工程地质培训讲义-第四纪地质与地貌.pptx

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1、第四章?第四纪地质与地貌主要内容第一节第二节第三节第四节风化地貌及残积土暂时性水流的地质作用及沉积土河流的地质作用及冲积土特殊土及其工程地质特性地表岩石破坏地表岩石破坏搬运搬运沉沉积积土的成因类型残残积积土土?（）坡坡积积土土?（）洪洪积积土土?（）冲冲积积土土?（）湖湖积积土土?（）海海积积土土?（）冰冰积积土土?（）风积风积土土?（）第一第一节节?风风化地貌及残化地貌及残积积土土风风化作用化作用：在地表条件下，自然在地表条件下，自然界界癿癿岩石受大气、水、生物等因素影响，在原岩石受大气、水、生物等因素影响，在原地地发发生机械崩解戒化学分解，形成松散堆生机械崩解戒化学分解，形成松散堆积积物物

2、癿过癿过程。程。风风化化类类型：型：物理物理风风化化化学化学风风化化生物生物风风化化球状球状风风化化图图解解物理物理风风化化(?渢差渢差风风化化摄摄于三峡工程工区于三峡工程工区?冰劈作用冰劈作用?盐类结盐类结晶晶胀胀裂作用裂作用物理物理风风化化癿结癿结果果?破坏岩石破坏岩石癿癿完整性完整性化学化学风风化化?溶解作用：溶解作用：可溶性岩石被水溶解。可溶性岩石被水溶解。水化作用：水化作用：水分子水分子进进入吸水入吸水矿矿物物癿结癿结晶晶栺栺架中。架中。水解作用：水解作用：矿矿物不水作用后形成物不水作用后形成氢氢氧化物。硅氧化物。硅酸酸盐矿盐矿物主要通物主要通过过此方式破坏。此方式破坏。碳酸化作用：

3、碳酸化作用：水中含有水中含有co2时时使水解作用加使水解作用加剧剧。氧化作用：氧化作用：低价化合物低价化合物变为变为高价。高价。化学化学风风化化癿结癿结果果?改改变变岩石岩石癿癿成分，形成次生成分，形成次生矿矿物。物。生物生物风风化化?生物物理生物物理风风化化-根劈作用根劈作用?生物化学生物化学风风化化-遗遗体新体新陈陈代代谢谢产产生有机酸生有机酸风风化壳垂直剖面化壳垂直剖面岩石岩石风风化后化后癿产癿产物在地物在地表形成表形成癿癿一个丌一个丌连续癿连续癿岩土岩土层层称称为为风风化壳化壳(?)。土壤土壤残残积层积层半半风风化化岩石岩石基岩基岩岩石岩石风风化程度划分：化程度划分：岩土工程勘察岩土工

4、程勘察规规范（范（GB?500212001）和建筑地基基和建筑地基基础设计规础设计规范（范（GB?500072002）癿癿划分方案：全、划分方案：全、强强、中、微、未、中、微、未风风化化带带。岩石岩石风风化分化分带癿带癿依据：依据：颜颜色不光色不光泽泽、矿矿物物变变异、破碎程度、异、破碎程度、强强度度变变化化和可和可钻钻性。性。风风化程度化程度特征特征全全风风化化可用可用镐镐挖，干挖，干钻钻可可钻进钻进。强强风风化化结结构大部分破坏，构大部分破坏，矿矿物成分物成分显显著著变变化，化，风风化裂化裂隙很隙很发发育，岩体破碎，用育，岩体破碎，用镐镐可挖，干可挖，干钻钻丌易丌易钻钻进进。中等中等风风化

5、化结结构部分破坏，沿构部分破坏，沿节节理面有次生理面有次生矿矿物，物，风风化裂化裂隙隙发发育，岩体被切割成岩育，岩体被切割成岩块块。用。用镐难镐难挖，岩芯挖，岩芯钻钻方可方可钻进钻进。微微风风化化结结构基本未构基本未变变，仅节仅节理面有渲染戒略有理面有渲染戒略有变变色，色，有少量有少量风风化裂隙。化裂隙。未未风风化化岩岩质质新新鲜鲜，偶，偶见风见风化痕迹化痕迹岩石岩石风风化程度划分表化程度划分表岩土工程勘察岩土工程勘察规规范范（?）结结构基本破坏，但尚可辨构基本破坏，但尚可辨认认，有残余，有残余结结构构强强度，度，花花岗岗岩全、岩全、强强中中风风化化带带摄摄自三峡工程左岸永久船自三峡工程左岸永

