隆起部分 进行剥蚀破坏,同时把破坏所形成的碎屑物质搬运 堆积到由内力地质作用所造成的低地和海洋中去。
4.1 概述
4积物特征及沉积环境 4.海相沉积环境——近岸沉积物的特征 ① 从海岸到海底受波浪作用显著的水下岸坡部分。 ② 岩石海岸沉积带数十米, ③ 泥岸可达数十公里。 ④ 沉积物成分复杂,有砾石、砂、淤泥、泥碳和生 物贝壳等。 ⑤ 碎屑物主要来自陆地。
04第四纪沉积物的研究方法
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(b)砂和粘土的成因标志
※粒度分析
粒度参数
平均粒度 分选性
粗、细含量 峰值高低
标准差
偏度
峰态
σ值
等级
Sk值
等级
Kg值
等级
<0.35 0.35—0.5 0.5—0.7 0.7—1.0 1.0—2.0 2.0—4.0
4.0
分选极好 分选好
分选较好 分选中等 分选较差 分选很差 分选极差
+1.0—+0.3 +0.3—+0.1 +0.1—-0.1 -0.1—-0.3
分样
粒度分析步骤 洗样
洗盐:对海、泻湖和盐湖等样品,将样品置于高烧杯中, 加水用玻璃棒搅拌后静置过夜,第二天将杯中清水吸去, 再加清水,搅拌静置过夜,如此重复3次即可。 除去有机质:通过过氧化氢(H2O2)去处沉积物中的有 机质。在盛样品的高烧杯中加入6%的H2O2,用玻璃棒 搅拌,过一夜再加一次H2O2,直至没有气泡产生即说明 有机质已全部氧化,过量的H2O2用加热法排除。 去钙胶结物:盐酸去除;加10%左右盐酸于放有样品的 高烧杯,用玻璃棒搅拌后放置第二天,除去清液,再加 盐酸,如此反复至不再起泡,然后换清水,搅拌,过夜, 吸去清液,加水洗至无钙离子和氯离子为止。
式,推出沉积物的来源、搬运动力和沉积 环境
粒度分析步骤
• 样品预处理
– 分样:均匀将样品分成几份——缩分 – 洗样:洗去沉积物中的杂质
粒度分析步骤
将拌匀的样品平摊在纸上,在样 品上划十字,将样品分为相等的 四分,分别取对角的两分混和在 一起,就将样品缩分为一半了, 以此类推。 注意:缩分准确与否是决定分析 的样品是否真正具有沉积物代表 性的关键,故缩分必须有同一分 析人员亲自作。
最新4工程地质外动力地质作用及第四纪沉积物教学讲义PPT课件
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注:第四纪–地质历史的最近的一个纪(180万年以来)。
沉积物的结构
主要指沉积物组成颗粒的以下3个性质:主要尺寸大小、 尺寸大小的分布、颗粒形态(磨圆程度)
(1)颗粒的尺寸大小:砾石、砂、粉砂、粘粒 ➢ 砾石:>2mm ➢ 砂:2 - 0.05(0.075)mm ➢ 粉砂:0.05(0.075)- 0.005mm ➢ 粘粒:<0.005mm
第二节 风化作用
一、风化作用及其类型
在地表环境中的岩石,由于温度变化、水、大气、及生 物的作用,使之发生机械破碎、化学分解,溶解等破坏 作用,称为风化作用。风化作用是一种原地破坏作用。
机械破碎作用---物理风化; 化学分解破坏---化学风化; 生物破坏作用---生物风化。
1 物理风化作用
由于温度变化、由于岩石空隙中水的冻结及盐类的结晶, 使岩石发生破碎崩解,而又不改变其化学成份,这种过 程称物理风化作用。
物理风化作用是一种机械破坏作用,主要作用因素是温度。 作用深度有限,通常只有几米。
2 化学风化作用
化学风化—水溶液、水中的氧及酸类对岩石的化学破坏, 将原生矿物(如长石、角闪石、辉石等)变成在地表环境 下较为稳定的次生矿物(如粘土矿物等)。
化学风化有以下几种方式:溶解作用,氧化作用,水化作 用,水解作用 。
b. 使岩体产生裂隙
岩石是热的不良导体。在昼夜温差显著的地区,上午—内 凉外热的温差,而夜里—外凉内热的状态。这种温差造成 岩石内外的昼夜不均匀胀缩,在岩石中形成裂隙,使之渐 渐解体。
热
热
凉
热
热
上午
凉
凉
热
凉
工程地质基础知识之第四纪地质与地貌
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地貌——包括地形,及其形态的成因、发展。 以地形为基础。
⒊地貌的形成与发展动力:地质作用
①内力作用 形成地表基本起伏,起决定作用。
地壳构造运动、岩浆活动 构造
如:地表的隆起 或沉降
形成不同平原
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隆起——陆地、山岭、侵蚀平原;
沉降——盆地、洼地、堆积平原
工程地质
Engineering Geology
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1
第4章 第四纪地质与地貌
一、第四纪地质 是地球发展的最新阶段(约200万年),其地层最新,
位于地表处,与人类生存及其活动密切相关。 研究对象——第四纪沉积物。为地下水赋存场所,土
