第二章 地质作用(Geological process) 教学课件

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5. 天然状态下压缩性低,承载力高,但由 于干缩裂隙发育,稳定性差.浸水后或被 扰动时,强度骤然降低.
红粘土(laterite):
由碳酸盐类岩石在湿热气候条件下,经 强烈风化作用而形成的高塑性粘土。 分布:云贵高原、四川东部、广西、粤北及鄂西、
河谷阶地
侵蚀阶地
基座阶地
堆积阶地
Ⅰ堆积阶地 Ⅱ基座阶地 Ⅲ侵蚀阶地
新疆乌鲁木齐河阶地照片(1)
阶地II 阶地I
新疆乌鲁木齐河阶地照片(2)
阶地II 阶地 I
新疆库尔勒孔雀河阶地(1)
中部远处衬印铁门关;河中漫滩
新疆库尔勒孔雀河阶地(2)
土的工程地质特征
土( soil)是各种岩石矿物颗粒组 成的松散集合体. 土体(soil mass)是由一定的土体 材料组成,具有一定的土体结构, 赋存于一定地质环境中的地质体.
我国温度带的划分图
我国干湿地区划分图
潮湿气候区:河流、湖泊、地下水发育,风化彻底。
如东南沿海。
干旱气候区:暴雨,风力强,咸水湖。
如西北高原。
冰冻气候区:气温低,蒸发量小,生物稀少,冰川盘
踞。如两极和高山地区。
中国地势分布示意图
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。
物理风化的结果:破坏岩体的完整性。 化学风化的结果:改变岩石的成分。
岩体的工程性质发生如下几方面变化: 1、亲水性变大,透水性增强。表现出膨 胀、崩解、泥化等性质。
2、力学Baidu Nhomakorabea度降低,压缩性变大。
风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在 地表形成的一个不连 续的岩土层称为风化
壳(crust of weathering)。
淤泥类粘土( mucky soil):
是在静水或水流缓 慢的环境中沉积, 并有微生物的参与, 含有较多有机质的 疏松软弱粘性土。
分布:沿海地区滨海
相、泻湖相、三角洲相; 内陆平原或山区的湖
相和冲积洪积沼泽相。
分类:孔隙比e >1.5时,称淤泥; 1.5>e>1.0 时,称淤泥质土; 10%>有机质含量>5%时,称
裂隙中填充少量风化物,锤击声脆,且不易击碎。
6. 用镐难挖掘,岩芯钻方可钻进。
微风化 岩质新鲜,表面稍有风化迹象。
花岗岩全、强中风化带
摄自三峡工程左岸永久船闸边坡
风化分带的意义:
选取工程建基面。直接影响工程选址布局、 岩土体稳定、地基处理、施工方法和工程造 价。
岩石风化的治理方法:
1. 挖除 2. 防治:1)覆盖防止风化营力入侵的材料;
河漫滩相冲积土:是在 洪水期河水漫溢河床两侧, 携带碎屑物质堆积而成。 土粒较细,可以是粉土、 粉质粘土或粘土,并夹有 淤泥或泥炭等软弱土层, 覆盖于河床相冲积土之上, 形成上细下粗的“二元结 构”。
牛轭湖相冲积土:是在废河 道形成的牛轭湖中沉积的松软 土,颗粒很细,常含大量有机 质,有时形成泥炭。压缩性很 高,承载力很低,不宜作为建 筑物的天然地基。
特征:1)呈黄褐、灰白、花斑等颜色.
2)粘粒含量高,且为亲水性很 强的蒙脱石等粘土矿物,土中可溶盐 及有机质含量较低,常含铁锰或钙质 结核,结构致密.
