6动力地质作用及其工程地质问题

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一些在地表条件稳定的产物,(多为铁、 铝的氧化物)残留原地。
土 壤 残 积 层 风 化 壳
风化壳 残积物 、土壤在陆地的地表形成
的一层不连续薄壳(层)。
基 岩
6.1.3 岩石风化程度和风化带
1.未风化 2.微风化 3.弱风化 4.强风化 5.全风化
岩石风化程度分类
风化带分类
1.微风化带 2.弱风化带 3.强风化带 4.全风化带
K<1,失稳; K≥1,稳定或极限平衡状态
圆弧滑动面 折线滑动面
K
总抗滑力 总下滑力

T R TR

W i cos i tg i c i l i W i sin i
分段力学分析,计算每块的剩余下滑力,当任 何一块的剩余下滑力为0或负值,对下一块没 有滑坡推力,当最终一块的剩余下滑力为0或 负值,整个土坡体稳定,否则不稳定
按侵蚀作用的方向两种类型
1.河流对河床的冲刷(河流的下蚀作用) 河水对河床底部岩石破坏,使河谷加深的过程 2.河流对河岸的掏蚀(河流的侧蚀作用)
河水对河床岩石破坏,使河谷拓宽的过程
流水对河床的冲刷
(下蚀作用)
下蚀作用的结果——峡谷地貌
虎跳峡
三峡
流水对河岸的掏蚀
(侧蚀作用)
凸岸沉积
由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸,造 成凹岸被侵蚀。而凸岸水流减缓,在凸岸河水携带的泥沙就 会沉积,河床不断加宽,河曲的曲度变大,形成蛇曲河。蛇 曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河道称为牛轭湖 凹岸 侵蚀
工程地质学
§6.1风化作用 §6.2河流地质作用
§6.3岩溶和土洞
§6.4滑坡和崩塌
第六章
动力地质作用及 其工程地质问题
§6.5泥石流
§6.6地震及其效应
§6.1 风化作用
6.1.1风化作用的概念和类型
风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物在原地与大气、 水及生物接触过程中产生物理、化学变化而形成松散堆积物的 全过程。 类型:根据风化作用的因素和性质可将其分为三种,物理风化作 用、化学风化作用、生物风化作用 ★物理风化作用:在地表或接近地表条件下,岩石、矿物在原地产 生的机械破碎而不改变其化学成分的过程。包括岩石的释荷,岩石 的热胀冷缩,水的冻融 ★化学风化作用:地表或接近地表条件下,岩石、矿物在原地发生 化学变化而分解并产生新物质的过程。包括氧化作用、溶解作用、 水化作用和水解作用 ★生物风化作用:生物对岩石、矿物产生的破坏作用。
谷底沉积作用
谷底包括两部分: 被河水所覆盖的河床,在河床上产生的沉积作用称河床沉积; 平水位时谷底未被河水所淹没的平坦地形——河漫滩
河漫滩沉积
心滩地貌
边滩地貌
河口沉积作用
河口是河流最主要的沉积场所。当河流入湖泊、海洋时流速迅速减小,使河水 搬运能力减弱甚至消失,大量机械搬运物质在河口沉积下来。另一方面由于湖 水、海水中富含有电解质,当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、海水相混合 后,海水中的电解质破坏了胶体的稳定性,致使胶体凝聚,而沉积在河口。 在河流流入湖泊或海洋的地方,河流沉积物常形成锥形的沉积地貌(其外形象 三角形)称为三角洲。
6.2.2 河岸掏蚀破坏的预测和防护
预 测
1.首先确定河岸掏蚀破坏地段 2.取土样确定其允许不冲刷流速,与该地段实际流速相对比 3.进行访问或实际观测,确定河岸掏蚀范围、河流平水位和高水位、 河岸破坏和后退的速度,预测河岸掏蚀对邻近建筑物的威胁性
防 护
1.直接防护:对边岸直接进行防护:抛石、铺砌、混凝土块堆砌、 混凝土板、护岸挡墙、岸坡绿化等 2.间接防护:修建导流工程,改变水流性质:丁坝、横墙
§6.6 地震及其效应
6.6.1 地震的概念
在地壳表层,由自然原因或人类工程活动产生的弹性波传播所引 起的振动作用或现象称为地震。 地震(earthquake) 是岩石圈的快速颤动。它是由构造运动引 起岩石圈内某些地区的应力集中而使岩石变形,当应力达到或 超过岩石的强度极限时,岩石便产生破裂或位移,同时将其能 量突然释放出来,并以地震波的形式向四周传播,于是产生地 震。 地震是一种危害极大的自然灾害,它是区域稳定分析的重要因素。