木工程建筑在其上,与建筑密切相关。 (一)第四纪地层的特征: 残积层——风化作用形成 冲积层——水流作用形成
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中国第四纪地层沉积物分布
(2)经向条带状分布——自西向东
干旱区 半干旱区 潮湿区 沿海
戈壁
黄土
冲积土 海相
风成砂
堆积土
W
E
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人类发展的阶段性
3、人类发展的阶段性 古猿 猿人 古人 新人 四阶段的人类化石均已被发现。 人类化石是第四纪地层的一大特征,对于确
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中国第四纪陆相沉积地层
⑤冰川堆积:主要分布于长江中下游、高山 及高原地区。
⑥火山喷发堆积: 华北、东北地区——更新世玄武岩 云南、台湾——更新世玄武岩、安山岩
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中国第四纪地层沉积物分布
2、沉积物呈分带性分布 分带性—受气候和地貌条件的影响 (1)纬向条带状分布——自北向南 寒带——冻土 N 温带——黑土 暖温带——黄、红土 亚、热带——红土 S
第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
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河谷地貌
上游地区,由于坡度陡,流速大, 上游地区,由于坡度陡,流速大, 垂直侵蚀作用强。 在中游地区,一般两岸受侧方侵 在中游地区,一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强,因而河谷斜 坡的形状比较开展,谷底比较宽 阔。 在下游地区,冲刷作用弱而沉积 在下游地区,冲刷作用弱而沉积 作用强,河谷开展,成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多,成广大 平原,洪水容易泛滥。
洪积土: 洪积土:当山洪急流携带大量石块泥砂在山口以外
的平缓地带沉积下来便形成洪积土。
洪积土的特征: 洪积土的特征:
物质大小混杂,分选性差,颗粒多带有棱角。 洪积扇顶部以粗大块石为多;中部地带颗粒变细,多 为砂砾粘土交错;扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。 洪积物质随近山到远山 呈现由粗到细的分选作用, 但碎屑物质的磨圆度由于 搬运距离短而仍不佳。山 洪大小交替的分选作用, 常呈不规则的交错层状构 造,交错层状构造往往形 成夹层、尖灭及透镜体等 产状。
第四章
第四纪沉积物及其工程地质特征
内容提要: 内容提要:
一、风化作用及残积土 二、地表流水的地质作用 三、海洋的地质作用 四、湖泊的地质作用 五、冰川的地质作用 六、风的地质作用
第四纪地质Quarternary 第四纪地质Quarternary Geology
第四纪沉积物和其工程地质基本特征
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创造了条件。地下水的渗入,又促进岩石进一步风化。如有些岩
石直接暴露在大气中一、二天就开始风化崩解。岩石不同,其在
相同条件下的风化情况不同,岩石相同,风化作用性质不同、经
受的风化程度不同、沉积环境不同,其生成物的性质也不尽相同。
显然,一般情况下不宜将建筑物设置在风化严重的岩层上,但 是工程中又往往不可能完全避开风化岩层。如隧道进出口地段的 岩层,大多有不同程度的风化,施工中如不注意加强支护,易造 成崩塌。对有些易风化的岩层,在隧道施工开挖后,要及时作支 护,防止岩石继续风化失稳增加山体压力,否则会引起坍塌。风 化岩层中的路堑边坡不宜太陡,同时还要采取防护措施。风化的 岩石更不宜作建筑材料。因此,从工程建筑观点来研究岩石的风 化特性、分布规律,对选择建筑物的合理位置,如隧道的进出口 位置,路堑边坡坡度,隧道的支护方法及衬砌厚度,大型建筑物 的地基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着重要的 意义。
岩石风化后,其物质状态、物理力学性质和化学性质等均发
生了剧烈的变化。很多情况下,风化能使岩石破碎,形成细小颗
粒的次生粘土矿物—高岭石、蒙脱石及伊利石等,改变了岩石的
矿物成分。同时,在风化带中常有可溶盐的富集,如碳酸钙及石
膏。由于岩石风化后,节理、裂隙发育,使岩石整体性降低,孔
隙度增加,抗剪、抗压强度降低,透水性增大,这为地下水活动