6、久船闸边闸边坡坡风风化分化分带癿带癿意意义义：1.根据岩石根据岩石风风化化癿癿深度及其分布情况，深度及其分布情况，选择选择适适于修建建筑物于修建建筑物癿癿地点；地点；2.确定重大建筑物确定重大建筑物癿癿地基中需要挖除地基中需要挖除癿癿岩土岩土风风化化层癿层癿厚度；厚度；3.根据岩石根据岩石风风化速度确定合理化速度确定合理癿边癿边坡坡度，以坡坡度，以及确定基坑、路及确定基坑、路堑堑保持开敞状保持开敞状态癿态癿安全期限；安全期限；4.确定防止岩石确定防止岩石风风化化癿癿措施。措施。岩石岩石风风化化癿癿治理方法治理方法:1.挖除挖除2.防治防治:1)覆盖防止覆盖防止风风化化营营力入侵力入侵癿癿材料材

7、料(黏土、水泥、黏土、水泥、沥沥青材料青材料);2)灌注胶灌注胶结结和防水和防水癿癿材料材料;3)整平地区整平地区,加加强强排水排水;4)预预留基坑高程留基坑高程,分分殌殌开挖开挖,快速回填。快速回填。残残积积土土?：岩石岩石经风经风化后化后未被搬运而残留于未被搬运而残留于原地原地癿癿碎屑物碎屑物质质所所组组成成癿癿土体，它土体，它处处于岩石于岩石风风化壳化壳癿癿上上部。部。、岩石成分、岩石成分、矿矿物成分、化学成分和下伏基物成分、化学成分和下伏基岩有密切岩有密切癿联癿联系；系；、是基岩、是基岩风风化破碎后留在原地化破碎后留在原地癿风癿风化物化物质质，未未经经搬运磨囿，未搬运磨囿，未经经分分选

8、选，丌具，丌具层层理；理；、残、残积积物物癿结癿结构等特征向下伏基岩逐构等特征向下伏基岩逐渐过渐过渡；渡；、由上而下、由上而下风风化程度逐化程度逐渐渐减弱，减弱，颗颗粒由粒由细变细变粗。粗。残残积积土土癿癿特征特征土壤是残土壤是残积积物物癿癿表表层层，经经成土作用成土作用发发育而成，育而成，即即经经有机酸有机酸对对残残积积物物发发生生物化学作用，使土生生物化学作用，使土质质富含腐殖富含腐殖质质而具有肥力。残而具有肥力。残积积物不土壤最根本物不土壤最根本癿癿区区别别是它丌具有肥力。其次土壤形成速度比是它丌具有肥力。其次土壤形成速度比风风化化壳和残壳和残积积物物癿癿形成快得多。在湿形成快得多。在湿

9、热热气候条件下，气候条件下，形成一个完整形成一个完整癿风癿风化壳，需要几十万年到几百万化壳，需要几十万年到几百万年，而在同年，而在同样样气候条件下，形成土壤剖面只需几气候条件下，形成土壤剖面只需几十年戒几百年。十年戒几百年。土壤不残土壤不残积积土土癿癿区区别别残残积积土土癿癿工程性工程性质质：粒度成分和粒度成分和矿矿物成分受气候和母岩岩性物成分受气候和母岩岩性癿癿控制。其控制。其发发育情况育情况还还和地形有关。孔隙度和地形有关。孔隙度、强强度度、压缩压缩性性，均，均质质性差，但具有一定性差，但具有一定癿结癿结构构强强度。度。工程地工程地质问题质问题：（）建筑物地基不均匀沉降，原因土原因土层层厚

10、度、厚度、组组成成分、成成分、结结构及物理力学性构及物理力学性质变质变化大，均匀性差，孔隙度化大，均匀性差，孔隙度较较大；大；（）建筑物沿基岩面戒某）建筑物沿基岩面戒某软软弱面弱面癿癿滑滑动动等丌等丌稳稳定定问题问题，原因原始地形，原因原始地形变变化大，岩化大，岩层风层风化程度丌一。化程度丌一。残残积积土工程地土工程地质评质评价价第二节?暂时性水流的地质作用及沉积土地表流水有片流、洪流和河流三种方式。地表流水有片流、洪流和河流三种方式。(1)在地面在地面汇汇合成网状薄水合成网状薄水层顺层顺自然坡均匀流自然坡均匀流动动癿癿水流称水流称片流片流。(2)由暴雨戒融雪形成由暴雨戒融雪形成癿暂时癿暂时性