3)表面有大量网状裂隙,裂面 有腊状光泽的挤压面。
工程特性:
1. 低含水量,呈坚硬-硬塑状态 2. 孔隙比小,密度大 3. 高塑性,含粘粒及粉粒为主 4. 具膨胀力,自由膨胀量>40%
在坡脚堆积 形成坡积物。
洪流携带碎屑物质在山沟出口处或山前倾斜平原 堆积形成洪积物(地貌上称洪积扇)
新疆天山脚下洪积扇
河流侵蚀作用方式:以机械磨蚀为主, 化学溶蚀为辅。
河流侵蚀作用方向:下蚀 源蚀 侧蚀
源蚀( headward erosion) (长江源头)
源蚀作用示意图:
下蚀( vertical erosion) (长江三峡)
河口(海口)三角洲相冲积 土:通常是淤泥质土或典型淤 泥。面积宽广而厚度极大。不 宜作为建筑物的天然地基。但 表层硬壳层,有时可用作低层 建筑物的地基。
湖积土( limnetic soil ):
湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质 在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗 颗粒的卵石、圆砾和砂土,远岸带则是细颗 粒的砂土和粘性土。
风化:
剥蚀:
在地表环境下,由 于大气、水、生物 等作用,岩石在原 地分解和破坏。
各种地质营力, 在运动过程中对地 表岩石产生破坏, 并把破碎分解了的 产物剥离原地。
搬运
• 拖曳搬运 • 悬浮搬运 • 溶解搬运
沉积
•机械沉积 •化学沉积 •生物化学沉积
硬结成岩 • 压实 • 胶结 • 重结晶
外力地质作用主要影响因素是:气候和地形。
风化程度


强风化
1. 结 构 和 构 造 层 理 不 甚 清 晰 , 矿 物 成 分 已 显 著 变 化。
2. 岩 体 被 节 理 、 裂 隙 分 割 成 碎 石 状 ( 2~ 20cm) , 碎石用手可以折断。
3. 用镐可以挖掘,手摇钻不易钻进。
中 等 风 化 4. 结构和构造层理清晰
5. 岩 体 被 节 理 、 裂 隙 分 割 成 块 状 ( 20~ 50cm) ,
侧蚀( lateral erosion) (长江中下游平原)
侧蚀作用原理:
凹岸侵蚀 凸岸堆积
a- 河流横向环流;b-河曲处横向环流断面图
a-弯曲河道 b-蛇曲 c-牛轭湖
河流搬运作用方式: 拖运、悬运、溶运
河流沉积作用类型: 河床沉积、漫滩沉积、河口沉积
河 流 阶 地 (terrace):
4
重对待。
冲积土(alluvial soil):
由河流的流水作用 将碎屑物质搬运到 河谷坡降平缓的地 带堆积而成。

河床相冲积土:在河流 上游多是粗大的石块、砾 石和粗砂,中下游或平原 地区沉积物变细,磨圆度 好,厚度很大。
古河床相土的压缩性低, 强度高。
现代河床堆积物的密实 度差,透水性强,若作为 水工建筑物的地基将引起 坝下渗漏。饱水砂土还可 能由于振动而引起液化
风化类型:物理风化、化学风化、生物风化 1)物理风化
(physical weathering)
•冰劈作用 • 盐类结晶胀裂作用
•剥离作用
球状风化 图解
花岗岩球状风化
摄于三峡工程工区
2)化学风化(chemical weathering)
溶解作用:可溶性岩石被水溶解。 水化作用:水分子进入吸水矿物的结晶格架中。 水解作用:矿物与水作用后形成氢氧化物。硅酸
2)灌注胶结和防水的材料; 3)整平地区,加强排水; 4)预留基坑高程,分段开挖,快速回填;
地表流水的地质作用
地表流水有片流、洪流和河流3种方式。 (1)在地面汇合成网状薄水层顺自然坡均匀
流动的水流称片流。 (2)由暴雨或融雪形成的暂时性山洪急流称
洪流。 (3)在固定沟谷中长年流动的水流称河流。
片流对山坡 起冲刷作用。
在干旱的气候条件下,岩石的风化 碎屑物被风吹扬,搬运一段距离后,在 有利的条件下堆积起来的一类土,最常 见的是风成砂和风成黄土。
特殊性土的主要工程性质
特殊性土是指某些具有特殊物质成分和 结构、工程性质也较特殊的土。是在一定 的条件下形成的,其分布有明显的区域性 特征。
特殊性土的种类有:
沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土 南方和中南地区的膨胀土 西南亚热带湿热气候条件下的红粘土 西北、华北干旱气候区的黄土 西北、华北干旱气候区的盐渍土 高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土 各地人类工程活动的人工填土
盐矿物主要通过此方式破坏。
氧化作用:低价化合物变为高价。 碳酸化作用:水中含有co2时使水解作用加剧。
3)生物风化(biological weathering)
•生物物理风化 ---根劈作用 •生物化学风化 ---遗体新陈代谢 产生有机酸
影响岩石风化的因素:
• 岩性 • 地质构造 • 气候 • 地形 • 地下水
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
岩石风化程度划分:
《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89的划 分方案:强、中、微风化带
《岩土工程勘察规范》GBJ50021-94的 划分方案:全、强、弱、微风化带
岩石风化分带的依据:颜色与光泽、矿物 变异、破碎程度、强度变化和可钻性。
岩石风化程度划分表(GBJ7-89)
第二章 地质作用(Geological process)
由自然动力引起地壳的物质组成、 内部结构和地表形态发生变化和发展的 作用称为地质作用 。
按动力来源分为:内力地质作用 (endogenic geological process) 和外力地质作用 (exogenic geological process)
湖心沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到 达湖心后沉积形成,主要是粘土和淤泥,常 夹有细砂、粉砂薄层,土的压缩性高,强度 低。
沼泽土主要由半腐烂的植物残体-泥炭组成, 含水量极高,承载力极低,不宜作天然地基。
海积土(marine sediment):
滨海沉积物主要由卵石、圆砾和砂组成, 承载力较高。
有机质土; 60%>有机质含量>10%时,称
泥炭质土; 有机质含量>60%时,称泥炭.