被剥离的岩石碎块、岩屑等在雨、雪水流、风力等的夹带下向别处搬运, 并在地壳相对下降的地方堆积起来。在搬运过程中,土颗粒进一步破碎 分散,并使其中较大的颗粒变得浑圆光滑。与此同时,空气中的二氧化 碳、氧气、二氧化流及地表水和地下水还会在与岩石及岩石颗粒的直接 接触过程中发生一系列的化学反应,从而生成新的矿物。上述作用会使 已经破碎的岩石颗粒变得更加细小甚至非常细小。以上就是岩石风化成 土的过程。
第四章 第四纪沉积层的形成及其工程地质特征
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第四章第四纪沉积层的形成及其工程地质特征【教学基本要求】1. 理解风化作用的类型 ; 岩石风化程度的划分及风化的产物。
2. 理解地表流水的地质作用及坡积、洪积、冲积层。
3. 理解海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 了解湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
5. 知道冰川的地质作用及冰渍层。
6. 知道风的地质作用及风积层。
【学习重点】1.风化作用及残积层。
2. 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土。
3. 海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
【内容提要及学习指导】4.1 风化作用及残积层第四纪是地质年代中新近的一个纪。
第四纪沉积物是由地壳的岩石风化后,经风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏,搬运和堆积而成的近代沉积物。
其沉积历史不长,是一种松散的沉积物。
在大气、水和生物活动等因素影响下,地表或接近地表的岩石,发生物理的和化学的变化,致使岩体崩解、剥落、破碎,变成松散的碎屑性物质,这种作用称为风化作用。
风化作用在地表最为明显。
风化后的岩石改变了原有的物理力学性能,强度大大降低,变形增加,直接影响作为建筑物地基的工程特性。
风化作用使岩石产生裂隙,破坏岩石的整体性,影响地基边坡的稳定性。
根据风化作用的性质及其影响因素,岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化。
昼夜和季节的温度变化是物理风化作用的主要因素。
化学风化是指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用。
这种作用不仅使岩石在块体大小上发生变化,更重要的是使岩石成分发生变化。
生物风化作用是指岩石在生物活动作用下所引起的破坏。
注意理解各种风化之间的联系与区别。
岩石风化后产生的碎屑物质,在被风和大气降水带走一部分后,残留在原地,这种残留在原地的碎屑物称为残积土。
残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的山区、丘陵及剥蚀平原。
残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗。
由于残积物是未经搬运的,颗粒不可能被磨圆或分选,一般不具层理,碎块呈棱角状,土质不均,具有较大孔隙,厚度在山坡顶部较薄,低洼处较厚。
第四纪沉积土及其工程地质特性
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液性指数 IL≤0
§4.3 土的力学性质
§4.3.1 土的压缩性 土的压缩性高低,常用压缩性指标 定量表示。压缩性指标,通常由工程地 质勘察取天然结构的原状土样,进行室 内压缩试验测定。
1室内压缩试验
一、无粘性土的密实度
土的密实度指单位体积土中固体颗粒的含量。根据土 颗粒含量的多少,天然状态下的砂、碎石等处于从紧密到 松散的不同物理状态。无粘性土的密实度与其工程性质有 着密切关系
1.孔隙比e
孔隙比e可以用来表示砂土的密实度。对于同一种土, 当孔隙比小于某一限度时,处于密实状态。孔隙比愈大, 土愈松散
试验方法
筛分法:适用于0.075mm≤d≤60mm
比重计法:适用于d<0.075mm
筛分法
用一套孔径不同的筛子,按从上至下筛孔 逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土 样过筛,称出留在各筛上的土质量,然后 计算其占总土粒质量的百分数
比重计法
利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来 确定小于某粒径的土粒含量
塑性指数IP是液限和塑限的差值(省去%),即土处在可塑状态的 含水量变化范围 I p L P
说明:塑性指数的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,即与
土中粘粒含量有关。粘粒含量越多,塑性指数就越高