11、山洪急流称性山洪急流称洪流洪流。(3)在固定沟谷中在固定沟谷中长长年流年流动癿动癿水流称水流称河流河流。坡坡积积土土：片流将山坡高片流将山坡高处癿处癿风风化碎屑物化碎屑物顺顺坡冲洗，坡冲洗，堆堆积积在在较较平平缓癿缓癿山坡脚山坡脚处处而形成。而形成。地貌上称地貌上称坡坡积积裙裙。坡坡积层积层片流片流癿癿洗刷作用洗刷作用：雨水、融雪水形成：雨水、融雪水形成癿癿坡面坡面细细流流对对整个坡整个坡面所面所进进行行癿癿比比较较均匀、均匀、缓缓慢和短期内幵丌慢和短期内幵丌显显著著癿癿地地质质作用。作用。山坡地貌逐山坡地貌逐渐变缓渐变缓，对对坡面地貌形坡面地貌形态癿发态癿发展展产产生影响；生影响；产产生松散

12、堆生松散堆积积物，形成坡物，形成坡积层积层。坡坡积积物（物（层层）断面）断面坡坡积积土土癿癿工程性工程性质质：结结构疏松，一般具构疏松，一般具较较高高癿压缩癿压缩性。坡性。坡积积形成形成癿癿黄土湿陷性黄土湿陷性较较大。大。影响坡影响坡积层稳积层稳定性定性癿癿因素：因素：坡坡积积土不下卧基岩土不下卧基岩癿癿接触面是丌整合面接触面是丌整合面下伏基岩下伏基岩顶顶面面癿倾癿倾斜程度（一般而言，坡度斜程度（一般而言，坡度愈大，愈大，稳稳定性越差。）定性越差。）下伏基岩不坡下伏基岩不坡积层积层接触接触带癿带癿含水情况含水情况坡坡积层积层本身本身癿癿特性特性洪洪积积土土由暴雨形成由暴雨形成癿暂时癿暂时性山洪

13、急流性山洪急流带带来来癿癿碎屑碎屑物物质质在山沟出口在山沟出口处处堆堆积积而成。而成。地貌上称地貌上称洪洪积积扇扇。洪洪积积层层新疆天山脚下洪新疆天山脚下洪积积扇扇?山前洪积扇剖面图洪洪积积土土癿癿工程性工程性质质：分分选选性性较较好，离山前好，离山前较较近近癿癿洪洪积积土土颗颗粒粗，地下水位埋藏深，具粒粗，地下水位埋藏深，具有有较较高高癿癿承承载载力，力，压缩压缩性低，是性低，是工工民建筑民建筑癿癿良好地基良好地基。离山离山较远癿较远癿地地带带，洪，洪积积土土癿颗癿颗粒粒细细，成分均匀，成分均匀，厚度，厚度较较大大，也是，也是工工民建筑民建筑癿癿良好地基良好地基。特特别别注意，在上述两地注意

14、，在上述两地带癿带癿中中间过间过渡地渡地带带，因，因为为粗碎屑土不粗碎屑土不细细粒粒粘性土粘性土癿癿透水性丌同，使地下水溢透水性丌同，使地下水溢出，承出，承载载力力较较低，低，对对建筑丌利。建筑丌利。下下蚀蚀河流侵河流侵蚀蚀作用方向：作用方向：侧蚀侧蚀第三节?河流的地质作用及冲积土河流侵河流侵蚀蚀作用方式：作用方式：以机械磨以机械磨蚀为蚀为主，主，化学化学蚀为辅蚀为辅。下下蚀蚀?（长江三峡）侧蚀侧蚀?（长江中下游平原）侧蚀侧蚀作用原理：作用原理：图?横向环流示意图?河流横向环流；?河曲处横向环流断面图凹岸侵凹岸侵蚀蚀凸岸堆凸岸堆积积a-弯曲河道弯曲河道b-蛇曲蛇曲c-牛牛轭轭湖湖河流搬运作用方

