水流地质作用与土的成因类型.ppt

第六章 水流地质作用与土的成因类型第一节风化作用第二节水流地质作用第三节土的成因类型主要内容 第一节第一节 风化作用风化作用 地壳表层的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物等风地壳表层的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物等风化营力的作用下，发生物理和化学的变化，使岩石崩解破化营力的作用下，发生物理和化学的变化，使岩石崩解破碎以至逐渐分解的作用，称为风化作用碎以至逐渐分解的作用，称为风化作用。风化作用在地表最显著，随着深度的增加，其影响就风化作用在地表最显著，随着深度的增加，其影响就逐渐减弱以致消失。逐渐减弱以致消失。风化作用的实质是矿物、岩石在地表附近新的物理化风化作用的实质是矿物、岩石在地表附近新的物理化学条件下所产生的演化过程。岩石遭受风化作用的时间愈学条件下所产生的演化过程。岩石遭受风化作用的时间愈长，岩石破坏得就愈严重。另外，从不同岩石的风化速度长，岩石破坏得就愈严重。另外，从不同岩石的风化速度来看，有的岩石风化过程进行得很缓慢，其风化特征只有来看，有的岩石风化过程进行得很缓慢，其风化特征只有经过长期暴露地表以后才能显示出来；而有的岩石则相反，经过长期暴露地表以后才能显示出来；而有的岩石则相反，如泥岩、页岩及某些片岩等，当基坑开挖后不久，很快就如泥岩、页岩及某些片岩等，当基坑开挖后不久，很快就风化破碎，所以在施工中必须采取相应的工程防护措施风化破碎，所以在施工中必须采取相应的工程防护措施。根据岩石风化的自然因素和风化物质的性质，可将风化划分根据岩石风化的自然因素和风化物质的性质，可将风化划分为为物理风化物理风化(机械风化机械风化)、化学风化化学风化和和生物风化生物风化作用三种类型。作用三种类型。（一）物理风化作用（一）物理风化作用（2 2）裂隙中的冰以及其他结晶体产生的）裂隙中的冰以及其他结晶体产生的膨胀应力引起的劈裂作用膨胀应力引起的劈裂作用（1 1）温度应力引起的胀缩作用）温度应力引起的胀缩作用（3 3）岩体因卸荷而引起的膨胀崩解）岩体因卸荷而引起的膨胀崩解（4 4）树木生长过程中的根劈作用）树木生长过程中的根劈作用（5 5）重力作用下的岩块碎裂和搬运）重力作用下的岩块碎裂和搬运过程中的碰撞、磨圆过程中的碰撞、磨圆风化后碎裂结构的页岩风化后碎裂结构的页岩 根劈作用根劈作用（二）化学风化作用 一切改变了岩石中原有矿物成分的风化作用统称为化一切改变了岩石中原有矿物成分的风化作用统称为化学风化作用。学风化作用。生物生长中的新陈代谢、生物腐蚀和水引起的矿物溶生物生长中的新陈代谢、生物腐蚀和水引起的矿物溶解、再结晶、水化、水解以及大气引起的氧化、碳酸化、解、再结晶、水化、水解以及大气引起的氧化、碳酸化、硫酸化等，均会使原有的岩石矿物成分发生改变，并产生硫酸化等，均会使原有的岩石矿物成分发生改变，并产生新矿物，这类风化作用都属于化学风化作用新矿物，这类风化作用都属于化学风化作用。(1(1）水的作用：水的风化作用可细分为水化作用、水解作用、）水的作用：水的风化作用可细分为水化作用、水解作用、溶解溶蚀和再结晶作用。溶解溶蚀和再结晶作用。1)1)氧化作用氧化作用（3 3）生物的化学风化作用）生物的化学风化作用2)2)碳酸化作用碳酸化作用（2 2）气体的作用）气体的作用（三）影响风化作用的因素（三）影响风化作用的因素 1.