液性指数IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比 P IL IP 说明:液性指数表征土的天然含水量与界限含水量间的相对关 系。当IL≤0时,ω≤ωP,土处于坚硬状态;当IL>1时,ω>ωL,土处 于流动状态。根据IL值可以直接判定土的软硬状态
大坝
第四章 第四纪沉积土及其工程 地质特征
第四章地貌与第四纪松散沉积物
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喀斯特洞穴特征
喀斯特洞穴特征(2)
喀斯特地貌及落水洞(陷穴、坑)
喀斯特地貌剖面
北京某洞穴中的石钟乳
地 下 河 出 口
桂 林 芦 笛 岩 溶 洞
桂 林 芦 笛 岩 溶 洞
峰林及喀斯特平原
喀斯特平原
路南石林
由泉华形成的台地
岩溶地面塌陷
第二节 第四纪松散沉积物
研究第四纪地貌形态以及沉积物的类型 和特征,对人类合理地开发地质环境, 利用地质环境,使工程活动和地质环境 协调发展,都是极其重要的。
规模
b由平行的多层正断层形成,稳定性取决于断层的
平原地貌
平原地貌是地壳在升降运动微弱或长期稳定 的条件下,经过风化剥蚀夷平或岩石风化碎 屑经搬运而在低洼地面堆积所形成的。平原 地貌具有大地表面开阔平坦、地势高低起伏 不大的外部形态。
一般说来设计成比较 理想的公路线形。
地貌形成、发展规律和影响因素
某一时期的地表形态,取决于当时及以前一定 时期内、外力地质作用之间强烈程度差异-量 的比例关系。
❖内力地质作用使地表上升的上升量远大于外力地质 作用的剥蚀量,则地表就会升高,形成山岭地貌。
❖内力地质作用使地表上升的上升量小于外力地质作 用的剥蚀量,则地表就会被夷平,形成剥蚀平原。
✓背斜张裂带型垭口:工程地质条件相对好一些,主 要水文地质条件好,岩层相对稳定。
✓单斜软弱层型垭口:岩性较差,不宜大挖,以浅路 堑或路堤形式通过。
❖ 剥蚀型垭口:以外力强烈剥蚀为主导因素所形成
的垭口,其形态特征与山体地质结构无明显联系。 特点:松散覆盖层很薄,基岩多半裸露。可采用隧
道方案、中堑深挖等方式通过。
❖ 小型地貌:残丘、阶地、沙丘、小的侵蚀沟等为小 型地貌,基本上受着外力作用的控制。
第四纪沉积物
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洪积物的颗粒虽
因搬运过程中的分选 作用呈现渐变现象,但 由于搬运距离短,颗粒 的磨圆度仍不佳。此 外,山洪是周期性产 生的,每次的大小不 尽相同,堆积物质也 不一样。因此,洪积 物常呈现不规则的层 理构造,如具有夹层、 尖灭或透镜体等产状。
第四纪沉积物
1.表土层 2.淤泥夹粘 土透镜体
土 的 层 理 构造
第四纪沉积物
(四) 冲积层
定义: 冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的
坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积 物。
特点: 呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著,碎屑物质由带
棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒,其搬运距离 越长,则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积 物,可分为平原河谷冲积层和山区河谷冲积层等。
第四纪沉积物
(三) 洪积层
定义:
由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流,具 有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表,挟带着大量碎屑物 质堆积于山谷冲口或山前倾斜平原而形成洪积层。
特点:
离山渐远,颗粒变细,分布范 围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近 处窄而陡,离山远处宽而缓,形如 锥体,故称为洪积锥(扇)。由相 邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。
第四纪沉积物
(一) 残积物
定义:
残留在原地未被搬运的那一部分原岩 风化产物。
特点: 颗粒未被磨圆或分选,多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩
之间没有明显界限,通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新 鲜岩石,其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。
分布: 残积物主要分布在岩石出露地表,经受强烈风化作用的山
