風(fēng)化與地表流水地質(zhì)作用2課件

第三章、風(fēng)化與地表流水

地質(zhì)作用第一節(jié)風(fēng)化作用第二節(jié)暫時(shí)性流水地質(zhì)作用第三節(jié)河流地質(zhì)作用第三節(jié)河流的地質(zhì)作用

河流是在重力作用下，集中于地表凹槽內(nèi)的經(jīng)常性或周期性的天然水道的通稱。河流沿途接納很多支流，形成復(fù)雜的干支流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這就是水系。多數(shù)河流以海洋為最后歸宿，另一些河流注入內(nèi)陸湖泊或沼澤，或消失于荒漠中，于是分別形成外流河和內(nèi)陸河。一、概述水系與流域分水嶺干流河谷河谷的組成要素：1.谷底——河谷底部平坦的部分分為河床、河漫灘。

河床——谷底最低處經(jīng)常有流水的部分。

河漫灘——洪水期被淹沒，枯水期出露的谷底部分2.谷坡——高出谷地兩側(cè)的斜坡

谷緣——谷坡上部的轉(zhuǎn)折處。

谷麓——谷坡與谷底之間的轉(zhuǎn)折處。河床河谷谷底谷肩谷坡階地坡麓河漫灘河漫灘平水位洪水位河谷橫剖面形態(tài)河流地質(zhì)作用的要點(diǎn)河流既是地質(zhì)作用的營力，也是地質(zhì)作用的產(chǎn)物河流的橫剖面與側(cè)方侵蝕河流的理想縱剖面與侵蝕基準(zhǔn)面河流的下蝕作用，溯源侵蝕與河流襲奪裁彎取直與牛軛湖階地與沖積物的二元結(jié)構(gòu)河流回春與深切河曲河流的三角洲與三角港河流通過它的流水活動(dòng)，可以影響和改變地理環(huán)境以及人類活動(dòng)。為了認(rèn)識河流的特征，需要了解幾個(gè)有關(guān)水情的基本概念。水情要素水位是指河流中某一絕對基準(zhǔn)面或測站基準(zhǔn)面上的水面高程，受到氣候變化、海平面升降、人類活動(dòng)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響?；鶞?zhǔn)面是量算高程的起點(diǎn)（零點(diǎn)）。絕對基準(zhǔn)面是以某一河口的平均海平面為零點(diǎn)的基準(zhǔn)面。中國規(guī)定統(tǒng)一采用青島平均海平面為絕對基準(zhǔn)面。河流既是一種地表常見的地質(zhì)產(chǎn)物，又是一種極其有效的地質(zhì)營力。這使河流地質(zhì)作用成為外動(dòng)力地質(zhì)作用中最為活躍的類型。河流在其地質(zhì)作用的過程中，不斷地侵蝕、改造著地表形態(tài)，塑造出各種典型的河流地貌，如瀑布和階地等；同時(shí)發(fā)育了相應(yīng)的沉積產(chǎn)物——具有二元結(jié)構(gòu)的沖積物。環(huán)流

主流線頂流底流ADCBBACD上游：順直階梯狀河道，V字形河谷，水淺流急，沖蝕與搬運(yùn)作用強(qiáng)烈中游：曲流河道，不對稱V形谷，主流線偏向凹岸，地質(zhì)作用類型最為豐富下游：主流線經(jīng)常變動(dòng)的自由河曲(蛇曲)，寬度>深度的寬谷，沖積作用強(qiáng)烈(沖積平原)2、侵蝕基準(zhǔn)面——河流下蝕的極限。海平面是外流水系的共同侵蝕基準(zhǔn)面。局部侵蝕基準(zhǔn)面河流注入湖泊的湖面高度支流注入主流的河面高度

3、河流的平衡剖面——河流在其形成的初期，多急流與瀑布，河流縱剖面不平滑。由于下蝕和溯源侵蝕作用，河床上的突起被削去，凹坑被填平，急流和瀑布消失，河流縱剖面逐漸演變成為平滑的曲線，稱為平衡剖面。侵蝕基準(zhǔn)面與河口三角洲長江河谷縱剖面圖0500100020001500宜賓監(jiān)利重慶宜昌漢口九江南京吳淞口黃草坪吉連卡4.溯源侵蝕5.河流襲奪

