3土木工程地质-地表地质作用

《土木工程地质》由刘红军主编，第三章地表地质作用，知识点归纳，重点划分及重要图像。

地表地质作用

• 风化作用
  • 工程性质
    • 风化作用使坚硬致密的岩石松散破坏
    • 改变了岩石原有的矿物成分和化学成分
    • 使岩石的强度和稳定性大为降低
    • 对工程建筑条件起着不良影响
    • 像滑坡、崩塌、碎落、岩堆及泥石流等不良地质现象，大部分都是在风化作用的基础上发展起来的
  • 分化作用的分类
    • 物理风化作用
      • 岩石释重
      • 温度变化
      • 冰劈
      • 晶胀
    • 化学风化作用
      • 溶解作用
      • 水化作用
      • 水解作用
      • 碳酸化作用
      • 氧化作用
    • 生物风化作用
  • 分化岩层的分带
    • 整石带
    • 块石带
    • 碎石带
    • 粉碎带
  • 岩石风化程度的分级
    • 岩石风化程度的判断
      • 岩石的颜色
      • 岩石的矿物成分
      • 岩石的破碎程度
      • 岩石强度变化
      • 岩石的结构与构造的变化
    • 岩石风化程度分级
      • 未经风化
      • 风化轻微
      • 风化颇重
      • 风化严重
      • 风化极严重
  • 残积层
    • 必考
    • 地表岩石经过长期风化作用后，改变了矿物成分、结构和构造，形成和原来岩石性质不同的风化产物， 其中的一部分易溶物质被水溶解流失，大部分物质残留在原地，这种物质称为残积物，这种风化层称为残积层。
    • 特点
      • 残积层的成分与原岩有密切关系
      • 残积层中的碎屑物质大小不均匀，菱角显著，无分选，无层理的，有时保存原岩的残余构造，或者由于不同深度上的风化程度不同， 而呈现假层理，残积层与下伏母岩没有明显界线，而是逐渐过渡
      • 残积层在平缓的山顶和山坡上较厚，而在易遭冲刷的较陡山坡上则厚度不大
    • 工程地质性质
      • 残积层具有较多的空隙和裂缝，易遭冲刷，强度和稳定性差
      • 由于残积层空隙多，又加成分和厚度很不均匀， 所以作为建筑物的地基时，应考虑其承载能力和可能产生的不均匀沉降
      • 由于残积层结构比较松散，作为路基边坡时，应考虑可能出现的崩塌和冲刷等问题
  • 影响风化作用的主要因素
    • 气候因素
    • 岩性的影响
    • 地质构造的影响
    • 地形地貌的影响
    • 其它因素（水、人为因素）
  • 防治岩石风化的措施
    • 对已风化产物的合理利用与处理
      • 当风化壳厚度较小（如数米之内），施工条件简单时，可将风化岩石全部挖除，使重型建筑物基础置在稳妥可靠的新鲜基岩上。
      • 当风化壳厚度较大，但经处理后在经济上和效果上反比挖除合理时，则不必挖除。 如地基强度不能满足要求，可用锚杆或水泥灌浆加固，以加强地基岩体的完整性和坚固性。
      • 当地基存在囊状风化，且深度不大时，在可能条件下可将其挖除。 当囊状风化深度较大时，应视具体条件或用混凝土盖板跨越。或进行加固处理。
      • 开凿于剧强风化带的边坡和地下洞室，应进行支挡、加固、防排水等措施，以保证施工及应用期间边坡与洞室围岩的稳定性。
    • 防止岩石进一步风化
      • 可在被保护岩石表面用粘性土或砂土铺盖
      • 采用各种化学材料浸透岩石，使之充填岩石空隙，或在空隙壁形成保护薄膜，以防止风化营力与岩石直接接触
      • 当以风化速度较快的岩石做地基时，基坑开挖至设计高程后，须立即浇注基础，回填封闭
• 地表流水的地质作用
  • 地壳上存在有两种水流
    • 存在于地壳表层的地表水流
      • 时断时续的（雨水、融雪及山洪等）暂时性水流
      • 终年流动不息的（河水、湖水及海水等）长期性水流
    • 存在于地下的地下水流
  • 暂时性流水的地质作用
    • 片流
      • 坡积层
        • 必考
        • 雨水降落到地面或覆盖地面的积雪融化时，其中一部分被蒸发，一部分渗入地下， 剩下的部分则形成无数的网状坡面细流，从高处沿斜坡向低处缓慢流动，时而冲刷，时而沉积， 不断地使坡面的风化岩屑和粘土物质沿斜坡向下移动，最后，在坡脚或山坡低凹处沉积下来形成坡积层
        • 特点
          • 一般是中下部较厚，而上坡上部逐渐变薄以至尖灭
          • 坡积层物质未经长期搬运，碎屑棱角明显，分选性不好
          • 通常都是天然孔隙度很高的含有棱角状碎石的亚粘土
          • 与残积层不同的是坡积层的组成物质经过了一定距离的搬运， 由于间歇性的堆积，可能有一些不太明显的倾斜层理
          • 与下伏基岩没有成因上的直接联系
        • 工程性质