工程特性:
1. 含水量高,天然含水量>液限,软塑-流 塑状态。
2. 透水性低,水平向渗透系数较大。 3. 压缩性大,强度低,欠压密状态。 4. 显著的蠕变和触变性(高灵敏度)。 5. 蠕变(creep):在一定荷载下,土的剪切
其粒度成分和矿物成分受 气候和母岩岩性的控制。 其发育情况还和地形有关。
残积土的工程性质:
孔隙度↑、强度↓、压缩性 ↑,均质性差,但具有一 定的结构强度。原位测试 强度>>室内测试值。
坡积土(slope soil):
雨水将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲 洗,堆积在较平缓的山坡脚处而形成。
坡积土的工程性质:结构疏松,一般具 较高的压缩性。坡积形成的黄土湿陷性 较大。
洪积土(pluvial soil):
由暴雨形成的暂时 性山洪急流带来的碎屑 物质在山沟出口处堆积 而成。
分选性较好,离山前较
近的洪积土颗粒粗,地
下水位埋藏深,具有较
山前洪积扇剖面图
高的承载力,压缩性低,
是工民建的良好地基。
离山较远的地带,洪积
土的颗粒细,透水性不
好,土质弱,承载力低,
作为建筑物地基时应慎
变形随时间增长的特性。 6. 触变(thixotropy):土受扰动后强度降低,
但随时间增长强度能部分恢复的性能。
膨胀土(expansive soil):
是一种富含亲水性粘 土矿物,且随含水量的 增减体积发生显著胀 缩变形的硬塑性粘土。
分布:全国,云南、广西、
贵州、湖北最具代表性。
一般位于山前丘陵 地区或河谷高阶地上。
外力地质作用:由太阳辐射能引起,产生大气环
流,形成水的循环,动植物生长,在运动的过程中 改造地表.
外力地质作用的营力:
河流的侵蚀; 地下水的潜蚀; 风的吹蚀; 冰川的刨蚀; 湖泊海洋的冲蚀等。
河流的侵蚀
地下水的潜蚀
风的吹蚀
冰川的刨蚀
湖泊海洋的冲蚀
一般按风化→剥蚀→搬运→沉积→ 硬结成岩的程序进行
土在工程上的作用: 1. 作为建筑物的地基; 2. 作为建筑材料; 3. 作为建筑物周围的介质或环境;
1 土的形成
地表岩石破坏 搬运 沉积
2 土的成因类型:
残积土 坡积土
洪积土 冲积土 湖积土 海积土 冰积土 风积土
残积土(residual soil):
岩石经风化后未被搬运而 残留于原地的碎屑物质所 组成的土体,它处于岩石 风化壳的上部。
岩浆作用:
岩浆形成、 运动、演化、 冷凝。
变质作用:
在高温、高压并有化学物质参与下, 岩石发生成分、结构构造的变化
地震作用
地内机械能 突然释放, 以弹性波的 形式传播到 地表引起猛 烈冲击
各种内力地质作用是相互关连的
构造运动形成断裂,引起地震,并 为岩浆活动创造通道。
构造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。
内力和外力地质作用的关系:
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造。———地表形态的塑造者。 外力地质作用破坏和重塑地表形态。 ———地表形态的雕刻者。
地壳上升时,遭受剥蚀。
地壳下降时,接受沉积。
风化作用(weathering):
在地表条件下,自然界的岩石受大气、水、生物 等因素影响,在原地发生机械崩解或化学分解,形 成松散堆积物的过程。
浅海沉积物主要由细粒砂土、粘性土、 淤泥和生物化学沉积物组成,有层理构 造,较疏松,含水量高,压缩性大而强 度低。
深海沉积物主要是有机质软泥。
冰积土(moraine soil)
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物. 分选性极差,石料占多数,冰水沉积物可 有一定成层性、分选性。
风积土(aeolian soil):
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