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1、第第6章章 不良地质现象不良地质现象 主要内容 v风化作用 v河流地质作用 v岩溶 v边坡灾害(滑坡、崩塌、泥石流） v地震 引言 不良地质现象：不良地质现象： 岩石风化、斜坡滑动与崩塌、河流的侵蚀与堆积、岩 溶、地震等，这些地质现象可能会对工程的安全和使用起 到不同程度的不良影响，甚至危害甚大，因而称这些地质 现象为不良地质现象。 6.1 风化作用风化作用 一、风化作用的意义一、风化作用的意义 1. 什么是什么是风化：风化： 位于地壳表面或接近于 地面的岩石经受着风、电、大气降水和温度 等大气营力以及生物活动等因素的影响，岩 石会发生破碎或成分变化，这种变化的过程 称为风化。 2. 风化作用
2、的结果：风化作用的结果： 导致岩石的强度和稳定性降低， 对工程建筑条件起着不良的影响; 促进滑坡、崩塌等不良地质 现象的形成和发展。 3. 风化营力：风化营力： 引起风化作用发生的风化因 素统称为风化营力。 二、风化作用类型二、风化作用类型 按风化营力的不同，风化作用可分为三大类型：按风化营力的不同，风化作用可分为三大类型： 物理风化作用物理风化作用 化学风化作用化学风化作用 生物风化作用生物风化作用 （一）（一） 物理风化作用物理风化作用 是指岩石在风化营力的影响下，产生一种单纯的机械 破坏作用。 特点：特点：破坏后岩石的化学成分不改变，只是岩石发 生崩解、破碎、形成岩屑，岩石由坚硬变疏松。
3、 引起岩石物理风化作用的因素：引起岩石物理风化作用的因素：主要是温度变化和岩 石裂隙中水分的冻结。 温度变化温度变化是引起岩石物理风化作用的最主要因素。因为： （1）由于温度的变化产生温差，温差可促使岩石膨胀 和收缩交替地进行，久之则引起岩石破裂。 （2）岩石本身的某些性质，如岩石的颜色、矿物成分 和矿物颗粒的大小等对于温度变化的感应程度感应程度是不同的。 水的冻结水的冻结在严寒地区和高山接近雪线地区经常发生。 当气温到0或以下时，在岩石裂隙中的水，就产生冰 冻现象。水由液态变成固态时，体积膨胀约9，对裂隙两壁 产生很大的膨胀压力，起到楔子的作用，称为“冰劈”。 （二）化学风化作用（二）化学风
4、化作用 化学风化作用：化学风化作用：是指岩石在水和各种水溶液的化学作用和有 机体的生物化学作用下所引起的破坏过程。 特点：特点：不仅破碎了岩石，而且改变了化学成分，产生了新 的矿物，直到适应新的化学环境为止。 化学风化作用类型化学风化作用类型：水化作用、氧化作用、水解作用， 以及溶解作用。 水化作用是水分和某种矿物质的结合，在结合时，一定 分量的水加入到物质的成分里，改变了矿物原有的分子式， 引起体积膨胀，使岩石破坏。 如硬石膏（CaSO4）遇水后变成普通石膏 （CaSO42H2O）其体积膨胀60，这对围岩产生巨大压力， 使围岩胀裂。 水化作用水化作用 氧化作用 氧化作用常是在有水存在时发生的
5、，在水溶液，低氧 化合物、硫化物和有机化合物发生了氧化反映。 如：低价铁-氧化-变成高价铁。 黄铁矿（FeS2）-氧化-硫酸亚铁（FeSO4和硫酸 （H2SO4），而硫酸有腐蚀作用。能溶蚀岩石中某些矿物，形 成一些洞穴和斑点，致使岩石破坏。 水解作用 水解作用是指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。 如正长石（KAlSi3O8）经水解后形成高岭土 （A12O32SiO2H2O）、石英（SiO2）和氢氧化钾（KOH）。 再如大气中和水中经常含有二氧化碳（CO2），它与围岩矿物 相互作用形成碳酸化合物，称其为碳酸盐化作用。 溶解作用 溶解作用是指水直接溶解岩石矿物的作用，使岩石遭到 破坏。 最
