3.1.2第四纪松散沉积物的工程地质特征-华电

四、第四纪松散沉积物的工程地质特征以太阳的辐射能和日月的引力能为主要能源，在地表或地表附近进行的地质作用称为外力地质作用。表现为风化作用、地表水流、湖泊、海洋、风及冰川地质作用等形式。由这些地质作用在第四纪形成的各种堆积物叫做第四纪沉积物。指200万年以来的第四纪中沉积而成的沉积层，其沉积历史不长，所以仍是未硬结的松散沉积物，即通常所说的“土”。现在人类的大部分建筑物都是建在第四纪松散沉积物上。在不同外动力地质作用条件或环境中形成的产物，其性质（组成、密度、结构、构造、强度、变形特性、水理性质）差异很大。第四纪松散沉积物包括：残积物、坡积物、冲、洪积物、湖泊沉积物、海洋沉积物、沙漠沉积物、冰川沉积物。第四纪沉积层主要成因类型及特征港口工程中常见的几种成因类型的土及其特征(1)港口工程中常见的几种成因类型的土及其特征（2）常见第四纪松散堆积物成因类型及符号1.残积物（Qel）1）残积物的形成和基本特性风化的产物，部分被流动的水和空气剥蚀而带走，搬运到他处。剩下的未被搬运的，残留在原地，称为残积物。残积物发育于基岩风化带上。但残积物与基岩强风化层之间没有明显的界线。在实践中，二者往往要合起来描述。残积物发育在风化带上，风化带的特征决定了残积物的主要特征。红土及铝土矿残积物和风化带冲积物由片流对山坡松散层产生的破坏作用称为片流的剥蚀作用。片流是一种在斜坡上的面状流水，流速慢，水层薄，所以它的剥蚀作用弱且具有面状发展的特点，故又称洗刷作用。片流的流量和流速均较小，只能搬运少量的、细小的碎屑颗粒。由片流在坡坳、坡麓地带形成的碎屑堆积物叫坡积物。坡积物的特点：坡积物随斜坡自上而下逐渐变缓，呈现由粗而细的分选作用。但由于每次雨、雪水搬运能力不大，故无明显区别，大小颗粒混杂，层理不明显。坡积物的矿物成分与下卧基岩没有直接过渡关系，这是它与残积物的主要区别。2.坡积物（Qdl）坡积物的工程地质性质坡积物常常很疏松，承载力低、压缩性高(尤其是新近堆积的坡积物)。坡积物厚度变化很大，作为的地基会存在不均匀沉降的问题。新近沉积的疏松坡积物的边坡常处于临界稳定状态，不合理削坡将导致发生滑坡。坡脚倒石堆（锥）坡积物坡积物冲积物和坡积物残积物、坡积物与洪积物（1）洪流的剥蚀作用及冲沟洪流以其自身的动力和挟带的沙石对沿途沟壁和沟底的破坏作用称为洪流的剥蚀作用。由于洪流的流量较大，流速快，挟带沙石较多，机械的冲击很强，所以常具较强的剥蚀能力，而且以机械的方式作用为主，故又称冲蚀作用。洪流的剥蚀作用也有加深和拓宽沟谷的作用，形成的冲沟在纵剖面上坡降大，在横剖面上为陡的“V”字形。3.洪积物（Qpl）洪流的沉积作用很普遍，特别是在干旱和半干旱地区，洪流是主要的地质营力。当洪流携带大量碎屑物质，抵达冲沟口时，水流突然分散，碎屑物质便沉积下来，由洪流形成的沉积物叫洪积物。洪积物在冲沟口所形成的扇状堆积体叫洪积扇。（2）洪积物及洪积扇小细沟侵蚀细沟侵蚀切沟侵蚀光秃地表易被侵蚀（3）洪积物的特点①洪积物分布有明显的地域性，其物质成分较单一，不同冲沟中的洪积物岩性差别较大；②洪积物分选性差，往往砾石、砂、黏土混积在一起；③洪积物的磨圆度较低，一般介于次圆状和次棱角状之间；④洪积物的层理不发育，类型单一；⑤在剖面上，砾石、砂、黏土的透镜体相互交叠，呈现出多元结构。山前洪积扇洪积扇洪积扇在相邻沟谷口的洪积扇可组成洪积扇裙。向平原区，山前洪积物与冲积物搭接相连。（4）洪积物的成分、结构和构造洪积物以碎屑为主，但洪积扇的不同部位组成会有差异：1）洪流出沟谷口后，由于流速骤减，被搬运的粗碎屑物质（如卵石、砾石、粗砂等）首先大量堆积下来，离山渐远，沉积的颗粒随之变细，其分布范围也逐渐扩大。2）随离沟口由近到远，沉积物颗粒大小具分选现象；3）搬运距离短，颗粒的磨圆度仍不佳；4）由于山洪的周期性和差异性，洪积物常呈现不规则的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等产状。