区、丘陵地带与剥蚀平原。 由于残积物没有层理构造,裂隙多,均质性很差,作为建筑物 地基应注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。
地质构造 第四纪沉积物 工程地质
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4)地质体之间的切割穿插规律
侵入者年代新,被侵入者年代老, 侵入者年代新,被侵入者年代老, 切割者年代新,被切割者年代老。 切割者年代新,被切割者年代老。
6
1 4 2 5 3
岩 石 的 切 割 与 穿 插 关 系
5 6
1
2(3) 时代老
4
时代新
• 5)地质体之间的接触关系
沉积岩沉积地层之间:整合接触、平行不整合 接触、角度不整合接触; 岩浆岩与沉积岩岩之间的接触关系有沉积接触 和侵入接触。 整合接触 连续沉积,不存在沉积间断。相邻的 新、老两套地层产状一致,岩石性质与生物演化 连续而渐变。
叠瓦状构造: 这种构造由一系列大致平行的逆断层组成,其倾向相 同。一般是老岩层依次冲于新岩层之上,每个断层的上盘 为相邻另一断层的下盘,状如叠瓦,所以称为叠瓦状构造 见图3-21。它常同剧烈的褶皱伴生,说明曾经历了强烈的 水平挤压作用。
• 4)断层的野外识别标志
在自然界,大部分断层由于后期遭受剥蚀破坏和覆盖,在地表 上暴露得不清楚,因此需根据地层、构造等直接证据和地貌、水文等 方面的间接证据来判断断层的存在与否及断层类型。 • 构造线和地质体的不连续 任何线状或面状的地质体,如地层、岩脉、 岩体、变岩质的相带、不整合面、侵入体与围岩的接触界面、褶皱的 枢纽及早期形成的断层等,在平面或剖面上的突然中断、错开等不连 续现象是判断断层存在的一个重要标志见图3-22。
根据地壳运动和生物演化等特征,将地质历史划分为若干个大小 级别不同的时间段落。 地质年代按时间的长短依次是宙、代、纪、世、期。 在地质历史上每个地质年代都有相应的地层形成,因此对应于地质 年代单位的地层单位分别是宇、界、系、统、阶。
地质年代单位 宙
年代地层单位
第四纪沉积物
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1、残积物:①定义:岩石经风化后残留在原地的碎屑物②特征:不具层理;粒度和成分受气候条件和母岩岩性制;厚度往往与地形条件有关;表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低;残积物一般透水性强,一般无地下水。
③工程地质特性:残积物表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低;而其下部残积层常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充填的碎石土、砂砾土,其强度较高。
④不均匀沉降,土坡稳定性。
2、坡积物:①定义:风化碎屑物由雨水或雪水沿斜坡搬运,或由于本身重力作用,堆积在斜坡上或坡脚处而成②特征:碎屑物从上往下逐渐变细;分选性差,层理不明显;多由碎石和粘性土组成,其成分与下伏基岩无关,而与山坡上部基岩成分有关;厚度变化较大,在斜坡较陡较薄,坡脚地段较厚③工程地质特性:坡积层松散、富水,作为建筑物地基强度较低。
由于坡积物形成于山坡,常发生沿下卧基岩倾斜面滑动的现象。
作为建筑物地基,应注意不均匀沉降和稳定性问题。
3、洪积物:①定义:由暂时性洪流将山区或高地的大量风化碎屑物携带至沟口或平缓地带堆积而成。
②特性:具有一定程度的分选和磨圆;常具有较明显的层理以及夹层、透镜体等。
③工程地质特性:洪积扇一般可分为上中下三部分,它们具有不同的工程地质特征。
⑴上部:多以砾石、卵石为主要成分;强度高、压缩性小,可作为工业、民用建筑的良好地基。
孔隙大,透水性强,不易建坝。
⑵中部以砂土为主,下部以粘性土为主,一般都是良好地基。
4、冲积物:①定义:由长期的地表水流搬运,在河流阶地冲积平原、三角洲地带堆积而成。
②特性:冲积层分选性好,层理明显,磨圆度高,有良好的韵律性。
③工程地质特性:古河床冲积物的压缩性较低、强度较高,是良好的建筑地基。
现代河床冲积物密实度较差、透水性强,尤其不利于作为水工建筑物地基。
河漫滩及阶地冲积物一般都是较好的地基,但要注意其中的软弱夹层以及粉细砂的振动液化问题。
牛轭湖冲积物常是一些压缩性很高而承载力很低的软弱土层,不宜作为建筑物天然地基。
第四纪沉积物的工程地质特征
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黄土破碎塬
黄土涧
黄土墚
黄土起伏墚
黄土滑坡
风成沙山
