第三章水的地质作用地表水.ppt
第三章 水的地质作用,海水 97.41% 淡水 2.59%,自然界中的水存在形式,自然界的水循环,1.定义： 水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈等四大圈中通过各个环节连续运动的过程。,2.类型 （1） 海陆间循环 （2） 内陆间循环 （3） 海上内循环,是指海洋水与陆地水之间通过一系列过程所进行的相互转换运动。这种循环又称为大循环。,使得陆地上的水不断得到补充，水资源得以再生。,（1）海陆间循环,海洋,水汽输送,地表径流,蒸发,大陆,地下径流,下渗,降水,降落到大陆上的水，其中一部分或全部（指内流区域）通过陆面、水面蒸发和植物蒸腾形成水汽，被气流带到上空，冷却凝结形成降水，仍降落到大陆上，这就是内陆循环。,（2）内陆循环,蒸发,就是海洋面上的水蒸发成水汽，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水，又降到海面。,海上内循环,海洋,蒸发,降水,自然界的水循环,1.1 概述,地面流水 指陆地表面流动着的液态水 在重力作用下，沿地表从高处向低处流动 主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水,地表水,暂时性地面流水,长期性地面流水,面流：顺斜坡无固定流道的、面状流动 的细小流水,洪流：低洼的沟谷中呈线状流动的暂时 性地面流水,河流：具有一定河道的长期性地面流水,1 地表水的地质作用,是一种季节性、间歇性流水，主要来源为大气降水，所以一年中有时有水、有时干枯,是一年中流水不断，水量虽然随着季节发生变化，但不会干枯无水,地表水的地质作用,侵蚀作用 地表水对地面的洗刷作用、对沟谷及河谷的冲刷作用，均不断地使原有地面遭到破坏 后果：地面大量水土流失、冲沟发展，引起河谷斜坡滑塌、河岸坍塌等各种不良地质现象和工程地质问题 搬运作用 地表水把地面被破坏的破碎物质带走的现象 后果：被破碎物质覆盖的新地面暴露出来，为新地面的进一步破坏创造了条件。同时，搬运作用为沉积作用准备了物质条件 沉积作用 当地表水流速降低时，部分物质不能被继续搬运而沉积下来的现象 沉积作用是地表水对地面的一种建设作用,1.2 暂时流水的地质作用,是大气降水后短暂时间内在地表形成的流水 雨季是它发挥作用的主要时间，特别是在强烈的集中暴雨后，它的作用特别显著，往往造成较大灾害,一 淋滤作用及残积层,淋滤作用 大气降水渗入地下的过程中，渗流水不仅能把附近细小破碎物质带走，还能把周围岩石中易溶成分溶解带走，从而使地表附近岩石逐渐失去其完整性、致密性，这个过程称为淋滤作用 残积层 残留在原地的、未被冲走，又不易溶解的松散物质,残积层的特征,松散破碎物质的破碎程度随深度的增加而减小，并逐渐过渡到基岩风化带 其成分与下伏基岩成分密切相关 厚度与当地地形、降水量、水中化学成分等多种因素有关 具有较大的孔隙率、较高的含水量，作为建筑物地基时，强度较低 工程地质问题： （1）建筑物地基产生不均匀沉降，原因为土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大 （2）出现建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因为原始地形变化大，岩层风化程度不同,二 洗刷作用及坡积层,洗刷作用 大气降水沿地表流动的部分，在汇入洼地或沟谷之前沿着整个山坡坡面漫流，把覆盖在坡面上的风化破碎物质洗刷到山坡坡脚处，这个过程称为洗刷作用 坡积层 在坡脚处形成新的沉积层,位于山坡坡脚处，其厚度变化较大 多由碎石和粘性土组成，其成分与下伏基岩无关，与山坡上部基岩成分有关 从山坡上部到坡脚搬运距离较短，因此，其层理不明显，碎石棱角清楚 具分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；土质（成分、结构）上下不均一，结构疏松，压缩性高，土层厚度变化大。作为建筑物地基强度很差 工程地质问题： 建筑物不均匀沉降 沿下卧残积层或基岩面滑动,坡积层的特征,三 冲刷作用及洪积层,冲刷作用 地表水逐渐向低洼沟槽中汇集，水量渐大，携带的泥沙石块也渐多，侵蚀能力加强，使沟槽向更深处下切，同时沟槽不断加宽，这个过程称为冲刷作用 洪积层 洪流所携带的大量泥砂石块被搬运到一定距离后沉积下来的物质,洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧壁约束，水流分散，动能迅速减弱，所搬运的碎屑物在沟口大量沉积，形成扇形堆积地貌。