岩石的矿物成分2.岩性3.地质构造与岩体的结构性4.气候状况与地表水5.地貌与地下水6.其他因素：人类活动形成的环境污染等也会成为影响化学风化的重要因素。岩石中的不稳定性矿岩石中的不稳定性矿物含量越高，抗风化物含量越高，抗风化能力越低能力越低。结构致密、岩性坚固、孔隙率结构致密、岩性坚固、孔隙率和吸水率小的岩石其抗风化能和吸水率小的岩石其抗风化能力就好，反之就易风化。力就好，反之就易风化。岩体的结构面岩体的结构面愈发育、裂隙愈发育、裂隙愈大、充填情愈大、充填情况愈差、渗透况愈差、渗透性愈好就愈易性愈好就愈易风化。风化。气温高、雨量充足、湿度大、植物生长茂盛的我气温高、雨量充足、湿度大、植物生长茂盛的我国南方地区以化学风化为主，温差大、雨量少、国南方地区以化学风化为主，温差大、雨量少、干燥、植被差、风力作用强烈的我国北方地区则干燥、植被差、风力作用强烈的我国北方地区则以物理风化为主以物理风化为主。地貌对岩石风化的影响和水、地貌对岩石风化的影响和水、风、温差、地势以及基岩埋藏条件等多重因素风、温差、地势以及基岩埋藏条件等多重因素有关，地下水对岩石的风化则主要体现有关，地下水对岩石的风化则主要体现为溶解溶蚀和再结晶。为溶解溶蚀和再结晶。第二节 水流地质作用一、概述水圈包括大气水、地表水和地下水。地表水，是指在陆地表面流动的液态水。包括片流（坡流）、洪流和河流。地表水地质作用分为暂时性流水地质作用和经常性流水地质作用。水流地质作用主要表现在侵蚀、搬运和沉积三个方面。1、侵蚀作用：是指水使原地的物质不断的遭受破坏的地质作用；2、搬运作用：是指把破碎物质带走的地质作用；3、沉积作用：是指由于水的搬运能力下降，使一些物质不能被继续搬运而沉积下来的地质作用。第二节 水流地质作用二、暂时性流水地质作用1、雨蚀作用雨蚀作用可分为机械作用和化学作用，雨蚀作用的强度主要取决于：降雨量和降雨速度：降雨越多、越猛烈，作用越强。斜坡坡度与性质：斜坡性质包括组成斜坡的岩石或土的粒径大小、固结程度、透水性和植被覆盖情况。2、片流的地质作用片流是降雨或降雪时，在地表产生的暂时性流水。片流地质作用是指片流沿整个斜坡把细小的松散颗粒冲洗至斜坡下部的过程。结果形成坡积层。片流地质作用的强度与气候、地形及地面岩性和植被有关。第二节 水流地质作用3、洪流的地质作用洪流由集中暴雨或积雪骤然大量融化在短时间内形成的巨大的地表暂时性流水。洪流地质作用：洪流流量大，流速快，破坏力强，低洼沟槽中汇集的洪流，侵蚀沟槽，使沟槽加深、加宽，结果在地面形成很多冲沟。三、经常性流水地质作用1、侵蚀作用河流以河水及其所携带的碎屑物质，在河水流动过程中，不断地冲刷破坏河谷，加深加宽河床的作用，称为河流的侵蚀作用。侵蚀作用按侵蚀作用的方向分为下蚀作用、侧蚀作用。第二节 水流地质作用下蚀作用河水及其携带的砂砾，在从高处不断向低处流动的过程中，不断撞击、冲刷、磨削和溶解河床岩石、降低河床、加深河谷的作用。河流下蚀作用的结果是使河谷变深、谷坡变陡。河流的下蚀作用主要发生在河流的上游地区。侧蚀作用河水冲刷破坏河流两岸，使河床左右摆动，谷坡后退，河谷加宽的过程。侧蚀作用的结果是加宽河床谷底，使河谷形态复杂化，形成河曲、牛轭湖等。侧蚀作用主要发生在河流的中上游地区。第二节 水流地质作用 侵蚀作用按破坏方式分为冲蚀、磨蚀、溶蚀。