第六章 常見不良地質(zhì)作用及其防治

第六章常見不良地質(zhì)作用及其防治6.1巖石風(fēng)化暴露在地表的巖石，在太陽輻射、水、生物、大氣、氣溫變化等的影響下，巖石所遭受的破壞和分解作用，稱為風(fēng)化作用。風(fēng)化作用導(dǎo)致的結(jié)果：巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低，巖石破碎易誘發(fā)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生。引起風(fēng)化作用產(chǎn)生的因素，叫做風(fēng)化營力。6.1.2風(fēng)化作用類型依照風(fēng)化營力的不同，風(fēng)化作用可分為物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用。1)溫差作用溫度變化是導(dǎo)致巖石風(fēng)化的最主要因素。由于太陽能輻射能量的晝夜差異，從而引起巖石發(fā)生膨脹和收縮的反復(fù)更迭。溫度的變化產(chǎn)生溫差，促使巖石膨脹和收縮交替地進(jìn)行，久之則引起巖石破裂。僅限于很淺的表層。2）冰劈作用：巖石孔隙或裂隙中的水在凍結(jié)成冰時(shí)，體積膨脹(約增大9%)，故對(duì)圍限它的巖石裂隙壁施加很大的壓應(yīng)力（可達(dá)200Mpa），使巖石裂隙加寬加深；當(dāng)冰融化時(shí)，水沿?cái)U(kuò)大了的裂隙滲入到巖石更深的內(nèi)部，并再次凍結(jié)成冰。凍結(jié)、融化頻繁進(jìn)行，使裂隙加深擴(kuò)大，以至使巖石崩裂成為巖屑。

3）鹽類結(jié)晶和潮解作用水并不是位移可以堆積在巖縫里而將巖石裂開的結(jié)晶體。許多由于氣候干燥而堆積在巖石縫隙中可溶性鹽類，可以同樣使得巖石發(fā)生開裂現(xiàn)象。當(dāng)氣溫升高，蒸發(fā)量加大，這些鹽溶液由于過飽和而產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，體積也由于結(jié)晶而顯著增大，從而對(duì)裂隙周邊的圍巖產(chǎn)生壓力，使得裂隙進(jìn)一步加大。而隨著空氣中水分的增多，鹽類結(jié)晶便又從空氣中吸水而發(fā)生潮解，形成的鹽溶液便會(huì)進(jìn)一步沿著加大的裂隙下滲，結(jié)晶和潮解的反復(fù)作用使得巖石崩裂成碎塊。2.化學(xué)風(fēng)化作用

化學(xué)風(fēng)化:巖石在水和各種水溶液的化學(xué)作用和有機(jī)體的生物化學(xué)作用下所引起的破壞過程。其特點(diǎn)是不僅發(fā)生了破碎，而且化學(xué)成分也發(fā)生了變化，即巖石發(fā)生了質(zhì)的變化。包括水化作用、氧化作用、水解作用、溶解作用。

1)碳酸鹽化作用二氧化碳?xì)怏w是可以溶解于水，其溶解于水后生成碳酸。因此，溶解有二氧化碳的水中會(huì)存在有碳酸根離子與碳酸氫根離子，它們遇到巖石礦物中的金屬離子會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鹽，而新生成的碳酸鹽類均易溶于水，最終導(dǎo)致巖石逐步被“溶解”。2）水解作用：指礦物與水的成分起化學(xué)作用形成新的化合物。如正長石經(jīng)水解后形成高嶺土和氫氧化鉀，二氧化碳與圍巖礦物相互作用形成碳酸化合物。

（正長石）→高嶺土、硫酸鉀、石英K2O·Al2O3·6Si02+CO2+6H20→

Al2O3·2Si02·H20+K2CO3+4SiO23）水化作用：指水與巖石中的某些礦物發(fā)生反應(yīng)，水分子作為一個(gè)組成部分添加入礦物之中而形成新礦物的過程。其作用的結(jié)果是使得礦物體積發(fā)生膨脹，對(duì)周圍巖石產(chǎn)生壓力，使得巖石破壞。水化作用與水解作用的區(qū)別是：參與水化作用的水分當(dāng)?shù)V物被加熱至水的沸點(diǎn)以上的時(shí)候就會(huì)失去，而參與水解作用的水分則成為了新生礦物分子構(gòu)造的一部分，要使這些水分失去，則需要將其分子構(gòu)造破壞才可以。4）溶解作用：指水直接溶解巖石礦物，使巖石遭到破壞，如鹵化鹽類（巖鹽、鉀鹽）、硫酸鹽（石膏、硬石膏）、碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖等），溶解作用的活躍程度與侵蝕性氣體CO2含量、溫度及壓力有關(guān)。溶解作用的結(jié)果是使巖石中的易溶物質(zhì)逐漸溶解而隨水流失，導(dǎo)致巖石孔隙增加，使巖石的堅(jiān)實(shí)程度降低，從而更容易遭受到物理風(fēng)化作用而破壞。3.生物風(fēng)化

