《工程地質學》第四章第四紀地質與地貌

工程地質學

第4章第四紀地質與地貌第四紀是地球發(fā)展的最新階段地貌←由于長期的內外力地質作用，在地殼表面形成的各種不同成因、類型及規(guī)模的起伏形態(tài)?！?概述即地殼的巖石經風化、風、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地表地質作用的破壞、搬運和堆積而形成的現代沉積層。

指第四紀所形成的各種堆積物。

其主要沉積環(huán)境陸相環(huán)境地面、水下海陸相過渡環(huán)境濱海海相環(huán)境淺海、半淺海、深海第四紀沉積

陸相環(huán)境沉積物的特征松散性、多變性、移動性、多樣性

海相沉積物的特征近岸沉積、大陸架沉積、深海沉積

海陸相過渡環(huán)境沉積物的特征復雜第四紀沉積物的主要特征第四紀沉積物的分帶性由于受氣候、地形地貌條件的影響，第四紀沉積物具有明顯的空間與時間上帶狀分布的特征。隨著氣候帶的不同，我國自北向南，沉積物呈緯向的帶狀分布：寒帶的凍土、溫帶的黑土、暖溫帶的黃土和紅土以及亞熱帶與熱帶的紅土。隨著距海的遠近、氣候的干濕變化，我國自西向東，沉積物呈經向帶狀分布：干旱區(qū)的戈壁和風成地貌，半干旱區(qū)的黃土、潮濕區(qū)的沖積物及沿海的海相堆積物?！?第四紀地貌的分級與分類

地貌分級巨型地貌:大陸與海洋、大的內海及大的山系；幾乎完全由內

力地質作用形成。大型地貌:山脈、高原、大型盆地及海底山脈與平原；基本上是

由內力地質作用形成的。中型地貌:分水嶺、山間盆地；主要由外力地質作用形成的。小型地貌:殘丘、谷坡、沙丘、小的侵蝕溝；主要是由外力地質

作用形成的。

地貌的形態(tài)分類即按地貌的絕對高度、相對高度及地面的平均坡度等形態(tài)特征進行分類。

形態(tài)類型絕對高度/m相對高度/m平均坡度/°舉例山地高山＞3500＞1000＞25喜馬拉雅山、天山中山3500～10001000～50010～25大別山、廬山低山1000～500500～2005～10川東平行嶺谷、華鎣山丘陵＜500＜200閩東沿海丘陵平原高原＞600＞200青藏高原、黃土高原、云貴高原高平原＞200成都平原低平原0～200東北、華北、長江中下游平原洼地低于海平面高度吐魯番盆地地貌的成因分類水成地貌面狀洗刷地貌、線狀沖刷地貌、河流地貌、湖泊地貌與海洋地貌等冰川地貌冰川剝蝕地貌與冰川堆積地貌風成地貌風蝕地貌和風積地貌巖溶地貌重力地貌內力地貌外力地貌構造地貌火山地貌

此外，還有黃土地貌、凍土地貌等。山，海拔>500m的孤立高地,具有山頂、山坡、山腳等明顯的形態(tài)要素。山頂是山嶺地貌的最高部分，山頂呈長條形延伸時稱山脊。山脊上相對低凹處為鞍部，即相連的兩山頂之間較低的部分稱為埡口。山頂一般來說，山體巖體堅硬、巖層傾斜或因受冰川的刨蝕時，多呈尖頂或很狹窄的山脊，如圖5-1a所示；氣候濕熱，風化作用強烈的花崗巖或其它松軟巖石分布區(qū)，多呈圓頂，如圖5-1b所示；在水平巖層或古夷平面分布區(qū)，則多呈平頂，如圖5-1c所示，典型的如方山、桌狀山（圖5-2）等。a尖頂；b圓頂；c平頂圖5-1山頂的各種形狀§3山嶺地貌桌狀山山嶺地貌的類型1、構造變動形成的山嶺1）平頂山2）單面山3）褶皺山4）斷塊山5)褶皺斷塊山2、火山作用形成的山嶺3、剝蝕作用形成的山嶺埡口和山坡（一）埡口1、構造型埡口是由構造破碎帶或軟弱巖層經外力剝蝕所形成。構造型埡口是由構造破碎帶或軟弱巖層經外力剝蝕所形成的埡口；剝蝕型埡口是以外力強烈剝蝕為主導因素所形成的埡口，其形態(tài)特征與山體地質結構無明顯聯系；剝蝕-堆積型埡口是在山體地質結構的基礎上，以剝蝕和堆積作用為主導因素所形成的埡口。33-12296-12