河流自形成之后，河谷有向源頭發(fā)展增長河谷長度的趨勢，這個(gè)過程稱為河流的溯源侵蝕，也稱為向源侵蝕。當(dāng)兩條河流向同一分水嶺溯源侵蝕時(shí)，有可能發(fā)生河流甲溯源侵蝕進(jìn)入河流乙的河谷內(nèi)，因甲河床比乙河床低，于是河流甲把河流乙的水奪走，這種現(xiàn)象稱河流的襲奪。河流乙叫斷頭河，河流甲叫襲奪河。二）河流的側(cè)蝕作用與曲流在側(cè)蝕作用下常形成曲流和牛軛湖。1、河谷的擴(kuò)寬與彎曲

2、河床的擺動(dòng)與曲流的裁彎取直

側(cè)方侵蝕作用使河谷加寬和形成河曲、蛇曲的過程——河流在水平方向沖蝕河岸，使岸坡不斷坍塌后退，從而加寬河谷的作用，稱為側(cè)蝕作用或旁蝕作用。

側(cè)蝕作用的發(fā)育過程

主流線頂流底流ADCB裁彎取直牛軛湖三）河流的搬運(yùn)作用

河流是陸地上最主要最強(qiáng)壯的搬運(yùn)工。其搬運(yùn)能力的大小取決于流量和流速，搬運(yùn)的方式有：拖運(yùn)、懸運(yùn)與溶運(yùn)三種。（一）拖運(yùn)——河床中巨大的石塊、礫石、砂，隨著河水流動(dòng)，在河底部的滑動(dòng)、滾動(dòng)和跳躍的移動(dòng)。

磨圓作用——河底中被拖運(yùn)的碎屑，一方面磨蝕河床底部和岸坡，另一方面互相撞擊，使得其棱角被磨平的作用過程。磨圓度越好說明搬運(yùn)距離越遠(yuǎn)。

（二）懸運(yùn)——河流中的粉沙和黏土由于顆粒的細(xì)小懸浮在水流中，隨著流水前進(jìn)。

（三）溶運(yùn)——河流中一些溶解于水的可溶性巖石和礦物成分，呈真溶液或膠體溶液狀態(tài)被水搬運(yùn)。四）河流的沉積作用——河流搬運(yùn)的物質(zhì)由于流量流速的變小，使流水動(dòng)能減少，搬運(yùn)能力降低，造成河流搬運(yùn)攜帶的碎屑物質(zhì)沉積下來，形成沖積物。（二）沖積物及其特點(diǎn)1.具有良好的分選性（粗大的先沉積，細(xì)小的后沉積）

2.具有較好的磨圓度

3.成層性較清晰

4.常具有韻律性二元結(jié)構(gòu)：下部為河床沉積（礫石、砂礫）上部為河漫灘沉積（泥質(zhì)和粉沙）在坡面上有規(guī)律的交替出現(xiàn)。

5.常具有波痕，砂丘和交錯(cuò)層理等構(gòu)造。（一）沉積作用發(fā)生的原因

(三)沉積的主要類型1.心灘——河水從窄束段流入開闊段時(shí)，流速減小，致使較粗部分在河底中部淤積，逐漸形成心灘。2.邊灘與河漫灘

①邊灘——是單向環(huán)流將凹岸掏蝕的物質(zhì)帶到凸岸沉積形成的小規(guī)模沉積體，僅在洪水期被淹沒。②河漫灘——是邊灘變寬，加高且面積擴(kuò)大的產(chǎn)物。在丘陵和平原區(qū)，其寬度在數(shù)米到數(shù)十公里以上，并普遍發(fā)育有河流沖積物二元結(jié)構(gòu)。

在大河的中下游地區(qū)，由于河床長期往復(fù)擺動(dòng)河漫灘不斷發(fā)展擴(kuò)大并連在一起。從而形成廣闊的沖積平原，如長江中下游平原。五）河流的階地（一）河流階地的構(gòu)成1.河流階地——原生河谷的谷底，由于河流底蝕作用重新加強(qiáng)而相對抬升到洪水位以上，形成分布于河谷兩側(cè)、沿谷坡伸展的階梯狀地形。①階地面——微傾斜的平臺面，代表相對穩(wěn)定時(shí)間。②階地崖（階地斜坡）——急傾斜坡，是河流底蝕作用強(qiáng)烈時(shí)期的產(chǎn)物，其高度反映變化的幅度。階地形成與河谷橫剖面演化高程時(shí)間（二）河流階地的類型1.侵蝕階地——是由基巖構(gòu)成，一般階地面較窄，沒有或零星有沖積物，階地崖較高。一般形成于構(gòu)造抬升的山區(qū)河谷中。如長江三峽4級以下階地均屬于此。2.基座階地——階地面上為沖積物，階地崖下部可見到基巖。說明河流下蝕的深度大于原生沉積物厚度。反映后期構(gòu)造上升較大的特點(diǎn)。3.堆積階地——全部由沖積物構(gòu)成，無基巖出露。當(dāng)多級堆積階地存在時(shí)，又可分為：①內(nèi)疊階地——新階地套在老階地內(nèi)側(cè)②上疊階地——新階地沖積物重疊在老階地沖積物上面。（三）河流階地的研究意義1.有助于研究近代地殼升降運(yùn)動(dòng)以及河流地質(zhì)作用歷史。