巖石在動(dòng)、植物及微生物影響下所起的破壞作用，如植物根部楔入巖石裂隙、穴居動(dòng)物掘土、生物的新陳代謝等產(chǎn)生的有機(jī)酸、碳酸和硝酸等的腐蝕作用。

在自然界當(dāng)中，巖石的風(fēng)化往往是上述三種作用綜合作用的結(jié)果。6.1.3巖石風(fēng)化的影響因素地質(zhì)因素巖石礦物成分、自身結(jié)構(gòu)及構(gòu)造地形地貌地形起伏及地貌單元的復(fù)雜程度氣候因素主要表現(xiàn)在氣溫、降水以及生物的繁殖方面

實(shí)際上，影響風(fēng)化作用的三個(gè)主要因素是增強(qiáng)或減弱物理、化學(xué)、生物風(fēng)化的客觀條件。1.風(fēng)化作用的評(píng)價(jià)風(fēng)化作用對(duì)巖石的影響是由表及里的。正常情況下，風(fēng)化作用對(duì)地表巖石的作用最為強(qiáng)烈，而隨著影響深度的不斷加深，風(fēng)化作用的影響就不斷減弱，直至為零。因此，在地殼表層就會(huì)形成一個(gè)由不同風(fēng)化程度巖石組成的殼體，也就是風(fēng)化殼。

按巖石風(fēng)化深淺和特征，可將巖石風(fēng)化程度劃分為五級(jí)：未風(fēng)化、微風(fēng)化、弱風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化。6.1.4風(fēng)化作用的評(píng)價(jià)與治理未風(fēng)化：巖石組織結(jié)構(gòu)未變；

微風(fēng)化：巖石組織結(jié)構(gòu)基本未變，沿節(jié)理面有鐵錳質(zhì)渲染，礦物質(zhì)基本來變，無疏松物質(zhì)；

弱風(fēng)化：巖石組織結(jié)構(gòu)部分破壞，裂隙面風(fēng)化較重，礦物質(zhì)稍微變質(zhì)，沿節(jié)理面出現(xiàn)礦物風(fēng)化，堅(jiān)硬塊體有松散物質(zhì)；

強(qiáng)風(fēng)化：巖石組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分已顯著變化，長石、云母大部分已風(fēng)化成次生礦物，顏色變化，疏松物質(zhì)與堅(jiān)硬塊體混雜；

全風(fēng)化：巖石組織結(jié)構(gòu)已全部破壞，礦物成分除石英外大部分已風(fēng)化成土狀，基本不含堅(jiān)硬塊體。2.巖石風(fēng)化的治理措施巖石風(fēng)化的治理通常有如下措施：（1）挖除法采取挖除部分對(duì)建筑物構(gòu)成較大威脅的風(fēng)化嚴(yán)重的巖層。挖除的深度應(yīng)根據(jù)具體工程中巖層的風(fēng)化程度、風(fēng)化因素等指標(biāo)予以綜合確定。（2)覆蓋法采用在巖石上覆蓋防止風(fēng)化營力侵襲的材料來避免風(fēng)化作用的進(jìn)行，如覆蓋瀝青、水泥、粘土層等。（3）膠結(jié)法針對(duì)存在有裂隙的巖石易遭受風(fēng)化的特點(diǎn)，在巖石裂隙中灌入水泥、瀝青、水玻璃等漿液，膠結(jié)堵塞巖石裂隙，以增強(qiáng)巖石的整體性，從而防止風(fēng)化。（4）整平排水法由于地表水和地下水是引起物理風(fēng)化作用和化學(xué)風(fēng)化作用的主要因素，因此，在工程建設(shè)區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)地整平并建造排水工程，是防止風(fēng)化的重要手段。（5）探槽監(jiān)測(cè)法對(duì)于風(fēng)化速度較快的巖層，應(yīng)設(shè)置開敞的風(fēng)化探槽，以觀測(cè)巖石的風(fēng)化速度，從而估算擬建工程開挖基坑后外露巖石的風(fēng)化程度。同時(shí)應(yīng)在基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后立即澆筑基礎(chǔ)并分層回填，以加快施工速度，防止風(fēng)化作用的不良影響。6.2河流侵蝕6.2.1侵蝕和沉積地面流水依照水體流動(dòng)的特點(diǎn)不同，分為片流、洪流和河流。片流和洪流僅在雨后或冰雪融化時(shí)出現(xiàn)，所以兩者均屬于暫時(shí)性流水，而沿著溝谷常年流動(dòng)的水體稱為河流。河流的地質(zhì)作用包括侵蝕和沉積。1.侵蝕溶蝕作用：在可溶性巖石分布的地區(qū)內(nèi)比較顯著，它能溶解巖石中的一些可溶性礦物，其結(jié)果使巖石結(jié)構(gòu)逐漸松散，加速了機(jī)械侵蝕作用。河流的機(jī)械侵蝕：是河谷地質(zhì)發(fā)展過程中的一個(gè)重要現(xiàn)象。對(duì)工程地質(zhì)來說，由于流水的機(jī)械侵蝕作用，可使河床移動(dòng)和河谷變形，也可使河岸沖刷破壞，這就嚴(yán)重地威脅河谷兩岸的建筑物和構(gòu)筑物的安全。2.沉積6.2.2河谷與階地的形成1.河谷的形成