構造型埡口斷層破碎帶型埡口背斜張裂帶型埡口單斜軟弱層型埡口直線形坡、凸形坡、凹形坡、階梯形坡

山坡的外部形態(tài)特征包括山坡的高度、坡度、及縱向輪廓等。按山坡的縱向輪廓分類凸形坡凹形坡階梯形坡（二）山坡微坡——山坡的縱向坡度小于15°；緩坡——山坡的縱向坡度介于16～30°；陡坡——山坡的縱向坡度介于31～70°；垂直坡——山坡的縱向坡度大于70°。2.按山坡的縱向坡度分類§4風化地貌（1）風化后物理性質發(fā)生了改變;

（2）查看風化程度風化作用的工程意義與評價殘積土的特征與工程地質評價殘積土層剖面殘積土：巖石風化后未經搬運而殘留在原地的松散碎屑物質。三、殘積土（Qel）的特征與工程地質評價3.殘積土的工程地質評價

(1)殘積土的物質組成粘性土組成的殘積土地基：不均勻沉降問題。粗巖碎屑組成的殘積土地基：沉降量較小，危害小。殘積土中開挖基坑：邊坡穩(wěn)定性取決于其組成成分。(2)殘積土的厚度影響殘積土很?。嚎赏诔龤埛e土，將基礎建在基巖上。殘積土較厚：應盡量利用殘積土作為地基，只有在殘積土的強度和變形不能滿足建筑物要求時的情況下，才考慮采取加固措施或將其挖除。

返回19/78地表流水可分為暫時性流水和經常性流水。暫時性流水是一種季節(jié)性、間歇性流水，它主要以大氣降水為水源，一年內有時有水，有時干枯。如大氣降水后沿山坡坡面或山澗溝谷流動的水。經常性流水在一年中流水不斷，它的流量雖然也隨季節(jié)發(fā)生變化，但不會干枯無水，這就是通常所說的河流。地表流水的地質作用——侵蝕、搬運、沉積§5水成地貌20/78地表流水有片流、洪流和河流三種方式(1)在地面匯合成網狀薄水層順自然坡均勻流動的水流稱片流?！獣簳r性流水

片流形成坡積層。(2)由暴雨或融雪形成的流量大、流速高的暫時性山洪急流稱洪流?！獣簳r性流水

洪流形成洪積層。(3)在固定溝谷中長年流動的水流稱河流。——經常性流水

河流形成沖積層。21/78

片流將山坡高處的風化碎屑物順坡沖洗，堆積在較平緩的山坡腳處而形成。地貌上稱坡積裙。坡積土(diluvium)：坡積層22/78影響坡積層穩(wěn)定的因素：下伏基巖頂面的傾斜程度下伏基巖與坡積層接觸帶的含水情況坡積層本身的特性坡積土的工程性質：結構疏松，一般具較高的壓縮性。坡積形成的黃土濕陷性較大。23/78

由暴雨形成的暫時性山洪急流帶來的碎屑物質在山溝出口處堆積而成。

地貌上稱洪積扇。洪積土(proluvium):洪積層24/78新疆天山腳下洪積扇25/78

分選性較好，離山前較近的洪積土顆粒粗，地下水位埋藏深，具有較高的承載力，壓縮性低，是工民建的良好地基。離山較遠的地帶，洪積土的顆粒細，透水性不好，土質弱，承載力低，作為建筑物地基時應慎重對待。洪積土的工程性質：26/78

河床相沖積土：

在河流上游多是粗大的石塊、礫石和粗砂，中下游或平原地區(qū)沉積物變細，磨圓度好，厚度很大。古河床相土的壓縮性低，強度高?，F代河床堆積物的密實度差，透水性強，若作為水工建筑物的地基將引起壩下滲漏。飽水砂土還可能由于振動而引起液化。沖積土(alluvium)：27/78

河漫灘相沖積土：

是在洪水期河水漫溢河床兩側，攜帶碎屑物質堆積而成。土粒較細，可以是粉土、粉質黏土或黏土，并夾有淤泥或泥炭等軟弱土層，覆蓋于河床相沖積土之上，形成上細下粗的“二元結構”。河漫灘沉積1-河床沉積物；2-河漫灘沖積層；3-山坡坡積物河漫灘相沖積土28/78