6、容易溶解的是卤化盐类（岩盐、钾盐），其次是硫酸 盐（石膏、硬石膏），再次是碳酸盐类（石灰岩、白云岩等）。 如：在石灰岩地区经常有溶洞、溶沟等岩溶现象，就是这 种溶解作用造成的。 （三）生物风化作用（三）生物风化作用 生物风化作用：生物风化作用：岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用 称为生物风化作用。称为生物风化作用。 生物的生物的物理风化：物理风化： 植物对于岩石的物理风化作用表现在根部楔入岩石裂植物对于岩石的物理风化作用表现在根部楔入岩石裂 隙中，而使岩石崩裂隙中，而使岩石崩裂 ； 动物对于岩石的物理风化作用表现为穴居动物的掘土、穿凿等动物对于
7、岩石的物理风化作用表现为穴居动物的掘土、穿凿等 的破坏作用并促进岩石风化。的破坏作用并促进岩石风化。 生物的生物的化学风化化学风化 表现为生物的新陈代谢，其遗体以及其产生的有机酸、碳酸、硝表现为生物的新陈代谢，其遗体以及其产生的有机酸、碳酸、硝 酸等的腐蚀作用，使岩石矿物分解和风化。造成岩石成分改变、性质酸等的腐蚀作用，使岩石矿物分解和风化。造成岩石成分改变、性质 软化和疏松。软化和疏松。 三、岩石风化程度和风化带三、岩石风化程度和风化带 （一）岩石风化程度（一）岩石风化程度 岩石风化的结果，使原来母岩性质改变，形成不同风化程度的风岩石风化的结果，使原来母岩性质改变，形成不同风化程度的风 化岩
8、。按岩石风化深浅和特征，可将岩石化岩。按岩石风化深浅和特征，可将岩石风化程度风化程度划分为五级。划分为五级。 风化程度风化程度 岩石结构岩石结构 矿物成分矿物成分 破碎性破碎性 未风化未风化 未变未变 未变未变 微风化微风化 基本未变基本未变 基本未变基本未变 无疏松物质无疏松物质 弱风化弱风化 部分破坏部分破坏 稍微变质稍微变质 有松散物质有松散物质 强风化强风化 大部分破坏大部分破坏 显著变化显著变化 疏松物与坚硬体混杂疏松物与坚硬体混杂 全风化全风化 全部破坏全部破坏 风化成土状风化成土状 （二）（二）风化带风化带 岩石的风化一般是由表及里呈带状分布。由地表往下风化作用的 影响逐渐减弱以
9、至消失。因此在风化剖面的不同深度上，岩石的物理 力学性质有明显的差异。从岩石风化程度的深浅，在风化剖面上自下 而上可分成四个风化带：微风化带、弱风化带、强风化带微风化带、弱风化带、强风化带和全风化带全风化带。 岩石风化带的界线，在工程建筑中是一项重要的工程地质资 料。 不同风化带的分界线，可作为岩基持力层、基坑开挖、挖方 边坡坡度以及采取相应的加固措施的依据之一。 要确切地划分风化界线尚无有效方法，通常只根据当地的地质 条件并结合实践经验予以确定。 四、岩石风化的治理四、岩石风化的治理 岩石风化的治理方法可采用挖除挖除和防治防治两种措施。 （一）挖除方法挖除方法。这种措施是采取挖除一部分危及建
10、筑物安全的风化厉害的 岩层，挖除的深度是根据风化岩的风化程度、风化裂隙、风化岩的物理力学性 质和工程要求等来确定。挖除风化岩石是一个困难而耗费时间的过程，因而宜 少挖。 （二）防治方法防治方法。这种方法是采取制止风化作用继续发展，或采用人工方法加 固风化岩的措施。 覆盖防止风化营力入侵的材料，如沥青、水泥、粘土盖层等； 灌注胶结和防水的材料，如水泥、沥青、水玻璃、粘土等浆液，使其 起到封闭和胶结岩石裂隙的作用； 整平地区，加强排水-防止风化。 v 第第2节节 河流的地质作用河流的地质作用 作用的形式：侵蚀、搬运、沉积； 结果：改变陆地地形对地表削高填低； 主要决定因素：河水流速、流量的变化。