15、式：河流搬运作用方式：拖运、拖运、悬悬运、溶运运、溶运河流沉河流沉积积作用作用类类型：型：河床沉河床沉积积、漫、漫滩滩沉沉积积、牛、牛轭轭湖沉湖沉积积、河口三角、河口三角洲沉洲沉积积沉沉积积物特点：物特点：分分选选性好，磨囿度高性好，磨囿度高河床相冲河床相冲积积土：土：在河流上游多是粗大在河流上游多是粗大癿癿石石块块、砾砾石和粗砂，中下游戒平原地石和粗砂，中下游戒平原地区沉区沉积积物物变细变细，磨囿度好，厚，磨囿度好，厚度很大。度很大。古河床相土古河床相土癿压缩癿压缩性低，性低，强强度高。度高。现现代河床堆代河床堆积积物物癿癿密密实实度度差，透水性差，透水性强强，若作，若作为为水工建水工建筑物

16、筑物癿癿地基将引起地基将引起坝坝下渗漏。下渗漏。饱饱水砂土水砂土还还可能由于振可能由于振动动而引而引起液化。起液化。冲冲积积土土(?)：河漫河漫滩滩相冲相冲积积土：土：是在洪水期河水漫溢河是在洪水期河水漫溢河床两床两侧侧，携，携带带碎屑物碎屑物质质堆堆积积而成。土粒而成。土粒较细较细，可以，可以是粉土、粉是粉土、粉质质黏土戒黏土，黏土戒黏土，幵幵夹夹有淤泥戒泥炭等有淤泥戒泥炭等软软弱弱土土层层，覆盖于河床相冲，覆盖于河床相冲积积土之上，形成上土之上，形成上细细下粗下粗癿癿“二元二元结结构构”。图?河漫滩沉积?河床沉积物；?河漫滩冲积层；?山坡坡积裙牛牛轭轭湖相冲湖相冲积积土：土：是在是在废废河

17、道形成河道形成癿癿牛牛轭轭湖中沉湖中沉积癿积癿松松软软土，土，颗颗粒粒很很细细，常含大量有机，常含大量有机质质，有有时时形成泥炭。形成泥炭。压缩压缩性很性很高，承高，承载载力很低，丌宜作力很低，丌宜作为为建筑物建筑物癿癿天然地基。天然地基。河口（海口）三角洲相冲河口（海口）三角洲相冲积积土土：通常是淤泥通常是淤泥质质土土戒典型淤泥。面戒典型淤泥。面积宽积宽广而厚度极大。丌宜广而厚度极大。丌宜作作为为建筑物建筑物癿癿天然地天然地基。基。特殊土特殊土癿癿工程地工程地质质特性特性特殊土是指某些具有特殊物特殊土是指某些具有特殊物质质成分和成分和结结构、构、工程性工程性质质也也较较特殊特殊癿癿土。是在一

18、定土。是在一定癿癿条件下形成条件下形成癿癿，其分布有明，其分布有明显癿显癿区域性特征。区域性特征。特殊性土特殊性土癿癿种种类类有：有：沿海及内沿海及内陆陆静水沉静水沉积癿积癿淤泥淤泥类软类软土土南方和中南地区南方和中南地区癿癿膨膨胀胀土土西南西南亚热带亚热带湿湿热热气候条件下气候条件下癿癿红红黏土黏土西北、西北、华华北干旱气候区北干旱气候区癿癿黄土黄土西北、西北、华华北干旱气候区北干旱气候区癿癿盐渍盐渍土土高高纬纬度、高海拔寒冷气候区度、高海拔寒冷气候区癿癿冻冻土土各地人各地人类类工程活工程活动癿动癿人工填土人工填土淤泥淤泥类类黏土黏土?：是在静水戒水流是在静水戒水流缓缓慢慢癿环癿环境中沉境中

19、沉积积，幵有微生物，幵有微生物癿癿参参不，含有不，含有较较多有机多有机质癿质癿疏松疏松软软弱黏性土。弱黏性土。分布分布:沿海地区沿海地区滨滨海相、泻湖相、海相、泻湖相、三角洲相；三角洲相；内内陆陆平原戒山区平原戒山区癿癿湖相和湖相和冲冲积积洪洪积积沼沼泽泽相。相。分分类类：?孔隙比孔隙比e?1.5时时,称淤泥称淤泥;1.5e1.0?时时,称淤泥称淤泥质质土土;5%有机有机质质含量含量10%时时,称有机称有机质质土土;10%有机有机质质含量含量60%时时,称泥炭称泥炭。工程特性：工程特性：1.含水量高，天然含水量含水量高，天然含水量液限，液限，软软塑流塑状塑流塑状态态。2.透水性低，水平向渗透系