风蚀 上游形成区的地形多为三面环山一面出口的瓢状或 漏斗状,地形比较开阔,周围山高坡陡。 中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷,谷床纵坡 大。 下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶 地。 B. 地质条件 地质构造 地质构造复杂,断层褶皱发育,新构造活动强烈, 地震烈度较高。
小细沟侵蚀
细沟侵蚀
切沟侵蚀
光 秃 地 表 易 被 侵 蚀
洪积扇
山前洪积扇
洪积扇
在相邻沟谷口的洪积扇可组成洪积扇裙。 向平原区,山前洪积物与冲积物搭接相连。
洪积物剖面图
(5)洪积物的工程地质性质
1)靠近山地的洪积物的颗粒较粗,地下水 位埋藏较深,土的承载力一般较高,为良 好的天然地基;
a.泥流 由黏粒、粉粒和砂粒组成,砾石和卵石 颗粒很少,颗粒级配偏细,密度偏高,分稀性 和稠性,呈黏泥状。b.泥石流 固体物质由大 量的黏性土和粒径不等的砂粒、石块组成,颗 粒级配域宽,密度幅度域大,分布地域广。 c. 水石流 固体物质以大小不等的石块、砂粒为 主,黏性土含量较少。
C. 按泥石流流体物质状态分类 a.黏性泥石流 也称结构型泥石流,含大量黏 土、细颗粒物质的泥石流或泥流,稠度大,黏 性大,密度高,浮托力强,有铺床作用和阵流 现象。固体物质占40%~60%,最高达80%, 水不是搬运介质,而仅是组成物质;大石块有 浮运和翻腾现象。 b.稀性泥石流 也称紊流型泥石流,含黏细颗 粒少,稠度稀,黏性小,密度低,浮托力弱, 水为主要成分,固体物质占10%~40%,石块 流速小于泥沙、浆体,呈翻滚、碰撞、跃移运 动。
祁连山山前洪积物及冲积平原
(4) 泥石流
泥石流是山区特有的一种自然地质现象。 它是由于降水(暴雨、融雪、冰川)而形成 的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质,突 然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大破 坏力的特殊洪流。 泥石流与一般洪水不同,它爆发时,山谷 雷鸣,地面震动,浑浊的泥石流体,仗着陡 峻的山势,沿着峡谷深涧,前推后拥,冲出 山外。往往在倾刻之间给人们造成巨大的灾 害。
第四纪沉积物的基本特征
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第四纪沉积物的基本特征第四纪沉积物是指地质年代为第四纪的沉积物,其时代范围为距今约250万年至现在。
第四纪沉积物具有以下的基本特征。
1. 厚度和广布性第四纪沉积物通常具有较大的厚度和广布性。
在全球范围内,第四纪沉积物几乎分布于所有大陆及其周边海域。
这是因为第四纪是全球气候剧烈波动的时期,气候变化导致了大规模的沉积物堆积。
2. 多样的岩性第四纪沉积物的岩性多样,包括粉砂、砂、砾石、泥、黏土等。
这是由于第四纪时期的气候变化和海平面变化导致了沉积物的多样性。
例如,冰川期间的冰川作用会产生大量的碎石和砾石沉积物,而间冰期和暖期的海平面上升会导致沉积物的粉砂和砂质成分增加。
3. 含有丰富的古生物化石第四纪沉积物中常含有丰富的古生物化石,这些化石记录了过去的生物演化和环境变化。
例如,在第四纪的海洋沉积物中可以找到各种贝类、藻类、浮游生物等化石,这些化石可以用来研究古海洋环境和气候变化。
4. 明显的层序特征第四纪沉积物往往具有明显的层序特征,即不同时期的沉积物形成了一系列层状结构。
这些层序特征可以用来划分地层和研究地质历史。
例如,沉积物中的层序特征可以用来确定冰川期和间冰期的时代,以及气候变化的周期性。
5. 高含水量和可压缩性第四纪沉积物具有高含水量和可压缩性的特点,这是由于其主要成分为粉砂、砂和泥等细颗粒物质。
这些细颗粒物质可以吸收大量的水分,导致沉积物具有较高的含水量。
同时,沉积物的可压缩性也较高,即当施加压力时,沉积物会发生较大的体积变化。
6. 地貌特征丰富多样第四纪沉积物形成的地貌特征丰富多样。
例如,冰川作用形成了冰川地貌,如冰川谷、冰川湖等;风力作用形成了风成地貌,如沙丘、沙漠等;水力作用形成了河流地貌,如河谷、河滩等。
这些地貌特征是第四纪沉积物的重要标志,可以用来研究古地理环境和古气候。
第四纪沉积物具有厚度和广布性、多样的岩性、含有丰富的古生物化石、明显的层序特征、高含水量和可压缩性以及丰富多样的地貌特征等基本特征。
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洪积土: 洪积土:当山洪急流携带大量石块泥砂在山口以外
的平缓地带沉积下来便形成洪积土。
洪积土的特征: 洪积土的特征:
物质大小混杂,分选性差,颗粒多带有棱角。 洪积扇顶部以粗大块石为多;中部地带颗粒变细,多 为砂砾粘土交错;扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。 洪积物质随近山到远山 呈现由粗到细的分选作用, 但碎屑物质的磨圆度由于 搬运距离短而仍不佳。山 洪大小交替的分选作用, 常呈不规则的交错层状构 造,交错层状构造往往形 成夹层、尖灭及透镜体等 产状。
