土體工程 土的成因類型.doc

土的成因類型土是組成地殼表層的主要物質(zhì)，是在內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用下處于巖石、土相互轉(zhuǎn)變輪回中某一階段的產(chǎn)物。除了火山灰及部分人工填土外，土的組成物質(zhì)主要來(lái)源于巖石的風(fēng)化產(chǎn)物。巖石的風(fēng)化產(chǎn)物，或者未經(jīng)搬運(yùn)殘留在原地、或者經(jīng)各種動(dòng)力地質(zhì)作用（如流水、重力、風(fēng)力、冰川等）搬運(yùn)后再在適宜的環(huán)境中沉積下來(lái)的松散堆積物，都屬于土。根據(jù)土的地質(zhì)成因，可劃分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土和風(fēng)積土等，其中淤積土的成因包括湖泊堆積、沼澤堆積和一部分河谷沖積、三角洲沖積、濱海堆積等。不同成因類型的土通常是各自相應(yīng)沉積地貌的組成物質(zhì)，但對(duì)于一定的區(qū)域范圍，由于在漫長(zhǎng)地質(zhì)年代中的地質(zhì)作用往往并不是單一的，不同成因的沉積物按時(shí)間順序交替沉積，從而造成土的成因類型復(fù)雜化。通常工程所涉及到的土，主要有下列各種基本成因類型。（1）殘積土殘積土是巖石完全風(fēng)化后殘留在原地的土。殘積土在形成的初期，上部的顆粒較細(xì)、下部顆粒粗大，但由于后期雨水或雪水的淋濾作用，細(xì)小碎屑被帶走，形成雜亂的堆積物。土顆粒的粗細(xì)取決于母巖的巖性，可以是粗大的巖塊，也可能是細(xì)小的碎屑。由于未經(jīng)過(guò)搬運(yùn)，其顆粒具有明顯的棱角狀，無(wú)分選，無(wú)層理。殘積土的物質(zhì)成分與母巖的巖性密切相關(guān)。物理風(fēng)化作用形成的殘積土主要由母巖碎屑或礦物碎屑組成，化學(xué)風(fēng)化作用形成的殘積土除含母巖成分外，還含有一些次生礦物。如花崗巖殘積土中，長(zhǎng)石常分解成黏土礦物，石英常破碎成細(xì)砂；而石灰?guī)r殘積土則往往形成為紅黏土。殘積土的厚度取決于它的殘積條件：在山丘頂部常被侵蝕而厚度較小，山谷低洼處則厚度較大，山坡上往往是粗大的巖塊。由于山區(qū)原始地形變化較大和巖石風(fēng)化程度的差異，往往在很小的范圍內(nèi)，土的厚度變化很大。殘積土具有較大的孔隙度，一般透水性較強(qiáng)，堆積在低洼地段的殘積土常有上層滯水出現(xiàn)。（2）坡積土坡積土是山坡上方的風(fēng)化碎屑物質(zhì)在流水或重力作用下運(yùn)移到斜坡下方或山麓處堆積形成的土。坡積土的顆粒一般具有棱角，但由于經(jīng)過(guò)一段距離的搬運(yùn)，往往成為亞角形；由于未經(jīng)過(guò)良好的分選作用，細(xì)小或粗大的碎塊往往夾雜在一起。在重力和流水的作用下，比較粗大的顆粒一般堆積在緊靠斜坡的部位，而細(xì)小的顆粒則分布在離開斜坡稍遠(yuǎn)的地方。坡積土中一般見不到層理，但偶爾也有局部的不太清晰的層理。新近堆積的坡積土常具垂直的孔隙，結(jié)構(gòu)比較疏松，一般具有較高的壓縮性，在水中易崩解。坡積土的物質(zhì)成分多種多樣，與高處的巖性組成有直接關(guān)系。坡積土的厚度變化較大，從幾厘米到一二十米。在斜坡較陡的地段厚度較薄，在坡腳地段堆積較厚。