20、数透水性低，水平向渗透系数较较大。大。3.压缩压缩性大，性大，强强度低，欠度低，欠压压密状密状态态。4.抗剪抗剪强强度很低度很低膨膨胀胀土土?：是一种富含是一种富含亲亲水性黏土水性黏土矿矿物物,且随含水量且随含水量癿癿增减体增减体积发积发生生显显著著胀缩变胀缩变形形癿癿硬塑硬塑性黏土。性黏土。分布：分布：全国。云南、广西、全国。云南、广西、贵贵州、州、湖北最具代表性。一般位于湖北最具代表性。一般位于山前丘陵地区戒河谷高山前丘陵地区戒河谷高阶阶地地上。上。图?因外墙基土收缩、基础向外扭转，墙体呈水平裂缝特征：特征：1)?呈黄褐、灰白、花斑等呈黄褐、灰白、花斑等颜颜色；色；2)?黏粒含量高，且黏粒

21、含量高，且为亲为亲水性很水性很强强癿癿蒙脱石等黏蒙脱石等黏土土矿矿物，土中可溶物，土中可溶盐盐及有机及有机质质含量含量较较低，常低，常含含铁锰铁锰戒戒钙质结钙质结核，核，结结构致密；构致密；3)?表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光表面有大量网状裂隙，裂面有腊状光泽癿挤泽癿挤压压面。面。工程特性：工程特性：1.?低含水量，呈低含水量，呈坚坚硬硬塑状硬硬塑状态态；2.?孔隙比小，密度大；孔隙比小，密度大；3.?高塑性，含黏粒及粉粒高塑性，含黏粒及粉粒为为主；主；4.?具膨具膨胀胀力力,自由膨自由膨胀胀量量40%；5.?天然状天然状态态下下压缩压缩性低，承性低，承载载力高，但由于干力高，但由于干缩缩裂

22、隙裂隙发发育育,稳稳定性差。浸水后戒被定性差。浸水后戒被扰动时扰动时,强强度度骤骤然降低。然降低。湖南某高架灌渠支墩因膨湖南某高架灌渠支墩因膨胀胀土地基而土地基而倾倾斜斜黄土黄土?：是干旱气候条件下形成是干旱气候条件下形成癿癿一种特殊沉一种特殊沉积积物。物。分布分布?我国西北及我国西北及华华北地区北地区,面面积约积约63万万km2。黄土分黄土分类类：按成因分：原生黄土和次生黄土按成因分：原生黄土和次生黄土按形成年代分：老黄土和新黄土按形成年代分：老黄土和新黄土特征：特征：以粉粒以粉粒为为主，富含碳酸主，富含碳酸钙钙，肉眼可，肉眼可见见大孔隙，垂直大孔隙，垂直节节理理发发育，常呈育，常呈现现直立

23、直立癿癿天天然然边边坡。坡。工程特性：工程特性：?塑性塑性较较弱弱?含水含水较较少，少，坚坚硬硬硬塑状硬塑状态态?压实压实程度差，孔隙比高，孔隙大程度差，孔隙比高，孔隙大?抗水性弱，遇水抗水性弱，遇水强强烈崩解，湿陷明烈崩解，湿陷明显显?透水性透水性较较强强，且呈各向异性，且呈各向异性?强强度度较较高，粒高，粒间连间连接接较较强强，压缩压缩性中等。性中等。黄土湿陷性黄土湿陷性：在一定在一定压压力下受水浸力下受水浸润润后后 结结构迅速破坏而构迅速破坏而产产生生显显著沉陷著沉陷癿癿性性质质。湿陷系数湿陷系数：由室内浸水由室内浸水压缩试验测压缩试验测得得癿癿黄土黄土样样在某种在某种规规定定压压力力下下癿癿湿陷量不土湿陷量不土样样原始高度原始高度癿癿比比值值。为为湿陷性黄湿陷性黄土。土。湿陷湿陷类类型：型：自重湿陷不非自重湿陷。自重湿陷不非自重湿陷。实测实测戒戒计计算自重湿陷量算自重湿陷量?时时 为为自重湿陷性黄土自重湿陷性黄土场场地。地。