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当前位置:首页 > 建筑/环境 > 工程监理 > 03-第三章-土的成因类型及特殊土
1/78第三章土的成因类型及特殊土第一节风化作用及其松散堆积物主要内容第二节地面流水地质作用及其松散堆积层第三节其他成因的松散堆积层第四节特殊土的工程地质特性土的形成2/78图3-1地基、基础和上部结构示意图B-基础宽度;D-基础砌置深度土在工程上的作用:1.作为建筑物的地基;2.作为建筑材料;3.作为建筑物周围的介质环境;土用作地下硐室的建筑环境土的形成土用作路基材料3/78地表岩石破坏搬运沉积土的形成过程土:岩石经过风化、剥蚀、搬运然后沉积下来的松散堆积物。4/78残积土(Qel)坡积土(Qdl)洪积土(Qpl)冲积土(Qal)湖积土(Ql)冰积土(Qgl)风积土(Qeol)海积土(Qm)土按成因分类5/78风化作用(weathering):地壳表层的岩石,在太阳辐射、大气、水和生物等风化营力的作用下,发生物理和化学的变化,使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用,称为风化作用。风化类型:物理风化化学风化生物风化第一节风化作用及其松散堆积物6/78球状风化图解•温差风化(thermalweathering)物理风化(physicalweathering)在地表或接近地表条件下,岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其化学成分的过程。一、风化作用的类型7/78摄于三峡工程工区一、风化作用的类型8/78•冰劈作用(frostwedging)•盐类结晶胀裂作用(expandandsplitofcrystalsalt)物理风化的结果——破坏岩石的完整性一、风化作用的类型9/78溶解作用:水直接溶解岩石中矿物的作用。水化作用:矿物与水发生化学反应,吸收一定量的水到矿物中形成含水矿物。水解作用:矿物与水作用后形成氢氧化物。硅酸盐矿物主要通过此方式破坏。碳酸化作用:水中含有CO2时使水解作用加剧。氧化作用:低价化合物变为高价。化学风化的结果——改变岩石的成分,形成次生矿物。一、风化作用的类型化学风化(chemicalweathering):在地表或接近地表的条件下,岩石和矿物在原地发生化学变化并可产生新矿物的过程。10/78生物风化(biologicalweathering):岩石在动植物及微生物影响下发生的破坏作用称为生物风化作用。•生物物理风化---根劈作用•生物化学风化---遗体新陈代谢产生有机酸一、风化作用的类型11/78一、风化作用的类型岩石、矿物物理、化学风化生物化学风化无机松散物质土壤(具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质)12/78•岩石性质•地质构造•气候•地形影响岩石风化的因素:二、影响岩石风化的主要因素13/78岩石性质成因:喷出岩比浅成岩抗风化能力强,浅成岩比深成岩抗风化能力强,一般沉积岩比岩浆岩和变质岩抗风化能力强。矿物成分:一般深色矿物风化快,浅色矿物风化慢。各种碎屑岩和黏土岩抗风化能力强。结构和构造:一般均匀、细粒结构比粗粒结构岩石抗风化能力强,等粒结构比斑状结构岩石耐风化,而隐晶质岩石最不易风化。厚层岩石比薄层状岩石更耐风化。地质构造:岩石构造变形时生成很多节理、裂隙和破碎带气候因素:体现在温度变化、降水和生物的繁殖情况。地形因素:影响风化的速度、深度、风化产物的堆积厚度及分布情况。二、影响岩石风化的主要因素14/78岩石风化后,工程性质变差,甚至丧失强度。岩石的工程性质发生如下几方面变化:1、亲水性变大,透水性增强。表现出膨胀、崩解、泥化等性质。2、力学强度降低,压缩性变大。三、风化岩层的分带15/78岩石风化分带的依据:矿物颜色与光泽变化、矿物成分改变、岩石破碎程度、岩石强度变化。岩石风化程度划分:《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)的划分方案:全、强、弱(中)、微、未风化带。三、风化岩层的分带16/78风化壳垂直剖面岩石风化后的产物在地表形成的一个不连续的岩土层称为风化壳(crustofweathering)。