河谷是指由河流長期侵蝕和堆積作用塑造而成的地步經(jīng)常有水流動(dòng)的線狀延伸凹地。河谷由谷底、河床、谷坡、坡緣及坡麓等要素構(gòu)成。河谷的類型：構(gòu)造谷：受地質(zhì)構(gòu)造控制侵蝕谷：由于河流沖刷而成侵蝕谷的形成；（三個(gè)階段）峽谷型：下切作用河漫灘型：侵蝕、堆積成型河谷：漫灘變化，形成了階地河流階地的類型：（1）侵蝕階地（2）堆積階地l）上迭階地2）內(nèi)迭階地3）嵌入階地（3）基座階地2.階地的形成防護(hù)措施可分兩類：一類是預(yù)防性的措施。確定河岸掏蝕破壞地段，同時(shí)開展為預(yù)報(bào)岸邊與其臨近地區(qū)建筑工程的危險(xiǎn)狀態(tài)而進(jìn)行的長期動(dòng)態(tài)觀測(cè)工作。另一類是整治性措施，1）邊岸防護(hù)，如采取鋪砌、拋石、綠化等。2）調(diào)節(jié)徑流以改變水流方向、流速和流量的措施。如丁壩、順壩、橫墻等。3)蓄洪工程，如興建水庫、大壩等項(xiàng)目。采用整治與預(yù)防措施并舉，并按經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比的辦法來選擇防護(hù)措施時(shí)，才能取得最大的效益。6.3滑坡與崩塌6.3.1滑坡

斜坡上的土石體在自身重力作用下失去原有的穩(wěn)定性，沿滑坡內(nèi)部某些滑動(dòng)面整體向下滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為滑坡。滑坡是邊坡變形破壞的一種主要類型，也是在山區(qū)公路、鐵路、房屋建筑中經(jīng)常遇到的一種地質(zhì)災(zāi)害。（2）滑坡的基本構(gòu)造1-滑坡體；2-滑動(dòng)面；3-滑動(dòng)帶；4-滑坡床；5-滑坡后壁；6-滑坡臺(tái)地；7-滑坡臺(tái)地陡坎；8-滑坡舌；9-拉張裂縫；10-滑坡鼓丘；11-扇形張裂縫；12-剪切裂縫

1-滑坡體；2-滑動(dòng)面；3-滑動(dòng)帶；4-滑坡床；5-滑坡后壁；6-滑坡臺(tái)地；7-滑坡臺(tái)地陡坎；8-滑坡舌；9-拉張裂縫；10-坡坡鼓丘；11-扇形張裂縫；12-剪切裂縫

①滑坡體：斜坡內(nèi)沿滑動(dòng)面向下滑動(dòng)的巖土體。

②滑動(dòng)面、滑動(dòng)帶和滑坡床：滑坡體沿其滑動(dòng)的面稱滑動(dòng)面；滑動(dòng)面以上，被揉皺了的厚數(shù)厘米至數(shù)米的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)帶，稱滑動(dòng)帶；在滑動(dòng)面以下穩(wěn)定的巖土體稱為滑坡床。③

滑坡后壁：滑坡體滑落后，滑坡后部和斜坡未動(dòng)部分之間形成的一個(gè)陡度較大的陡壁。④滑坡臺(tái)地：滑坡體滑落后，形成階梯狀的地面，其往往向著滑坡后壁傾斜?；屡_(tái)地前緣比較陡的破裂壁稱為滑坡臺(tái)坎。