岩石发生破坏的作用。其破坏方式包括:
冲蚀(washout): 冲蚀(washout):水流冲击岩石,使岩石破碎; 磨蚀(ablation): 磨蚀(ablation):河水所夹带的泥、砂、砾石等
在运动的过程中摩擦破坏河床;
溶蚀(solution): 溶蚀(solution):河水在流动的过程中溶解岩石。
初始阶段: 初始阶段:在斜坡上出现不深的沟槽,流水开始
沿沟槽冲刷。 下切阶段: 下切阶段:冲沟强烈加深底部,并向上游伸展。 沟壁几乎直立,沟的纵剖面为凸型。这阶段冲沟 发展最强烈,破坏性很大。 平衡阶段: 平衡阶段:沟的纵剖面已较平缓,沟底破坏基本 停止,沟壁的坡度变缓,但沟的宽度仍在增加。 衰老阶段: 衰老阶段:沟底坡度平缓,沟谷宽阔,沟中的堆 积物变厚,斜坡上有植物覆盖。
一、风化作用及残积土
1.风化作用( 1.风化作用( weathering ) 风化作用
地表或接近地表的岩石在大气、水和生物活动等 因素影响下,发生物理的和化学的变化,致使岩体崩 解、剥落、破碎,变成松散的碎屑性物质,这种作用 称为风化作用 。 根据风化作用的性质及其影响因素,岩石的风化 可分三种类型: 物理风化作用(physical weathering) 物理风化作用 化学风化作用(chemical weathering) 化学风化作用 生物风化作用(biological weathering) 生物风化作用
(2)山洪急流的地质作用及洪积土
山洪急流是暴雨或骤然大量的融雪水形成的。 山洪急流是暴雨或骤然大量的融雪水形成的。山洪急流的 流速和搬运力都很大,它能冲刷岩石.形成冲沟(combe) 流速和搬运力都很大,它能冲刷岩石.形成冲沟(combe), 并能把大量的碎屑物质搬运到沟口或山麓平原堆积成洪积土 (diluvial soil)。 soil)
弯道变化与迂回扇的形成示意图
(3)河流的搬运作用
河流的搬运作用:河水把冲刷 河流的搬运作用:河水把冲刷 下来的物质搬运到其他的地方。 流水搬运力和搬运量的大小, 决定于流速及流量的大小; 分选作用: 分选作用:所搬运物质的颗粒 一般是上游颗粒较粗,愈向下 游颗粒愈细。 在搬运的过程中,被搬运的物 质与河床摩擦,或相互之间碰 撞,带棱角的颗粒就变成了圆 形或亚圆形的颗粒;例如石块 变成了卵石、圆砾。
雨水和溶雪水的地质作用以冲刷作用为主, 它们沿着斜坡面流动,将地表的碎屑物质顺斜 坡向下搬运或移动。通常冲刷作用是在整个斜 坡面上进行,好像是把地面剥去一层一样,其 结果是使地形逐渐变得平缓,并造成水土流失。 冲刷作用在地表无植物覆盖的情况下最强烈; 在有茂密植物覆盖的地面上,则不显著。 坡积土(slope wash):高处的风化碎屑物 坡积土(slope wash):高处的风化碎屑物 由于雨水或溶雪水的搬运,或者由于本身的重 力作用,运移到坡下或山麓堆积而成的土。
美国犹他州河流下切 作用形成的深切曲流
河流侵蚀作用类型
侧方侵蚀
在流水速度较小或河道弯曲时,流水 冲刷两岸,则形成侧方侵蚀。 能使河床逐渐加宽 。 河水在运动过程中横向环流引起凹岸 的侧向侵蚀,凸岸堆积,且凹岸侧蚀与 凸岸堆积不断地向下游扩展,导致河谷 愈来愈宽,河道愈来愈弯曲。当河曲发 展到一定程度时,上下段河槽间最窄的 陆地处会发生河流截弯取直现象,形成 牛轭湖,继而发展成沼泽。
2. 岩石风化程度的划分
风化程度系数 Kw =岩石风化后的抗压强度∕新鲜岩石的抗压强度 建筑地基基础设计规范: 微风化 中风化 强风化
3. 岩石风化的防治措施
(1)覆盖防止风化营力入侵的材料 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; (2)灌注胶结和防水材料 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; (3)加强排水 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,适当做一些排水工 程。
洪积扇地形
集水盆 沟谷 主干 洪积扇
洪积土场地工程特性: 洪积土场地工程特性:
靠近山区地带( 靠近山区地带(Ⅰ带): 土层为较粗的碎屑土,地势高, 地下水位低,地基承载力较高,土质较均匀,故是良好的天 然地基; 离山区远的(前沿)地带( 离山区远的(前沿)地带(Ⅲ带): 土层虽为粉土、粘土 颗粒组成,但由于形成过程中受到周期性干燥。土粒被析出 的可溶性盐类所胶结而较坚硬,承载力较高,也是较好的天 然地基; 中间过渡地带( ):由于受前沿地带细颗粒土(其渗透 中间过渡地带(Ⅱ带):由于受前沿地带细颗粒土(其渗透 性极小)的影响,在此地带常有地下水溢出,有时还形成沼 泽地带,故土质稀软而承载力较低,对工程建设不利。
3. 河流的地质作用及冲积土