一般當(dāng)斜坡的坡度愈陡，坡腳處坡積土的范圍愈大。坡積土中的地下水一般屬于潛水，在坡積土堆積較復(fù)雜的地區(qū)，有時(shí)也形成上層滯水。（3）洪積土洪積土是山區(qū)高地上的碎屑物質(zhì)由暫時(shí)性洪流攜帶至溝口或溝口外平緩地帶堆積形成的土。洪積土的顆粒具有一定的分選性：離山區(qū)或高地較近的地方，洪積土的顆粒粗大，碎塊多呈亞角形；離山區(qū)或高地較遠(yuǎn)的地方，洪積土的顆粒逐漸變細(xì)，顆粒形狀由亞角形逐漸變成亞圓形或圓形；在離山區(qū)或高地更遠(yuǎn)的地方，洪積土中則往往有淤泥等細(xì)顆粒土的分布。由于每次暫時(shí)性水流的搬運(yùn)能力不等，在粗大顆粒的孔隙中往往填充了細(xì)小顆粒，而在細(xì)小顆粒層中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)粗大的顆粒，粗細(xì)顆粒間沒有明顯的分界線。洪積土具有比較明顯的層理，離山區(qū)或高地近的地方，層理紊亂，往往表現(xiàn)為交錯(cuò)層理；離山區(qū)或高地遠(yuǎn)的地方，層理逐漸清晰，一般表現(xiàn)為水平層理或湍流層的交錯(cuò)層理。洪積土的厚度通常是離山區(qū)或高地近的地方厚度大、遠(yuǎn)的地方厚度小，在小范圍內(nèi)的厚度變化不大。洪積土中的地下水一般屬于潛水，由山區(qū)或高地前緣向平原補(bǔ)給。近山區(qū)或高地前緣帶的地勢(shì)較高，潛水埋藏深；離山區(qū)或高地較遠(yuǎn)地帶的地勢(shì)較低，潛水埋藏淺； 局部低洼地段，潛水可能溢出地表。（4）沖積土沖積土是碎屑物質(zhì)經(jīng)河流搬運(yùn)后在河谷地勢(shì)較平緩地帶或河口地帶沉積形成的土。沖積土根據(jù)其成因條件可分為山區(qū)河谷沖積土、平原河谷沖積土和三角洲沖積土。1）山區(qū)河谷沖積土 主要由卵石、碎石等粗顆粒組成，分選性較差，顆粒大小不同的礫石相互混雜，組成水平排列的透鏡體或不規(guī)則的夾層，厚度一般不大。通常，山區(qū)河谷沖積土顆粒粗大，但由于河流側(cè)向侵蝕的結(jié)果也帶來(lái)了大量的細(xì)小顆粒，特別是當(dāng)河流兩旁有許多沖溝支岔時(shí)，這些沖溝支岔所帶來(lái)的細(xì)小顆粒往往和河流沖積的粗大顆粒交錯(cuò)堆積在一起。2）平原河谷沖積土 河流上游的沖積土一般顆粒粗大，向下游逐漸變細(xì)。沖積層一般呈條帶狀，常具有水平層理，有時(shí)也呈流水層或湍流層的交錯(cuò)層理。在每一個(gè)小層中，土的成分比較均勻，具有極為良好的分選性。沖積土的顆粒形狀一般為亞圓形或圓形，搬運(yùn)的距離愈長(zhǎng)，顆粒的渾圓度越好。平原河谷沖積土中的地下水一般為潛水，通常由高階地補(bǔ)給低階地，由河漫灘補(bǔ)給河水。平原河谷沖積土可進(jìn)一步分為河床沖積土、河漫灘沖積土、牛軛湖沖積土和階地沖積土。河床沖積土多由磨圓度較好的漂石、卵石、圓礫和各種砂土組成，以透鏡體、斜層理和交錯(cuò)層理為主。河漫灘沖積土主要成分為細(xì)砂、粉土和黏性土，與下伏河床沖積土構(gòu)成上細(xì)下粗的二元結(jié)構(gòu)，具斜層理和交錯(cuò)層理。牛軛湖沖積土系洪水期間溢洪所形成，其底部常以河床沖積土為墊層，頂部常以河漫灘沖積土的細(xì)砂或黏性土直接覆蓋在原來(lái)已形成的泥炭或淤泥層上。