⑤

滑坡鼓丘：滑坡體在向前滑動(dòng)的時(shí)候，受阻形成隆起的小丘。

⑥

滑坡舌：滑坡體的前部如舌狀向前伸出的部分。⑦

滑坡裂縫：在滑坡運(yùn)動(dòng)時(shí)，因滑體各部分移動(dòng)速度不均勻，在滑體內(nèi)及表面產(chǎn)生裂縫；根據(jù)受力狀況不同，滑坡裂縫可以分拉張裂縫、鼓張裂縫、剪切裂縫、扇形張裂縫。

⑧滑坡主軸：為滑坡體滑動(dòng)速度最快的縱向線，它代表整個(gè)滑坡的滑動(dòng)方向，可為直線或折線。2.滑坡分類以及特征平移式滑坡：滑動(dòng)面的許多點(diǎn)同時(shí)局部滑動(dòng)，然后逐步發(fā)展到整體滑動(dòng)。

按滑坡體的規(guī)模大小劃分：小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、巨型滑坡。

按滑坡體的厚度劃分：淺層滑坡、中層滑坡、深層滑坡、超深層滑坡。按滑坡的主要物質(zhì)成分分類：堆積層（包括殘積、坡積、紅積等成因）滑坡；黃土滑坡；粘土滑坡；巖層滑坡。（2）滑坡的特征堆積層滑坡常有如下的主要特征：巖層滑坡的主要特征有：

當(dāng)滑坡停止并經(jīng)過較長時(shí)間后，可以看到：4.滑坡的形成條件（1）滑坡發(fā)于的內(nèi)部條件產(chǎn)生滑坡的內(nèi)部條件與組成邊坡的巖土的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和產(chǎn)狀等有關(guān)。（2）滑坡發(fā)于的外部條件。主要有水的作用，不合理的開挖和坡面上的加載、振動(dòng)，采礦等。5.滑坡的防治防治滑坡的措施和方法有：（1）避開（2）消除或減輕水對(duì)滑坡的危害1）截2）排3)護(hù)4）填（3）改善滑坡體力學(xué)條件,增大抗滑力減與壓、支擋（4）改善滑帶土的性質(zhì)6.3.2崩塌

陡峻的山崖或岸坡上方的劇烈風(fēng)化巖土體在水和重力的作用下，或在地震及工程振動(dòng)等其它荷載作用下，從邊坡高處突然崩落、塌跨的現(xiàn)象稱為崩塌

崩塌會(huì)使建筑物遭到毀壞，使公路和鐵路被掩埋。帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。2.崩塌的防治

崩塌的治理應(yīng)以根治為原則，當(dāng)不能清除或根治時(shí)，可采取下列綜合措施:1）遮擋2）攔截防御3）支撐加固4）鑲補(bǔ)勾縫5)護(hù)面6）排水7）刷坡6.4泥石流泥石流是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成的一種挾帶大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)，突然爆發(fā)，歷時(shí)短暫，來勢(shì)兇猛，具有強(qiáng)大破壞力的特殊洪流。我國泥石流主要分布于西南、西北和華北山區(qū)。6.4.1泥石流的分類及形成條件1.泥石流的基本特征具有突然爆發(fā)，歷時(shí)短暫，來勢(shì)兇猛，具有強(qiáng)大破壞力的特點(diǎn)，與一般的滑坡和攜砂水流有特征上的區(qū)別。1）和滑坡的比較而言，滑坡發(fā)生時(shí)，形成的滑坡體與滑床之間有一破裂面，而泥石流具有水體的流動(dòng)性，即泥石流與發(fā)生流動(dòng)的溝床之間沒有明顯的破裂面。2）和攜砂水流的比較而言，攜砂水流在發(fā)生流動(dòng)時(shí)的抗剪強(qiáng)度近乎為零，而泥石流具有土體的結(jié)構(gòu)性，有一定的抗剪強(qiáng)度。3)泥石流一般多發(fā)于山谷密集而且有暴雨傾瀉的地區(qū)，發(fā)生時(shí)具有較大的動(dòng)能。2.泥石流的分類（1）按其流域的地質(zhì)地貌特征分類：標(biāo)準(zhǔn)型泥石流、河谷型泥石流、山坡型泥石流。（2）按其組成物質(zhì)分類：泥流、泥石流、水石流。（3）按其物理力學(xué)性質(zhì)：粘性泥石流、稀性泥石流。