冲蚀：河水在流动过程中消耗一定的能量，水流不断冲击岩石使其破碎。磨蚀：河水夹带的泥、砂及砾石在运动过程中摩擦和破坏河床。溶蚀：河水在流动的过程中溶解岩石。牛轭湖:河流改道后，老河床由于冲积物逐渐填塞及生物的生长，形成弯月形的湖泊，称为牛轭湖（干涸后，成为沼泽）。第二节 水流地质作用第二节 水流地质作用2、搬运作用河流将其携带的大量碎屑物质和化学溶解物质，不停地向下游方向输送的过程。河流搬运的方式可分为物理搬运和化学搬运两大类。物理搬运的物质主要是泥沙石块，化学搬运的物质则是可溶解的盐类和胶体物质。所冲下的物质进行分选：上粗、下细 我国是西高东低。第二节 水流地质作用 3、沉积作用河水在搬运过程中，由于流速和流量的减小，搬运能力降低，而使河流携带的物质沉积下来的过程。凹岸侵蚀（坍塌）凸岸沉积（淤积）造成坍岸的原因：水流的冲刷：冲走坡脚，使岸坡坡度增大。外界的影响：如降雨、干湿变化造成土体强度降低。淤积：凸岸的堆积物主要来自于凹岸的冲刷，使河道作横向摆动。第二节 水流地质作用4、河岸防护措施护岸工程针对河流的冲击 直接加固岸坡：绿化（在岸坡植树、种草）护岸：抛石（水速大、边坡大时）衬砌（断流、干旱时）调节水流方向、流速和流量：修丁坝：布置在凹岸以约束水流、引导水流，减少对凹岸的冲刷作用。约束水流，防止淤积 封闭支流，增大流速，减少河流的输沙率，截直河道。1、特征 组成物质与基岩岩性一致，裂隙多、无层次、不均匀，颗粒表面粗糙，呈棱角状。第三节 土的成因类型第四纪沉积层，又称土层，按成因分为残积层，坡积层，洪积层，冲积层，风积层，湖泊相沉积层，滨海相沉积层等等。特征：岩性，构造，分布，颗粒的大小和形态。工程性质：变形、承载力、稳定性和渗透性等。一、残积层 指原岩表面经过风化作用而残留在原地的碎屑物。2、工程性质不均匀沉降;沿软弱结构面滑动。残积层基岩第三节 土的成因类型二、坡积层山坡高处的风化碎屑物质，经过雨水或雪水的搬运和堆积在斜坡或坡脚。1、特征 组成物质与基岩岩性不一致，具层理、厚薄不均，土质不均，颗粒表面粗糙，呈棱角状，基岩面倾斜。2、工程性质压缩性及不均匀沉降大;沿基层面滑动。第三节 土的成因类型三、洪积层山洪急流（暴雨或洪水）携带的岩石碎屑，在山谷出口处沉积而形成的堆积物。形如扇形，又称洪积扇。1、特征 具层理，厚度变化大，靠谷口处颗粒粗，远离谷口颗粒细，多带棱角，磨圆度和分选性较差，有不规则的交互层理、透镜体、尖灭和夹层。2、工程性质：不均匀沉降。11第三节 土的成因类型四、冲积层由河流搬运、沉积而形成的堆积物。根据形成条件和环境有河床相、河漫滩相和牛轭湖相沉积。1、特征 具层理，阶地，二元结构，磨圆度和分选性好。2、工程性质 阶地高性质好，但存在稳定性问题，河床沉积物性质好。第三节 土的成因类型五、风积层是指经过风的搬运而沉积下来的堆积物。风积物主要以风积砂为主，其次为黄土。风积砂由砂和粉粒组成。无层理，孔隙率高，强度低，压缩性大。黄土无层理，孔隙率高，具湿陷性。六、湖泊相沉积层淤泥和淤泥质土，有机质含量高，孔隙比大，含水量高，透水性低，压缩性大，强度小，结构性强，蠕变性大，不宜作为永久建筑物的地基。作业与习题复习思考题 6.1 地表水包括哪些水流？6.2 水流地质作用主要表现在哪些方面？6.3 侵蚀作用的方式有哪些种？6.4 简述河岸的防护措施。6.5 简述残积层、坡积层、洪积层、冲积层的特征和工程性质。