          • 除下伏基岩顶面的坡面平缓外，坡积层多数处于不稳定状态
        • 影响坡积层稳定性因素
          • 下伏基岩顶面的倾斜程度
          • 下伏基岩与坡积层接触带的含水情况
          • 坡积层本身的性质
    • 山洪急流
      • 急流是由片流汇集而成的，开始沿着凹形斜坡向下流动
      • 由于洪流集中且流速较大，因此具有较大的冲刷能力，急流流动的结果，在斜坡地带形成大量沟槽（冲沟）
      • 它不但破坏了斜坡的完整性，同时也造成了大量的水土失
      • 冲沟
        • 四个阶段
          • 防治
        • 冲槽阶段
          • 冲沟范围较小，可以采取填平沟槽并进行夯实，对地表水进行导流并植树，或对原有树木禁止砍伐
        • 下切阶段
          • 在沟底铺砌柴捆或石笼，或在沟槽处采用水泥砂浆石砌跌水建筑物
        • 平衡阶段
          • 沟底冲刷减弱，但沟壁的坍塌现象仍然存在， 故应在沟底坡脚处修建土坝，并在其上植树，以防治沟壁的进一步坍塌
        • 休止阶段
          • 冲沟已经停止发育，为了防止水流的再冲刷作用，应在沟内植树造林，禁止对树木乱砍滥伐
      • 洪积层
        • 必考
        • 大雨或融雪水将山区或高地的大量碎屑物沿冲沟搬运到山前或山坡的低平地带堆积而成
        • 洪积物在沟口往往呈扇形分布，扇顶在沟口，向山前低平地带展开，称为洪积扇
        • 特点
          • 洪积物具有一定程度的分选与磨圆
          • 从水平方向看扇顶部位为粗碎屑物质，向扇体边缘逐渐变细成为砂类土和粘性土
          • 具有较明显的层理，以及夹层、透镜体等
          • 洪积物的厚度从沟口到扇顶逐渐变厚
        • 工程性质
          • 一般分为上部、中部和下部三部分。它们具有不同的工程地质特征
          • 上部多以碎石、砾石、卵石为主要成分，强度高、压缩性小，可作为工业、民用建筑良好地基， 但其孔隙大，透水性强，不适应建坝
          • 中部以砂土为主，下部以粘土为主，它们一般都是良好地基。 主要在砂土向粘土过渡地带，由于透水性的差异及地下水埋藏浅等的影响，常有泉水出露，形成沼泽。 沼泽地带泥炭层强度低，压缩性大。
          • 下部细颗粒由于具有可融盐结晶，形成联结、强度好，但应防止水对结晶的溶解
  • 河流的地质作用
    • 侵蚀作用
      • 按其作用的方式
        • 溶蚀
        • 机械侵蚀
      • 按河床不断加深和拓宽的发展过程
        • 下蚀作用
          • 河水在流动过程中使河床逐渐下切加深的作用
          • 强度取决于河流的流速和流量。同时，也与河床的岩性和地质构造有密切的关系
          • 下蚀过程总是从河的下游逐渐向上游方向发展的，这种溯源推进的侵蚀过程称为溯源侵蚀
          • 河流下蚀作用消失的平面，称为侵蚀基准面
        • 侧蚀作用
          • 河水在流动过程中，一方面不断刷深河床，同时也不断冲刷河床两岸
          • 河水在运动过程中横向环流的作用，是促使河流产生侧蚀的经常性因素
    • 搬运作用
      • 河流在流动过程中夹带沿途冲刷侵蚀下来的物质（泥沙、石块等）离开原地的移动作用
      • 形式
        • 浮运
        • 推移
        • 溶运
    • 沉积作用
      • 冲积层
        • 必考
        • 根据形成条件和环境
          • 河床冲积物
          • 河漫滩沉积物
          • 牛轭湖沉积物
          • 三角洲沉积物
        • 特点
          • 具有清楚的层理构造
          • 具有良好的韵律性，表现在剖面上两种或两种以上沉积物交替、重复出现， 例如卵石层、粗砂层构成的组合多次重复出现
          • 除水平层理外，沉积物中交错层理往往很发育
          • 较好的分选与磨圆
          • 双层结构，水平方向上游粗、下游细，垂直方向下粗上细
          • 具有丰富地下水，水质较好
        • 工程地质特征
          • 古河床冲积物的压缩性低、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
          • 三角洲冲积物，土是呈饱和状态，承载力较低。 但其最上层因长期干燥比较硬实，承载力较下面高，俗称硬壳层，可用作低层建筑物的天然地基
• 缺点
• 定义
• 分点
• 措施
• 超重点
• 必考