3.泥石流的形成條件（1）地形地貌的條件1）豐富的固體物質(zhì)來源決定于地區(qū)的地質(zhì)條件2）泥石流流域的地形特征也很重要。（2）水文氣象條件，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1）短時(shí)間內(nèi)突然性的大量流水2)水的作用（3）人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)6.4.2泥石流的防治1.預(yù)防措施1）上游水土保持，植樹造林，種植草皮，以鞏固土壤，不受沖刷、不使流失。2）治理地表水和地下水，修筑排水溝系，如截水溝等，以疏干土壤或不使土壤受浸濕。3）修筑防護(hù)工程，如溝頭防護(hù)、岸邊防護(hù)、邊坡防護(hù)，在易產(chǎn)生坍塌、滑坡的地段做一些支擋工程，以加固土層，穩(wěn)定邊坡。2.治理措施（1）攔截（2）滯流（3）輸排和利導(dǎo)6.5地面沉降與地裂縫6.5.1地面沉降地面沉降是指地殼表面在自然因素（如火山、地震）和人為因素（如開采地下水、油氣資源）作用下所引發(fā)的地表大規(guī)模的垂直下降現(xiàn)象。地面沉降的發(fā)生應(yīng)該具備兩個(gè)條件：（1）長期過量開采地下流體資源（2）具有松軟沉積物為主的土層地面沉降的危害主要是由于地面標(biāo)高的缺失而引起的，其危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）海水倒灌（2）地基不均勻沉降（3）港口設(shè)施失效6.5.2地面沉降的檢測(cè)與防治1.地面沉降的監(jiān)測(cè)2.地面沉降的防治

6.5.3地裂縫1.地裂縫的基本概念指地表巖體在地質(zhì)構(gòu)造作用和人為因素的影響下，產(chǎn)生開裂并在地面上形成具有一定長度和寬度裂縫的構(gòu)造。地裂縫的特征有如下三個(gè)方面：（1）地裂縫發(fā)育的方向性和延展性（2）地裂縫災(zāi)害的不均一性（3）地裂縫災(zāi)害的漸進(jìn)性和周期性2.地裂縫的形成條件按其成因的不同分為兩類：（1）構(gòu)造地裂縫：地質(zhì)構(gòu)造作用的結(jié)果。（2）非構(gòu)造地裂縫:1)由于其他不良地質(zhì)條件所產(chǎn)生的地裂縫；2）人為活動(dòng)因素的干擾；3）第四紀(jì)沉積物的差異。上述地裂縫形成的條件并不是相互孤立的，多數(shù)地裂縫的形成是上述兩類地裂縫形成條件綜合作用的結(jié)果。3.地裂縫的危害危害主要是由于地裂縫兩側(cè)相對(duì)差異沉降、水平方向相對(duì)錯(cuò)動(dòng)所造成的。地裂縫的危害表現(xiàn)在地裂縫發(fā)于的地區(qū)，地表建筑物會(huì)發(fā)生開裂、錯(cuò)動(dòng)甚至倒塌，道路變形、開裂，地下輸排水管道斷裂。4.地裂縫的防治（1）做好選址規(guī)劃，對(duì)地裂縫發(fā)育區(qū)域予以先期避讓（2）控制人為因素的誘發(fā)作用（3）做好地裂縫監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作。6.6巖溶與土洞

巖溶是指地表水和地下水對(duì)可溶巖石以溶蝕為主的長期地質(zhì)作用及其形成的各種巖溶現(xiàn)象的總稱。南斯拉夫的喀斯特高原是巖溶現(xiàn)象的典型地區(qū)，國際上最早在此開展工作，并用此地名代表巖溶現(xiàn)象，稱為喀斯特。我國是可溶巖石分布極其廣泛的國家之一。因此，是一個(gè)巖溶十分發(fā)育的國家。全國陸地碳酸鹽巖分布面積344.3萬平方公里，出露面積90.7萬平方公里。

6.6.1巖溶的形態(tài)1.溶溝與石芽2.漏斗3.溶蝕洼地與坡立谷4.干谷5.溶洞6.落水洞7.暗河

巖溶形態(tài)示意圖1-石林；2-溶溝；3-漏斗；4-落水洞；5-溶洞；6-暗河；7-鐘乳石；8-石筍

漓江溶溝和石芽石芽峰叢落水洞孤峰溶洞6.6.2溶洞發(fā)育的條件和規(guī)律1.巖溶發(fā)育的條件2.巖溶發(fā)育的規(guī)律

（1）巖溶與巖性的關(guān)系（2）巖溶與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系（3