階地沖積土系河流下切后由河漫灘堆積物演變而成，上部以黏性土、粉土和砂土為主，下部為卵石、圓礫層，具二元結(jié)構(gòu)。3）三角洲沖積土 經(jīng)河流搬運(yùn)的大量細(xì)小碎屑物質(zhì)在河流入?；蛉牒幊练e形成的土。三角洲沖積土形成于河流與海洋或湖泊相互作用的復(fù)雜沉積環(huán)境，是多種沉積相共存且成分復(fù)雜的沉積復(fù)合體。一般分為三部分：頂積層，是三角洲的陸上沉積部分，為沖積、湖泊堆積、沼澤堆積的交互沉積，以砂土、粉土為主，夾黏土、淤泥和泥炭等，具明顯的水平層理或交錯(cuò)層理；前積層，是水下三角洲斜坡部分的堆積，為河、海（湖）交互沉積，以粉砂、粉土為主，具薄斜層理和波狀層理，分選性較好，常見黏土夾層；底積層，是三角洲前緣斜坡的坡腳及前方的海（湖）底沉積物，系由河流搬運(yùn)來(lái)的黏粒懸浮物、膠體溶液沉積而成，以淤泥和黏土為主，具水平層理，河海三角洲底積層富含海相生物化石。三角洲沖積土的厚度大、分布面積廣，土中的顆粒較細(xì)小且含量大，常有淤泥分布，土呈飽和狀態(tài)。三角洲沖積土的頂部經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的壓實(shí)和干燥，多形成所謂硬殼層。三角洲沖積土中的地下水一般為潛水，埋藏比較淺。（5）湖泊堆積土湖泊堆積土是由于湖泊地質(zhì)作用，包括物理作用、化學(xué)作用或生物化學(xué)作用，在湖盆內(nèi)沉積形成的土。與其它陸相沉積土相比，湖泊堆積土一般顆粒細(xì)小，分選性和磨圓度均較好。以水平層理為主，層理比較清晰、規(guī)則，可見很薄的水平層理。原始產(chǎn)狀自湖岸向湖心略微傾斜，厚度較穩(wěn)定。一般湖岸沉積物的顆粒相對(duì)較粗些，常具斜層理，厚度較??；湖心沉積物的顆粒較細(xì)，具水平層理，厚度較大。湖泊堆積土中淤泥和泥炭分布廣、厚度大，湖相黏土常具淤泥的特性，靈敏度很高。湖泊堆積土可分為淡水湖堆積土和咸水湖堆積土。淡水湖堆積土以碎屑沉積為主，也有化學(xué)沉積和生物化學(xué)沉積，含碳酸鹽、鐵質(zhì)、錳質(zhì)、鋁質(zhì)、磷質(zhì)等化學(xué)沉積物和泥炭、淤泥、硅藻土等生物化學(xué)沉積物，一般不含易溶鹽類礦物。咸水湖堆積土含有大量易溶鹽類礦物，包括碳酸鹽、硫酸鹽和鹵鹽等化學(xué)沉積物，不含生物沉積，缺乏有機(jī)質(zhì)。（6）沼澤堆積土沼澤堆積土是在地表水聚集或地下水出露的洼地內(nèi)，由植物死亡后腐爛分解的殘雜物與泥砂物質(zhì)混合堆積形成的土。沼澤堆積土的主要成分為泥炭等有機(jī)生成物，呈黑褐或深褐色，有時(shí)也含有少量黏土和細(xì)砂，具水平層理。泥炭的性質(zhì)和含水量關(guān)系密切，干燥壓密的泥炭較堅(jiān)硬，濕的泥炭壓縮性較高。泥炭是尚未完全分解的有機(jī)物，尚需考慮今后繼續(xù)分解的可能性。沼澤堆積土常與湖泊堆積土、河流沉積土及海洋沉積土等共生，分布于湖濱平原、河流泛濫平原、河流三角洲及海濱平原。（7）濱海堆積土濱海堆積土是在海洋中靠近海岸的、海水深度不超過(guò)20m的、經(jīng)常受海潮漲落作用影響的狹長(zhǎng)地帶堆積的土。濱海堆積土的分選性較好，顆粒大小由陸地向海洋方向自粗而細(xì)有規(guī)律地變化。由于海浪不斷地沖蝕, 顆粒形狀滾成了圓形，磨圓度極好。由于海水動(dòng)蕩不已，且常常露出水面，故常有波痕、泥裂、交錯(cuò)紋、雨痕等。