2.為尋找沖積礦產(chǎn)和地下水提供基礎(chǔ)資料。

3.為工程建筑設(shè)計(jì)、施工提供地質(zhì)資料。

階地上的沖積物中常富集有比重大且硬度高的礦物，成為有用砂礦產(chǎn)。如金、金剛石等。階地與公路的關(guān)系：

一方面，可以緩和山谷坡腳地形的平面曲折和縱向起伏，有利于路線平縱面設(shè)計(jì)和減少工程量；

另一方面，又不易遭受山坡變形和洪水淹沒的威脅，容易保證路基穩(wěn)定。在公路的高程能夠滿足的條件下，一般選擇一級和二級階地通過。河流地貌模型三

河流地質(zhì)作用與道路工程

（一）沿河路基水毀成因及防治：

（二）橋梁水毀成因及防治：王橫線絳縣路基、路面、擋墻沖毀路段

王橫線垣曲境內(nèi)路基、路面、擋墻沖毀路段

301省道鄖(西)漫(川)公路路基被洪水沖刷一空，路面塌陷，交通中斷

咆哮的洪水切斷了公路，阻斷了交通

洪水過后，路基蕩然無存

公路水毀原因分析

影響因素-------水水的來源：一、雨雪直接落至路面的大氣降水二、貫穿路基的溝、溪、河流水。地下水主要來源于上層滯水、潛水、承壓水破壞公路的方式：暴雨徑流直接沖毀路肩、邊坡和路基；積水的滲透和毛細(xì)水的上升可導(dǎo)致路基濕軟，強(qiáng)度降低，重者會引起路基凍脹、翻漿或邊坡塌方，甚至整個(gè)路基沿傾斜基底滑動(dòng)；進(jìn)人結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水分可以浸濕無機(jī)結(jié)合料處治的粒料層，導(dǎo)致基層強(qiáng)度下降使瀝

面層出現(xiàn)剝落和松散；水泥混凝土路面由于接縫多，從接縫中滲入的水分聚集在路面結(jié)構(gòu)中，在重載的反復(fù)作用下，產(chǎn)生很大的動(dòng)水壓力，導(dǎo)致接縫附近的細(xì)顆粒集料軟化，形成唧泥，產(chǎn)生錯(cuò)臺、斷裂等病害?？傊?，水的作用加劇了路基路面結(jié)構(gòu)的損壞履路面使用性能變壞，縮短了路面的使用壽命。

(一)沿河路基水毀

(1)路線與河道并行，一面傍山，一面臨河，許多路基是半挖半填或全部為填方筑成。路基邊坡多數(shù)未做防沖剛加固措施，路基因洪水頂沖與淘剮發(fā)生坍塌破壞，出現(xiàn)許多缺口和坍塌半個(gè)以上路基。(2)路基防護(hù)構(gòu)造物因基礎(chǔ)處理不當(dāng)或埋置深度不足而破壞，引起路基水毀。(3)半填半挖路基地面排水不良，路面、邊溝嚴(yán)重滲水，路基下邊坡坡面滲流、普遍出露、局部管涌引起路基坍垮。(4)洪水位驟降，在路基半坡內(nèi)形成自路基向河道的反向滲流，產(chǎn)生滲透壓力和孔隙壓力，造成邊坡失穩(wěn)。(5)不良地質(zhì)、地形路段，山體滑坡或路基滑移。

(6)道路防洪標(biāo)準(zhǔn)低，路面設(shè)計(jì)洪水位標(biāo)高不夠或涵洞孔徑偏小，道路排水系統(tǒng)不完善，造成洪水漫溢路面、水洗路面甚至沖毀路基。(7)原有道路施工質(zhì)量不佳，擋墻砌筑砂漿強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，砂漿砌筑不飽滿，石料偏小，砌體整體強(qiáng)度不夠。