11、河流运动破坏河谷岩土体侵蚀 侵蚀作用是指河水冲刷河床，使岩石发生破坏的作用。侵蚀作用是指河水冲刷河床，使岩石发生破坏的作用。 据侵蚀方向： 垂直侵蚀(向源侵蚀) 侧方侵蚀 据破坏方式： 冲蚀、磨蚀、溶蚀； 类型： 一、 河流侵蚀作用 v1、垂直侵蚀作用、垂直侵蚀作用 v 河流的垂直侵蚀作用是指河水冲刷河底、加深河床的下河流的垂直侵蚀作用是指河水冲刷河底、加深河床的下 切作用。切作用。 v 其侵蚀强度决定于河水具有的能量大小和河底的地质条其侵蚀强度决定于河水具有的能量大小和河底的地质条 件。件。 v2、侧向侵蚀作用、侧向侵蚀作用 v 河流的侧向侵蚀作用是指河流冲刷两岸，加宽河床的作河流的侧向侵蚀
12、作用是指河流冲刷两岸，加宽河床的作 用。用。 v 主要发生在河流的中下游地区。主要发生在河流的中下游地区。 v 侧向侵蚀作用结果是使河谷愈来愈宽，河床愈来愈弯曲，侧向侵蚀作用结果是使河谷愈来愈宽，河床愈来愈弯曲， 形成河曲。形成河曲。 v 河曲发展到一定程度时，可使同一河床上、下游非常靠河曲发展到一定程度时，可使同一河床上、下游非常靠 近，在洪水时易被冲开，河床便截弯取直。被废弃的弯曲近，在洪水时易被冲开，河床便截弯取直。被废弃的弯曲 河道便形成牛轭湖河道便形成牛轭湖 横断面上 形成河谷地貌V V型谷、U U型谷 河流侵蚀结果： 平面上 导致河流蛇曲、改道 v图图3-2 侧蚀作用使河谷不断加宽
13、侧蚀作用使河谷不断加宽 九曲迴肠 v图图3 河曲发展河曲发展 v形成牛轭湖形成牛轭湖 图图3-3 河曲发展河曲发展 形成牛轭湖形成牛轭湖 v二、河流的搬运作用二、河流的搬运作用 v 河流将其携带的物质向下游方向搬运的过程，河流将其携带的物质向下游方向搬运的过程， 称为河流的搬运作用。称为河流的搬运作用。 v 河水搬运物质能力的大小，主要取决于河水的河水搬运物质能力的大小，主要取决于河水的 流量和流速。流量和流速。 v三、河流的沉积作用三、河流的沉积作用 v 河流在河床坡降平缓地带及河口附近，河水的河流在河床坡降平缓地带及河口附近，河水的 流速变缓，水流所搬运的物质在重力作用下，逐流速变缓，水流
14、所搬运的物质在重力作用下，逐 渐沉积下来，这种沉积过程称河流的沉积作用。渐沉积下来，这种沉积过程称河流的沉积作用。 所沉积的物质称冲积物（层）。所沉积的物质称冲积物（层）。 v 河流搬运物质的颗粒大小和重量，严格受流速河流搬运物质的颗粒大小和重量，严格受流速 控制。控制。 v 当流速逐渐减缓时被搬运的物质就按颗粒大小当流速逐渐减缓时被搬运的物质就按颗粒大小 和比重，依次从大到小、从重到轻沉积下来，因和比重，依次从大到小、从重到轻沉积下来，因 此冲积层的物质具明显的分选现象。此冲积层的物质具明显的分选现象。 v 上游及中游沉积物质多为大块石、卵石、砾石上游及中游沉积物质多为大块石、卵石、砾石 及
15、粗沙等，下游沉积的物质多为中、细沙、粘土及粗沙等，下游沉积的物质多为中、细沙、粘土 等。等。 v 河流在搬运过程中，碎屑物质相互碰撞摩擦，河流在搬运过程中，碎屑物质相互碰撞摩擦， 棱角磨损，形状变圆，所以冲积层的颗粒磨圆度棱角磨损，形状变圆，所以冲积层的颗粒磨圆度 较好，多具层理，并时有尖灭、透镜体等产状较好，多具层理，并时有尖灭、透镜体等产状 四、河流阶地四、河流阶地 v河谷两岸由流水作用所形成的狭长而平坦的阶梯平台，称河谷两岸由流水作用所形成的狭长而平坦的阶梯平台，称 河流阶地。河流阶地。 v 它是河流侵蚀、沉积和地壳升降等作用的共同产物。它是河流侵蚀、沉积和地壳升降等作用的共同产物。 v
16、 当地壳处于相对稳定的时期，河流的侧向侵蚀和沉当地壳处于相对稳定的时期，河流的侧向侵蚀和沉 积作用显著，塑造了宽阔的河床和河漫滩。然后地壳上升，积作用显著，塑造了宽阔的河床和河漫滩。然后地壳上升， 河流垂直侵蚀作用加强，使河床下切，将原先的河漫滩抬河流垂直侵蚀作用加强，使河床下切，将原先的河漫滩抬 高，形成阶地。高，形成阶地。 v 若上述作用反复交替进行，则老的河漫滩位置不断若上述作用反复交替进行，则老的河漫滩位置不断 抬高，新的阶地和河漫滩相继形成。抬高，新的阶地和河漫滩相继形成。 v 因此，多次地壳运动将出现多级阶地。因此，多次地壳运动将出现多级阶地。 v河流阶地主要可分三种类型：河流阶地