(1)河流的侵蚀作用 (2)河流的蛇曲和改道 (3)河流的搬运作用 (4)河流的沉积作用 (5)河岸地区进行建筑应注意的工程地质问题 河流侵蚀、 (6)河流侵蚀、淤积作用的治理
河流的形态
(1)河流的侵蚀作用
河流侵蚀作用(erosion) 河流侵蚀作用(erosion):指河水冲刷河床,使
第四纪地质年代表 地质年代 纪 世 全新世 Q4 晚更新世 Q3 第四纪 Q 更新世 中更新世 Q2 早更新世 Q1
绝对年龄 (万年) 1 10 73 200
第四纪沉积物
由于新构造运动强烈,海平面和气候变化 频繁,使得第四纪沉积环境极为复杂。 第四纪沉积物按其成因分为 残积物、坡积物、洪积物、冲积物 湖泊沉积物、海洋沉积物 冰碛与冰水沉积物、风积物。 第四纪沉积物形成时间短,成岩作用不充分, 常呈松散、多孔、软弱状态覆盖于地表。
4. 残积土
岩石风化后产生的碎屑物质,一部分被风和大气降水带走, 一部分残留在原地,这种残留在原地的岩石风化碎屑物称为残 积土(residual soil)。 残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的 山区(mountain area)、丘陵(hills),及剥蚀平原 (abrasion plain)。 残积土从地表向深处颗粒由细变粗,一般不具层理,碎块 呈棱角状,土质不均,具有较大孔隙,厚度在山坡顶部较薄, 低洼处较厚。残积土与它下面的母岩之间无明显的界限赫是逐 渐过渡的,其成分与母岩成分及所受风化作用的类型有密切的 关系。例如:酸性岩浆岩地区的残积土中,除含有由长石等矿 物分解的粘土矿物外,常以富含石英颗粒的砂土为其特征;石 灰岩风化形成的残积土则多为含石灰岩碎石的红色或黄褐色的 钙质粘性土(如云贵高原分布的红粘土)。 土壤层、残积层、风化岩层构成完整的地表风化壳。
(2)河流的蛇曲和改道
天然河道本身就有弯曲。在河道弯 曲处,河水最大流速的水流就直接 指向河的凹岸,使凹岸冲刷破坏, 同时河水又将凹岸冲刷下来的物质 搬运到凸岸处堆积起来。 凹岸被侵蚀,不断后退,凸岸被堆 积,不断向前发展,河道的弯曲就 逐渐增大,在前一个弯曲刚刚结束 的地方,又能产生另一个弯曲,最 后河流就变成弯弯曲曲的蛇曲形状。
地表水: 地表水:分布在江河、湖泊、
海洋内的液态水,或在陆地上的冰雪。
地下水:存在于地面以下土和 地下水:
岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。
在陆地上有两种地表水:
暂时流水: 暂时流水:时有时无的,如
雨水、融雪水及山洪急流;
长期流水: 长期流水:终年不息,如江
河流水。
1.
地表暂时流水的地质作用
(1)雨水、溶雪水的地质作用及坡积土 雨水、
河谷地貌
上游地区,由于坡度陡,流速大, 上游地区,由于坡度陡,流速大, 垂直侵蚀作用强。 在中游地区,一般两岸受侧方侵 在中游地区,一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强,因而河谷斜 坡的形状比较开展,谷底比较宽 阔。 在下游地区,冲刷作用弱而沉积 在下游地区,冲刷作用弱而沉积 作用强,河谷开展,成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多,成广大 平原,洪水容易泛滥。
正长石经与含CO2 水的作用形成粘 土。
(3)生物风化作用 (3)生物风化作用
由于动物和植物的介入,导致的物理风化 作用和化学风化作用。
生物的机械风化作用主要发
生在生物的生命活动过程中。生 长在岩石裂隙中的植物,随着根 系不断地长大,对裂隙壁产生挤 压,使岩石裂隙扩大,从而引起 岩石破坏,这种作用称根劈作 用 。 生物的化学风化作用是通过生物的 新陈代谢及生物死亡后的遗体腐烂分 解来进行的。植物和细菌在陈代谢中 常常析出有机酸及CO2。这些物质一方 面酸化土壤,另一方面腐蚀岩石。
(4)河流的沉积作用
沉积作用: 沉积作用:河水的流 速变缓,水流所搬运 的物质便沉积下来 河流沉积的物质有粗 碎屑的漂石、块石、 卵石、砾石等及细碎 屑的砂、粘性土、淤 泥等。 沉积的物质称为冲积 土(alluvial soil)或 土(alluvial soil)或 河流沉积物。
冲积土
物质有明显的分选现象。上游及中游沉积 的物质多为大块石、卵石、砾石及粗砂等,下 游沉积的物质多为中、细砂、粘性土等;颗粒 的磨圆度较好;多具层理,并有尖灭、透镜体 等产状。根据成因可分为: 平原河谷冲积物 山区河谷冲积物 山前平原冲积物 三角洲及溺谷沉积物
残积土特征
残积物不具有层理,其表部土壤层孔隙率大、压缩性 高、强度低;残积层通常为含碎石或砂粒的粘性土或碎石 土、砂砾土组成,其强度较高。 易溶物质被淋滤,成分和母岩有直接的关系 颗粒大小不一,棱角明显 厚度变化较大
残积土
母岩
二、地表流水的地质作用及坡积土、 地表流水的地质作用及坡积土、 洪积土和冲积土 基本概念