土壤残积层半风化岩石基岩三、风化岩层的分带周口店花岗闪长岩的风化壳17/78岩石风化程度划分表《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)风化程度特征残积土组织结构全部破坏,已风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性全风化结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,可用镐挖,干钻可钻进。强风化结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙很发育,岩体破碎,用镐可挖,干钻不易钻进。中等风化(弱风化)结构部分破坏,沿节理面有次生矿物,风化裂隙发育,岩体被切割成岩块。用镐难挖,岩芯钻方可钻进。微风化结构基本未变,仅节理面有渲染或略有变色,有少量风化裂隙。未风化岩质新鲜,偶见风化痕迹三、风化岩层的分带18/78花岗岩全、强、中风化带摄自三峡工程左岸永久船闸边坡三、风化岩层的分带19/78风化分带的意义:1.根据岩石风化的深度及其分布情况,选择适于修建建筑物的地点;2.确定重大建筑物的地基中需要挖除的岩土风化层的厚度;3.根据岩石风化速度确定合理的边坡坡度,以及确定基坑、路堑保持开敞状态的安全期限;4.确定防止岩石风化的措施。三、风化岩层的分带20/78岩石风化的治理方法:1.挖除:适于风化层较薄的情况;2.防治:1)抹面法——用防止风化营力入侵的材料(黏土、水泥、沥青材料)覆盖;2)胶结灌浆法——灌注胶结和防水的材料;3)排水法——整平地区,加强排水;4)快速施工法——预留基坑高程,分段开挖,快速回填。四、防治岩石风化的措施21/78岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑物质所组成的土体,它处于岩石风化壳的上部。残积土(eluvium):五、残积(土)层残积土(三峡工程)22/78残积层的物质成分与气候条件有密切关系干旱区主要为物理风化,具有砂类土的性质;半干旱区,除物理风化外还有化学风化作用,形成蒙脱石矿物;气候潮湿,易形成水云母组的黏土矿物;潮湿而温暖的区域,则形成高岭石组的黏土矿物;残积层的成分还与原岩有密切关系酸性岩浆岩分布地区的残积层,除含有长石分解的黏土矿物外,常以富含石英颗粒的砂土为其特征;石灰岩形成的残积层,多为含石灰岩碎石的钙质亚粘土或黏土。石英砂岩的残积层,一般为砂层。五、残积(土)层23/78残积土的工程性质:粒度成分和矿物成分受气候和母岩岩性的控制。其发育情况还和地形有关。孔隙度↑、强度↓、压缩性↑,均质性差,但具有一定的结构强度。五、残积(土)层残积土剖面图24/781.土是怎样形成的?有哪些成因类型?2.什么叫风化作用?风化作用的基本类型及各自的表现形式如何?风化作用的影响因素有哪些?3.一个完整的岩层风化剖面自下而上可划分为哪几个风化带?各带的风化程度有何区别?在野外如何判断岩石的风化程度?4.风化分带的工程意义是什么?5.什么叫残积层?试说明残积层的工程地质特征。复习思考题25/78第二节地表流水的地质作用及其松散堆积物地表流水可分为暂时性流水和经常性流水。暂时性流水是一种季节性、间歇性流水,它主要以大气降水为水源,一年内有时有水,有时干枯。如大气降水后沿山坡坡面或山涧沟谷流动的水。经常性流水在一年中流水不断,它的流量虽然也随季节发生变化,但不会干枯无水,这就是通常所说的河流。地表流水的地质作用——侵蚀、搬运、沉积26/78地表流水有片流、洪流和河流三种方式(1)在地面汇合成网状薄水层顺自然坡均匀流动的水流称片流。——暂时性流水片流形成坡积层。(2)由暴雨或融雪形成的流量大、流速高的暂时性山洪急流称洪流。——暂时性流水洪流形成洪积层。(3)在固定沟谷中长年流动的水流称河流。——经常性流水河流形成冲积层。第二节地表流水的地质作用及其松散堆积物27/78片流将山坡高处的风化碎屑物顺坡冲洗,堆积在较平缓的山坡脚处而形成。地貌上称坡积裙。坡积土(diluvium):一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物坡积层28/78片流的洗刷作用:雨水、融雪水形成的坡面细流对整个坡面所进行的比较均匀、缓慢和短期内并不显著的地质作用。——山坡地貌逐渐变缓,对坡面地貌形态的发展产生影响;——产生松散堆积物,形成坡积层。