(8)原有路基邊坡坡度太陡，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(9)較陡的山坡填筑路基，原地面未清除雜草或挖人工臺階，坡腳未進(jìn)行必要支撐，填方在自重或荷載作用下，路基整體或局部下滑。(10)填方填料不佳，壓實(shí)不夠，在水滲入后，堆密度增大，抗剪強(qiáng)度降低，造成路基失穩(wěn)。(11)植被破壞，水土流失，在強(qiáng)降雨形成的地面徑流沖擊下，造成邊坡坍方。(12)道路養(yǎng)護(hù)工作跟不上，涵洞淤塞導(dǎo)致排水不暢，造成水洗路面甚至沖毀路基。防治沿河路基水毀的措施

(1)種草防護(hù)適用于土質(zhì)路堤、路塹有利于草類生長的邊坡，它可以防止雨水沖刷坡面。但經(jīng)常浸水或長期浸水的路堤邊坡，種草不易生長，故不宜采用此法防護(hù)。(2)草皮的作用與種草相同，當(dāng)河床比較寬闊，鋪設(shè)處只容許季節(jié)性浸水，流速小于1．8m/s，水流方向與路線近于平行的條件下可以使用（3）植樹一般是在路基斜坡上和沿河路堤之外漫水河灘上種植，直接加固路基和河岸，并使水流速度降低，防止和減少水流對路基或河岸的沖刷。

(4)砌石防護(hù)分為干砌和漿砌兩種。干砌片石用以防護(hù)邊坡免受大氣降水和地面徑流的侵害，以及保護(hù)浸水路堤邊坡免受水流沖刷作用，一般有單層鋪砌、雙層鋪砌。在片石下面應(yīng)設(shè)置墊層，它主要起整平的作用，并可防止水流將干砌片石下面邊坡上的細(xì)顆粒土壤攜帶出來沖走，還能使防護(hù)的坡面具有一定彈性，從而增加對波浪、流冰及漂浮物沖擊的抵抗力，使之不易破壞。干砌片石所用的石料，應(yīng)是堅(jiān)硬的、耐凍的和未風(fēng)化的石塊，為防水浸水及提高整體強(qiáng)度，可用水泥砂漿勾縫。當(dāng)水流流速較大(如4—5m/s)，波浪作用較強(qiáng)，以及可能有流冰、流木等沖擊作用時(shí)，宜采用漿砌片石護(hù)坡，必要時(shí)，可與浸水擋土墻或護(hù)面墻同時(shí)設(shè)置。

(5)拋石防護(hù)主要用于防護(hù)水下部分的邊坡和坡腳，免受水流沖刷及淘刷，也可用于防止河床沖刷，最適用于礫石河床。它不受水位高低變動(dòng)的影響，亦不受施工季節(jié)的限制，新筑堤岸尚未沉實(shí)之前亦可施工。在附近盛產(chǎn)石料、沿線廢石方較多的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮此種防護(hù)措施。(6)石籠防護(hù)的使用范圍比較廣泛，可用于防護(hù)河岸或路基邊坡、加固河床、防止淘刷。(7)浸水擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工邊坡，以保證土體穩(wěn)定的建筑物。(8)丁壩是指壩根與岸灘相接，壩頭伸向河槽，壩身與水流方向成某一角度，能將水流挑離河岸的結(jié)構(gòu)物。丁壩是用來束水歸槽、改善水流狀態(tài)、保護(hù)河岸的。

橋梁水毀

(二)橋梁水毀成因

橋梁受洪水沖擊，墩臺基礎(chǔ)沖空危及安全或產(chǎn)生橋頭引道缺、斷，乃至橋梁倒坍，稱為橋梁水毀。其主要原因有下列兩種：橋梁壓縮河床，水流不順，橋孔偏置時(shí)，缺少必要的水流調(diào)治構(gòu)造物；基礎(chǔ)埋置深度淺又無防護(hù)措施。1．增建水流調(diào)治構(gòu)造物防治橋梁水毀

(1)穩(wěn)定、次穩(wěn)定河段上橋梁水毀防治穩(wěn)定、次穩(wěn)定河段上橋梁水毀防治措施，可根據(jù)調(diào)整橋下灘流、河床沖淤分布的實(shí)際需要以及水流流向等分情況加以選擇，①正交橋位，兩側(cè)有灘地對稱分布時(shí)，兩側(cè)橋頭布置對稱的曲線形導(dǎo)流堤。②兩側(cè)有灘地但不對稱分布時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)流堤一般布置成口朝上游的喇叭形。大灘側(cè)為曲線形導(dǎo)流堤，小灘為兩端帶曲線的直線形導(dǎo)流堤。③橋位在河流彎道上，凹岸布置直線形導(dǎo)流堤，凸岸布置曲線形導(dǎo)流堤。④橋位與河槽正交，