,洪积扇,洪积裙,1 冲沟,第一阶段是形成细沟,第二阶段，以强烈的下蚀作用为主,第三阶段是使谷底逐渐变缓，同时冲沟的岸坡逐渐塌落，形成天然稳定的坡度,位于沟谷进入山前平原、山间盆地、流入河流处 成分较复杂，由沟谷上游汇水区内的岩石种类决定 具分选性；常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造；近山前洪积土具有较高的承载力，压缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大 工程地质问题： 洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体,洪积层的特征,1.3 河流的地质作用,一 河流的侵蚀、搬运和沉积作用 1 侵蚀作用,下蚀作用,侧蚀作用,向下切割河床，破坏河底,向河岸方向侵蚀，使河流变宽、变弯，破坏原有河岸,按侵蚀作用的方向：,河流侵蚀作用的能力河水动能E,（1）下蚀作用,河流下蚀切割河床，使河床变深 下蚀的强弱与流速、流量的大小，以及组成河床的物质有关,下蚀作用的结果峡谷地貌,差异下蚀作用的结果,由于河水惯性离心力的作用，使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流的泥沙就会沉积，在凸岸河水携带河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲,（2）侧蚀作用,侧蚀作用河曲,河曲 侧蚀不断进行，受冲刷的河岸逐渐变陡、坍塌，使河岸向外凸出，相对一岸向内凹进，使河流形成连续的左右交替的弯曲,河谷的演变过程,初期：下蚀作用为主，河谷横剖面呈V字型,中期：下蚀减弱，侧蚀加强，河谷出现连续的河湾,成熟期：侧蚀为主，河谷横剖面呈槽型。,牛轭湖的形成过程,河流的蛇曲地段，弯曲程度很大，某些河湾之间非常接近，只隔一条狭窄地段，到了洪水季节，洪水能冲决这一狭窄地段，河水经由新冲出的距离短、流速大的河道流动，残余的河曲两端逐渐淤塞,时间上，河流发育的早期以下蚀作用为主，随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。 空间上，河流的上游以下蚀作用为主，河流的下游以侧蚀作用为主。,下蚀作用与侧蚀作用的关系,2 搬运作用,物理搬运,化学搬运,物质主要为泥砂石块,物质为可溶解的盐类和胶体物质,按流水搬运的方式：,悬浮式,颗粒细小的砂和粘性土，悬浮于水中或水面，顺流而下,被急流、涡流卷入水中向前搬运、或被缓流推着沿河底滚动,根据流速、流量和泥砂石块的大小不同,跳跃式,滚动式,物理搬运,只有在水流强烈的冲击下，沿河底缓慢向下游滚动,3 沉积作用和冲积层,沉积作用 流速降低使河流携带的物质沉积下来的作用 冲积层 河流的沉积物,河流沉积物（冲积物）的特征,1 以机械碎屑为主,2 砾石的磨圆度好,3 常发育层理,4 沉积物分选性好,5 从上游到下游沉积物逐渐变细,上游,下游,分布在河床、冲积扇、冲击平原或三角洲中，其成分非常复杂 冲积层中的砂、卵石、砾石层常被选用为重要的建筑材料 厚度稳定、延续性好的砂、卵石层是丰富的含水层，可作为良好的供水水源 工程地质特征： 古河床相土：压缩性低，强度较高 现代河床堆积物：密实度较差，透水性强 河漫滩相冲积物：具有双层结构，强度较好，但注意其中的软弱土夹层 牛轭湖相冲积土：压缩性高、承载力低，不宜作为建筑物的天然地基 三角洲沉积物：常常是饱和的软粘土，承载力低，压缩性高，但三角洲冲积物的最上层常形成硬壳层，可作低层或多层建筑物的地基,冲积层的特征,二 河谷横断面及河流阶地,1 河谷横断面,河谷的组成 1河床；2河漫滩；3谷坡；4阶地；5平水位；6洪水位,河流阶地 地壳运动与气候影响下河流侵蚀作用或沉积作用形成的阶梯状地形,2 河流阶地,根据阶地延伸方向与河流方向,横向阶地 阶地延伸方向与河流方向垂直 由于河流经过各种悬崖、陡坎，或经过各种软硬不同的岩石下切程度不同而造成的 纵向阶地 阶地延伸方向与河流方向平行 是地壳上升运动与河流地质作用的结果,根据河流阶地的物质组成,侵蚀阶地 阶地表面由河流侵蚀而成，表面只有很少的冲积物，主要由被侵蚀的岩石构成 多位于山区，是地壳上升很快，河流下切极强造成的 基座阶地 阶地表面有较厚的冲积层，但地壳上升河流下切较深，以致切透了冲积层，切入了下部基岩以内一定深度 阶地由上部冲积层和下部基岩两部分构成 冲积阶地 整个阶地在阶地斜坡上出露的部分均由冲积层构成 表明该地区冲积层很厚，地壳上升引起的河流下切未能把冲积层切透,王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段,三 河流地质作用与工程建筑的关系,王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段,301省道郧(西)漫(川)公路路基被洪水冲刷一空，路面塌陷，交通中断,咆哮的洪水切断了公路，阻断了交通,洪水过后，路基荡然无存,三 河流地质作用与工程建筑的关系,建筑物在河谷横断面上所处位置的选择，河谷斜坡和河流阶地上建筑物基础的稳定，与河流地质作用密切相关。 房屋建筑 河流对岸坡和大堤的冲刷掏蚀会对河岸或大堤造成破坏 桥梁工程 桥渡：选择在河流顺直地段过河 应尽量使桥梁中线与河流垂直 桥墩：基础位置应选择在强度足够、安全稳定的岩层上 路基 多置于河流阶地或较缓的河谷斜坡上,桥墩,桥墩被掏蚀,路基,The end,