一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物坡积物(层)断面29/78影响坡积层稳定的因素:下伏基岩顶面的倾斜程度下伏基岩与坡积层接触带的含水情况坡积层本身的特性一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物坡积土的工程性质:结构疏松,一般具较高的压缩性。坡积形成的黄土湿陷性较大。30/78山洪急流的地质作用山洪急流:在山区由暂时性的暴雨或山坡上的积雪急剧消融形成的坡面流水汇集于河谷中,在较短时间内形成流量大、流速高的急速流动的水流。洪流的冲刷作用:洪流以其自身的水力和携带的砂石,对沟底和沟壁进行冲击和磨蚀的过程。冲沟:由洪流冲刷作用形成的沟底狭窄、两壁陡峭的沟谷。冲沟的发展大致可分为四个阶段:•冲槽阶段•下切阶段•平衡阶段•休止阶段一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物31/78由暴雨形成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟出口处堆积而成。地貌上称洪积扇。洪积土(proluvium):一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物洪积层32/78新疆天山脚下洪积扇一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物33/78分选性较好,离山前较近的洪积土颗粒粗,地下水位埋藏深,具有较高的承载力,压缩性低,是工民建的良好地基。离山较远的地带,洪积土的颗粒细,透水性不好,土质弱,承载力低,作为建筑物地基时应慎重对待。4山前洪积扇剖面图洪积土的工程性质:一、暂时流水的地质作用及其松散堆积物34/78土的形成土的形成过程、土按成因分类第一节风化作用及其松散堆积物1、风化作用:概念、基本类型、影响岩石分化的因素2、岩石风化分带3、岩石风化的治理方法4、残积层第二节地面流水的地质作用1、暂时流水的地质作用及其松散堆积物地表流水的分类及地质作用,坡积土、洪积土小结35/78河流侵蚀作用方式:机械侵蚀、化学溶蚀。以机械侵蚀为主,化学溶蚀为辅。河流侵蚀作用方向:下蚀、源蚀、侧蚀作用。二、河流的地质作用及冲积层河流的侵蚀、搬运与沉积作用侵蚀作用:河水在流动的过程中不断加深和拓宽河床的作用称为河流的侵蚀作用。36/78下蚀(verticalerosion):河水在流动过程中使河床逐渐下切加深的作用。(长江三峡)二、河流的地质作用冲积层37/78源蚀(headwarderosion):河流的侵蚀过程总是从河的下游向河源方向发展的,这种溯源的侵蚀过程称为溯源侵蚀。(长江源头)二、河流的地质作用冲积层(溯源侵蚀)38/78源蚀作用示意图:二、河流的地质作用冲积层39/78侧蚀(lateralerosion):河水在流动过程中,不断冲刷河床,同时不断地冲刷河床两岸,使河床逐渐加宽。(长江中下游平原)二、河流的地质作用冲积层40/78侧蚀作用原理——河水在运动过程中横向环流的作用。图3-17横向环流示意图(a)河流横向环流;(b)河曲处横向环流断面图凹岸侵蚀凸岸堆积二、河流的地质作用冲积层41/78a-弯曲河道b-蛇曲c-牛轭湖二、河流的地质作用冲积层42/78二、河流的地质作用冲积层河流的中下游、平原区河流或处于老年期的河流,以侧蚀作用为主。下蚀河床加深侧蚀河床拓宽河流的上游,以下蚀作用为主。43/78搬运作用:河流在流动过程中夹带沿途侵蚀下来的物质(泥沙、石块等)离开原地的移动作用。河水搬运能量的大小:决定于河水的流速和流量。河流搬运作用方式:拖运、悬运、溶运比较大的砂砾、砾石——拖运颗粒细和比重小的物质——悬运处于溶液状态的被溶解的物质——溶运二、河流的地质作用冲积层44/78沉积作用:河流搬运物从河水中沉积下来的过程。冲积层:在河谷内由河流的沉积作用形成的堆积物。冲积物特点:分选性好,磨圆度高。河流沉积作用类型:河床沉积、漫滩沉积、牛轭湖沉积、河口三角洲沉积二、河流的地质作用冲积层45/78河床相冲积土:在河流上游多是粗大的石块、砾石和粗砂,中下游或平原地区沉积物变细,磨圆度好,厚度很大。古河床相土的压缩性低,强度高。现代河床堆积物的密实度差,透水性强,若作为水工建筑物的地基将引起坝下渗漏。饱水砂土还可能由于振动而引起液化。冲积土(alluvium):二、河流的地质作用冲积
本文标题:03-第三章-土的成因类型及特殊土
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