崩塌发生条件和发育因素
1.山坡的坡度及其表面的构造 2.岩石性质和节理程度 3.地质构造
崩塌的防治
源自文库
只有小型的崩塌才能防止,大的崩塌要绕避
1.爆破或打锲 2.堵塞裂缝或向裂缝内灌浆 3.调整地表水流 4.将山坡和斜坡覆盖起来或在面上喷浆 5.筑明峒或御坍棚 6.筑护墙及维护棚 7.在软弱岩石出露处修筑挡土墙
影响滑坡的因素
1.斜坡外形
2.岩性 3.构造
4.水
5.地震 6.人为因素
6.4.5 滑坡的治理
防治原则
“以防为主,整治为辅”
地表排水 1.排水 地下排水 2.支挡 3.刷方减重 4.改善滑动面 对岩质滑坡固结灌浆 的岩土性质 对土质边坡电化学加固、冻结、焙烧
治理措施
6.4.6 崩塌
斜坡前缘的部分岩体被陡倾的结构面分割,并突然脱离母体, 翻滚而下,造成岩块互相冲撞、破坏,最后堆积于坡脚而形 成岩堆,这种过程与现象称为崩塌。 按规模大小可分为:山崩、落石、碎落。
动能消耗
2.消耗于侵蚀作用Tp
3.消耗于搬运作用Tk
河流在纵向的特征
河流在横向的特征(河谷要素)
河谷 河流侵蚀出的槽形凹地。 谷底 河谷底部较平坦的部分。 谷坡 谷底至分水岭的斜坡。
6.2.1河流的侵蚀作用
河流在从高处向低处流动过程中,以自身的化学动力(溶解力) 和机械动力(水力),并以携带的泥沙和砾石作工具,不断地破 坏河床的过程
5.地形
6.3.2 岩溶的工程地质问题
岩溶对建筑物稳定性和安全性影响 1.溶蚀岩石的强度大大降低 2.造成基岩面不均匀起伏 3.漏斗对地面稳定性的影响 4. 对地基稳定性有很大影响
考虑因素
①分布密度和发育情况 ②埋深 ③抽水对溶洞顶板稳定性影响
6.3.3 岩溶地基的防治
1.进行建(构)筑物布置时,首先将岩溶、土洞位置勘察清楚 2.建(构)筑物的位置可以移位时,应首先设法避开有威胁的 岩溶、土洞区, 3.实在不能避开,再考虑处理方法 1.挖填 2.跨盖 3.灌注 4.排导 5.打桩
与地质构 2.基岩滑坡 造关系 沿岩层面滑坡 沿交界面滑坡
顺层滑坡
切层滑坡 3.特殊滑坡:融冻滑坡、陷落滑坡
匀质滑坡
顺层滑坡
切层滑坡
沿岩层面滑坡
沿交界面滑坡
6.4.3 滑坡的发育过程
蠕动变形阶段
斜坡的稳定状况受到破坏,坡面出 现裂缝,到斜坡开始整体滑动之前 的时间
滑动破坏阶段
滑坡后缘迅速下陷,滑坡壁越露越 高,滑坡体分裂成数块,并在地面 上形成阶梯状地形,滑坡体上树木 倾斜,形成“醉林”,建筑物严重 变形以至倒塌毁坏;滑坡体向前伸 出,形成滑坡舌
3.水的冻融
贮藏在地表岩石空隙中的液 态水,当温度下降到摄氏零 度以下时,就会结冰,结冰 后的体积体积增大1/11左 右空隙中产生巨大的,这种 压力就会岩石裂开。
二.化学风化作用
1.氧化作用
大气圈中氧含量为20.1%, 当岩石和矿物暴露于地表或 位于地表层时,与氧充分接 触,发生一系列氧的反应化 学。
6.1.4 岩石风化的治理
挖除方法
挖除一部分危及建筑物安全的风化厉害的岩层
防治方法
1.覆盖防止风化营力入侵的材料 2.灌注胶结和放水的材料 3.整平地区、加强排水 4.岩石风化速度加快,探测其风化速 度,采取相应措施
§6.2 河流地质作用
河谷要素
谷底
坡缘
谷坡
坡麓
流水动能
E
1 2
mv
2
河床
1.水的粘滞性、紊流、环流、波浪、涡流等Tn
醉林
渐趋稳定阶段
滑坡体越过平衡位置,滑到更远的 地方,滑坡停止后,形成特殊滑坡 地形,滑坡体上树木 “马刀树”
马刀树
6.4.4 滑坡的力学分析及影响因素
滑坡的发生是斜坡岩土体平衡条件遭到破坏的结果。按滑动面 形状分为:平面、圆弧面、折线面。
滑坡的力学分析 平面滑动面
K 总抗滑力 总下滑力 = T T W cos tan W sin tan tan
含铁物质被风化后,带 上了富有特征的红褐色
2.水解作用
水解作用的实质是水的 电离产物(H+及OH-)进入 矿物晶格,分别取代阳 离子和阴离子,从而使 矿物解体形成新的含水 矿物的过程。
三.生物风化作用
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。