牛軛湖相沖積土：

是在廢河道形成的牛軛湖中沉積的松軟土，顆粒很細，常含大量有機質，有時形成泥炭。壓縮性很高，承載力很低，不宜作為建筑物的天然地基。牛軛湖相沖積物29/78

通常是淤泥質土或典型淤泥。面積寬廣而厚度極大。不宜作為建筑物的天然地基。但表層硬殼層，有時可用作低層建筑物的地基。

河口（海口）三角洲相沖積土：河口三角洲相沖積物30/78湖積土(lakedeposit)：可分為湖邊沉積物和湖心沉積物。湖邊沉積物：是湖浪沖蝕湖岸形成的碎屑物質在湖邊沉積而形成的。近岸帶沉積的多是粗顆粒的卵石、圓礫和砂土，遠岸帶則是細顆粒的砂土和黏性土。具有明顯的斜層理構造，近岸帶土的承載力高，遠岸則帶差些。湖心沉積物：是由河流攜帶的細小懸浮顆粒到達湖心后沉積形成，主要是黏土和淤泥，常夾有細砂、粉砂薄層，土的壓縮性高，強度低。沼澤土：湖泊逐漸淤塞，則可演變?yōu)檎訚桑訚沙练e土稱為沼澤土。主要由半腐爛的植物殘體——泥炭組成，含水量極高，承載力極低，不宜作天然地基。31/78海積土(marinedeposit)：按海水深度及海底地形，海洋可分為濱海帶、淺海區(qū)、陸坡區(qū)和深海區(qū)。濱海沉積物：主要由卵石、圓礫和砂組成，承載力較高，透水性較大。淺海沉積物：主要由細粒砂土、黏性土、淤泥和生物化學沉積物組成，有層理構造，較疏松，含水量高，壓縮性大而強度低。陸坡和深海沉積物：主要是有機質軟泥，成分鈞一。32/7833/78由冰川或冰水挾帶搬運所形成的沉積物。顆粒粒徑變化較大，土質也不均勻。冰積土(glacialdeposit)：由冰川消融而沉積下來的巖石碎屑稱為冰磧物。以冰融水為主要營力經過再搬運而形成的沉積物稱為冰水沉積物。6巖溶與土洞巖溶（Karst）：可溶性巖石以被水溶解為主的化學溶蝕作用，并伴隨以機械作用而形成溝槽、裂隙、洞穴，以及由于洞頂塌落而使地表產生陷穴等一系列現象和作用的總稱。土洞：巖溶地層上覆蓋的土層被地表水沖蝕或地下水潛蝕所形成的洞穴。進一步發(fā)育形成地表塌陷。一、基本概念巖溶又稱喀斯特二、巖溶與土洞的形成發(fā)育條件巖溶：可溶性巖層（可溶性、透水性）、地下水活動（溶蝕性、流動性）、潮濕氣候、地質構造與地形土洞：地區(qū)的地貌、土層、地質構造、水的活動、巖溶發(fā)育、地表排水等。土洞的形成過程三、巖溶地區(qū)的特征(地貌)地表形態(tài)：溶溝、溶槽、石芽、石林、漏斗、落水洞、豎井地下形態(tài)：溶蝕裂隙、溶洞、暗河、石鐘乳、石筍、天生橋溶溝與石芽（石林-StoneForest）溶溝石芽埋藏石芽半裸露石芽裸露石芽溶溝與石芽石芽：溶溝間突起的石脊稱石芽。石芽有的呈尖脊狀、尖刀山狀、車軌狀、棋盤狀、石柱裝。石芽的形態(tài)和分布特征常受地形、節(jié)理及巖性的控制。

石林是一種大型石芽。石林，素有“天下第一奇觀”之稱的石林風景區(qū)。坐落在昆明南邊的石林彝族自治縣境內石林發(fā)育地層巖石是下二疊統(tǒng)茅口組的淺灰色厚層狀的生物碎屑石灰?guī)r，經各種溶蝕作用，形成了最具代表性的喀斯特地貌。劍狀石林

柱狀石林漏斗、溶蝕洼地漏斗河流溶蝕洼地(a)溶蝕漏斗(b)崩塌漏斗(c)陷落漏斗(d)下伏巖溶崩塌漏斗漏斗的類型巖溶漏斗是地表水流沿垂直裂隙向下滲漏時使裂隙不斷擴大，先在地面較淺處形成隱伏的孔洞，隨孔洞的擴大上部土體逐步崩落，開始在地面出現環(huán)形的裂開面，最后陷落成漏斗。云南宣威地下截彎取直形成的干谷干谷：巖溶區(qū)無水的河谷。湖北利川伏流暗河（subsurfacestream）也叫“伏流”，指地面以下的河流，是地下巖溶地貌的一種，是由地下水匯集，或地表水沿地下巖石裂隙滲入地下，經過巖石溶蝕、坍塌以及水的搬運而形成的地下河道。主要是在喀斯特(巖溶)發(fā)育中期形成的。伏流景觀貴州天然石灰?guī)r橋洞天生橋

地下河上溶洞的頂板崩塌后直達地表,而地表局部頂板不塌陷,其兩端與地面連接,中間懸空呈橋狀。

溶洞石鐘乳石筍石柱溶洞Karstcave溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的結果，