濱海堆積土的分布寬度與海域的原始地形、波浪及岸流的力量大小等有關(guān)，其寬度最大可達(dá)數(shù)公里。濱海堆積土由于經(jīng)常受波浪的作用，化學(xué)作用和生物化學(xué)作用一般不太容易進(jìn)行，主要是風(fēng)化碎屑物的機(jī)械堆積作用。濱海堆積土的堆積條件可分為：陡岸堆積，由陡岸懸崖上崩塌的巖塊和海浪沖來(lái)的卵石、圓礫等組成，以粗大顆粒為主。若陡岸下海水較深，則往往有淤泥和砂礫的混合堆積物；海灘堆積，堆積物一般較有規(guī)律性，靠陸地邊緣以卵石、圓礫、粗砂為主，往海域方向逐漸變?yōu)檩^細(xì)的顆粒，由砂、淤泥混砂等漸變?yōu)橛倌?；瀉湖堆積，一般以淤泥堆積為主，也有化學(xué)堆積作用。濱海堆積土的成分較復(fù)雜，含有卵石、圓礫、砂、淤泥及生物貝殼等。在靠近河流入海處，濱海堆積土中常夾有成分不同的河流沖積物。如很陡的山地河流流入海洋時(shí)，可攜帶大量的風(fēng)化巖塊或卵石；而水流平緩的河流一般則攜帶大量的泥砂。這種河流堆積物往往破壞了濱海堆積土原有的分布規(guī)律。（8）冰積土冰積土是由于冰川活動(dòng)或冰川融化后的冰下水活動(dòng)堆積而成的土。冰積土根據(jù)其成因條件，可分為冰磧堆積土、冰水堆積土和冰磧湖堆積土。1）冰磧堆積土 冰川所攜帶的碎屑物在冰川融化后直接堆積而成、未經(jīng)流水的沖刷或搬運(yùn)的土。冰磧堆積土無(wú)分選性，雜亂而不具層理，粒度相差十分懸殊，巨大的巖塊和細(xì)小的砂、礫混合堆積在一起，具有極大的不均勻性。冰川在搬運(yùn)過(guò)程中，巖塊凍結(jié)在一起，相互間沒有摩擦作用，因此冰磧堆積土中，巖塊仍保留尖銳的棱角。冰川兩側(cè)及底部的巖塊，由于和谷底或谷壁的摩擦，常存在擦痕。2）冰水堆積土 由冰川局部融化后的冰下水所攜帶的碎屑物沉積而成。以砂粒為主，夾雜少量礫石、黏土，具一定分選性，礫石有一定磨圓度，具斜層理。常是地下水的良好含水層。3）冰磧湖堆積土 由于冰川刨蝕或冰磧堵塞等原因形成凹地積水而成冰磧湖，冰水搬運(yùn)的物質(zhì)在冰磧湖中沉積，形成冰磧湖堆積土。冰磧湖堆積土具有粗細(xì)顆粒交替沉積的特征，夏季沉積淺色的砂層，冬季沉積深色的黏土層，其層理極薄，稱為紋泥或季候泥，一深一淺代表一個(gè)年層。冰積土的厚度不穩(wěn)定，取決于冰川的形態(tài)和規(guī)模。一般山區(qū)冰積土的厚度不大，且不連成一片。（9）風(fēng)積土風(fēng)積土是巖石的風(fēng)化碎屑物質(zhì)經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)至異地降落堆積形成的土。風(fēng)積土的分選性良好，是陸相沉積土中分選性最好的土類之一。風(fēng)積土中常見的為風(fēng)積砂和風(fēng)積黃土。1）風(fēng)積砂 各種成因的砂，再經(jīng)過(guò)風(fēng)力的搬運(yùn)，均可形成風(fēng)積砂。風(fēng)積砂的來(lái)源很廣，也可由巖石受到吹蝕作用而直接形成。風(fēng)積砂常具弧形斜層理。2）風(fēng)積黃土 各種成因的粉土顆粒，經(jīng)過(guò)風(fēng)的吹揚(yáng)，搬運(yùn)到比砂更遠(yuǎn)的地方堆積而成。風(fēng)積黃土一般不具層理，具有大孔性和垂直節(jié)理。（10）人工填土人工填土是由于