四.风化作用的产物
土壤 岩石经过物理风化作用、化学风化
作用之后,再经过生物风化作用,形成具 有矿物质、腐殖质、水和空气的松散堆积。
残积物 岩石经过长期风化作用后,形成
处理方法
§6.4 滑坡和崩塌
斜坡中出现了与外界连续贯通的破裂面,被分割的坡体便以一 定加速度滑离母体。称为斜坡破坏。斜坡破坏的形式很多,主 要有崩塌和滑坡。 公路边坡
6.4.1 滑坡的定义及构造
滑坡:斜坡岩土体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿着 斜坡内某些连续贯通的滑动面作整体下滑动的过程与现象
一.物理风化作用
1.岩石的释荷
在地下深处的岩石承受巨大静压力,其潜在膨胀力是十分惊人。岩石 从地下深处变到地表条件时由于上覆静压力减小而产生张应力形成一 系列与地表平行的宏观和微观的内部破裂面。形成这种裂隙构造的作 用称为剥离作用。
2.岩石的热胀冷缩
温差大的地区,在白天当太 阳光直射时,岩石表层增温 而膨胀,而内部膨胀小甚至 未发生变化。到了夜晚气温 骤降,岩石表面收缩。这样 使其岩石表面与内部产生应 力差。这种生应力差就会使 岩石破裂。
显然,滑坡是由于沿着连续贯通的破坏面总下滑力超过总抗滑力的 结果,为剪切破坏
1—滑动面 2—滑坡体 3—滑坡床 4—滑坡后壁 5—后缘张裂缝 6—滑坡台阶 7—滑坡舌 8—鼓张裂缝 9—扇形张裂缝 10—剪切裂缝
滑坡形态
6.4.2滑坡分类
按滑坡体的主要物质组成和滑坡与地质构造关系划分 1.覆盖层滑坡:粘性土滑坡、黄土滑坡、碎石滑坡、风化壳滑坡 匀质滑坡
凸岸沉积
下蚀作用与侧蚀作用的关系
时间上河流发育的早期以下蚀作用为主,随着坡度减小,逐渐转
为以侧蚀作用为主。 空间上河流的上游以下蚀作用为主,河流的下游以侧蚀作用为主。
河流的沉积作用*
河流搬运物从河水中沉积下来的过程
河流沉积作用的主要方式是 机械沉积作用。引起河流机 械沉积作用主要原因是河水 流速的降低,导致机械动能 的减小,使河流的搬运能力 降低而发生沉积。根据沉积 的部位分为:
流通区 堆积区
水文气象条件
流域的中、上游有强大的暴雨或冰雪强 烈消融等形成的充沛水源
6.5.3 泥石流防治措施
防治原则 治理措施
1.预防—上游汇水区保持水土,调整地表径流,加固岸坡 2.拦截—中游流通区设置拦截构筑物:拦截坝、拦栅、溢流坝 3.排导—下游设置排导措施:排洪道、导流坝、急流槽 “以防为主,兼设工程措施”
§6.5 泥石流
6.5.1 泥石流概念
泥石流:山区一些区域内,暴雨降落使得由水充分浸润饱和的
大量泥、沙、石块等固体物质沿着冲沟向下流动的暂时性山地 洪流。这种洪流突然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大破 坏力。
泥石流按其物质组成分类
1.水石流型泥石流—堆积物通常是很粗大的碎屑物质
2.泥石流型泥石流—堆积物通常形成连结牢固的土石混合物
3.泥水流型泥石流—堆积物通常是碎屑和粘土物质组成
泥石流及其危害
泥石流发 生过程
泥石流淹 没房屋
6.5.2 泥石流形成条件
地形条件
1.泥石流形成区—多为三面环山,一面
出口的半圆形宽阔地段
2.泥石流流通区—多为狭窄而深切的峡
谷或冲沟,陡峻而坡降较大
形成区
3.泥石流堆积区—地形较平缓
地质条件
流域内有丰富的固体物质补给
山口沉积作用 山口沉积作用
山口沉积作用 谷底沉积作用 河口沉积作用
河口沉积作用
山口沉积作用
来自山区的河流,携带着大量机械搬运物到山口开阔的平地上, 由于河床坡降明显减小,水流又无地形约束而散开,河水动力突 然大大减小,机械搬运能力迅速降低,搬运物就会山口沉积下来。 山口沉积物常形成扇状地貌:冲积扇
§6.3 岩溶
6.3.1 岩溶
岩溶是指地表水或地下水对可溶性岩石进行侵蚀、溶蚀而产 生的一系列地质现象的总称。
岩溶的主要形态
1.地表岩溶形态
2.地下岩溶形态
岩溶的发育条件
1.岩体 1)岩体的可溶性 2)岩石的透水性
2.地下水活动:水 质、水在岩体中活 动方面
3.气候条件 4.地质构造
水的溶蚀性
CaCO3 + H2O+CO2 = Ca2++2HCO3-
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