洪积物剖面图（5）洪积物的工程地质性质1）靠近山地的洪积物的颗粒较粗，地下水位埋藏较深，土的承载力一般较高，为良好的天然地基；2）离山较远地段为较细的洪积物，其成分均匀、厚度较大，土质较为密实，通常也是良好的地基；3）在上述两部分的过渡地带，常常由于地下水溢出地表而造成宽广的沼泽地带，因此土质软弱而承载力较低。•坡积物与洪积物经常共存，在野外工作时，应注意二者的区别：①由于坡积物来自附近山坡，所以坡积物一般比洪积物成分更单纯，另外坡积物中砾石含量少，洪积物砾石丰富；②片流动力弱而不稳定，故坡积物的分选性比洪积物差；③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角较明显；④坡积物略显层状，不具洪积物的分带现象；⑤坡积物多分布于坡麓，构成坡积裾地形，而洪积物分布于构口形成洪积扇地貌。（6）洪积物与坡积物的区别祁连山山前洪积物及冲积平原(4)泥石流泥石流是山区特有的一种自然地质现象。它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质，突然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破坏力的特殊洪流。泥石流与一般洪水不同，它爆发时，山谷雷鸣，地面震动，浑浊的泥石流体，仗着陡峻的山势，沿着峡谷深涧，前推后拥，冲出山外。往往在倾刻之间给人们造成巨大的灾害。A.地形条件上游形成区的地形多为三面环山一面出口的瓢状或漏斗状，地形比较开阔，周围山高坡陡。中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡大。下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地。B.地质条件地质构造地质构造复杂，断层褶皱发育，新构造活动强烈，地震烈度较高。1)泥石流的形成条件岩性结构疏松软弱、易于风化、节理发育的岩层，或软硬相间成层的岩层。C.水文气象条件短时间内突然性的大量流水突然性大量流水有：①强度较大的暴雨；②冰川、积雪的强烈消融；③冰川湖、高山湖、水库等的突然溃决。水的作用浸润饱和山坡松散物质，使其摩阻力减小，滑动力增大以及水流对松散物质的侧蚀掏挖作用。D.其他条件如人为地滥伐山林，造成山坡水土流失；开山采矿、采石弃渣堆石等，往往提供大量物质来源。上述条件概括起来为：①有陡峻便于集水、集物的地形；②有丰富的松散物质；③短时间内有大量水的来源。此三者缺一便不能形成泥石流。A.根据泥石流流域形态分类（1）沟谷型泥石流（2）山坡型泥石流B.按泥石流固体物质组成分类a.泥流由黏粒、粉粒和砂粒组成，砾石和卵石颗粒很少，颗粒级配偏细，密度偏高，分稀性和稠性，呈黏泥状。b.泥石流固体物质由大量的黏性土和粒径不等的砂粒、石块组成，颗粒级配域宽，密度幅度域大，分布地域广。c.水石流固体物质以大小不等的石块、砂粒为主，黏性土含量较少。2)泥石流的分类C.按泥石流流体物质状态分类a.黏性泥石流也称结构型泥石流，含大量黏土、细颗粒物质的泥石流或泥流，稠度大，黏性大，密度高，浮托力强，有铺床作用和阵流现象。固体物质占40%～60%，最高达80%，水不是搬运介质，而仅是组成物质；大石块有浮运和翻腾现象。b.稀性泥石流也称紊流型泥石流，含黏细颗粒少，稠度稀，黏性小，密度低，浮托力弱，水为主要成分，固体物质占10%～40%，石块流速小于泥沙、浆体，呈翻滚、碰撞、跃移运动。洪水及泥流泥石流泥石流的危害科罗拉多的一处泥石流泥石流的防治措施之一－－石谷坊泥石流的防治措施之二－－浆砌石拦沙坝风吹蚀地面时，使大量粉砂和黏土离开地面。在紊流上举力的作用下，悬浮空中，被风带出沙漠区，随着风力的减弱徐徐沉降下来，形成风成黄土。风成黄土沉积基本不受地形影响，山顶、山坡、沟谷中都可发生沉积，降落面广大。风成黄土的特征：①各地风成黄土的矿物组成基本一致，不受下伏基岩影响，黄土中的矿物碎屑成分有50余种，石英和长石占90%以上；②分选性良好，大部分颗粒粒度局限在0.05～0.005mm的范围内；③由于黄土颗粒细，又呈悬移搬运，故其磨圆度差；④黄土层理不明显，发育垂直节理；⑤孔隙度高达44%～55%；⑥常含钙质结核。5.黄土黄土破碎塬黄土涧黄土墚黄土起伏墚黄土滑坡风成沙山风蚀残丘