17、主要可分三种类型： v 1、侵蚀阶地、侵蚀阶地 v 侵蚀阶地特点是阶地面由裸露基岩组成，有时阶地面上侵蚀阶地特点是阶地面由裸露基岩组成，有时阶地面上 可见很薄的沉积物。可见很薄的沉积物。 v 侵蚀阶地只分布在山区河谷。侵蚀阶地只分布在山区河谷。 v 它作为厂房地基或者桥梁和水坝接头是有利的。它作为厂房地基或者桥梁和水坝接头是有利的。 2、基座阶地、基座阶地 基座阶地基座阶地由两层不同物质组成，由冲积物组成覆盖层，基岩为其底座 它的形成反映河流垂直侵蚀作用的深度已超过原来谷底冲积层厚度，切人基 岩。基座阶地在河流中比较常见。 图图3-4 河流阶地类型示意图河流阶地类型示意图 （a）侵蚀阶地）侵蚀
18、阶地 (b) 基座阶地基座阶地 (c) 上迭阶地上迭阶地 (d) 内迭阶地内迭阶地 v3、堆积阶地、堆积阶地 v 阶地的特点是沉积物很厚，基岩不出露，主要分布在河阶地的特点是沉积物很厚，基岩不出露，主要分布在河 流的中下游地流的中下游地 区。区。 v 它的形成反映河流下蚀深度均未超过原来谷底的冲积层，它的形成反映河流下蚀深度均未超过原来谷底的冲积层， 根据下蚀深度不同，堆积阶地又可分为上迭阶地和内迭阶根据下蚀深度不同，堆积阶地又可分为上迭阶地和内迭阶 地地 图图34（c）、（）、（d） v 上迭阶地的形成是由于河流下蚀深度和侧蚀宽度逐次减上迭阶地的形成是由于河流下蚀深度和侧蚀宽度逐次减 小，堆
19、积作用规模也逐次减小。小，堆积作用规模也逐次减小。 v 说明每一次地壳运动规模在逐渐减小，河流下蚀均未到说明每一次地壳运动规模在逐渐减小，河流下蚀均未到 达基岩。达基岩。 v 内选阶地的特点是每次下蚀深度与前次相同，将后期阶内选阶地的特点是每次下蚀深度与前次相同，将后期阶 地套置在先成阶地内。地套置在先成阶地内。 v 说明每次地壳运动规模大致相等。说明每次地壳运动规模大致相等。 v五、河流侵蚀、淤积作用的防治五、河流侵蚀、淤积作用的防治 v 对于河流侧向侵蚀及因河道局部冲刷而造成的坍岸等对于河流侧向侵蚀及因河道局部冲刷而造成的坍岸等 灾害，一般采用护岸工程或使主流线偏离被冲刷地段等防灾害，一般
20、采用护岸工程或使主流线偏离被冲刷地段等防 治措施。治措施。 v 1、 护岸工程护岸工程 v （1）直接加固岸坡）直接加固岸坡 常在岸坡或浅滩地段植树、种草。常在岸坡或浅滩地段植树、种草。 v （2）护岸：有抛石护岸和砌石护岸两种。）护岸：有抛石护岸和砌石护岸两种。 v 即在岸坡砌筑石块（或抛石），以消减水流能量，保护即在岸坡砌筑石块（或抛石），以消减水流能量，保护 岸坡不受水流直接冲刷。岸坡不受水流直接冲刷。 v石块的大小，应以不致被河水冲走为原则。石块的大小，应以不致被河水冲走为原则。 抛石体的水下边坡一般不宜超过抛石体的水下边坡一般不宜超过1：1，当流速较大时，可放缓至，当流速较大时，可放
21、缓至1： 3。石块应选择未风化、耐磨、遇水不崩解的岩石。石块应选择未风化、耐磨、遇水不崩解的岩石。 v 抛石层下应有垫层。抛石层下应有垫层。 v2、约束水流、约束水流 v顺坝和丁坝顺坝和丁坝 v 顺坝又称导流坝，丁坝又称半堤横坝。顺坝又称导流坝，丁坝又称半堤横坝。 v 常将丁坝和顺坝布置在凹岸以约束水流，使主流线偏离常将丁坝和顺坝布置在凹岸以约束水流，使主流线偏离 受冲刷的凹岸。受冲刷的凹岸。 v 丁坝常斜向下游，夹角为丁坝常斜向下游，夹角为6070，它可使水流冲刷强，它可使水流冲刷强 度降低度降低1015(图图5） v约束水流、防止淤积约束水流、防止淤积 v 束窄河道、封闭支流、截直河道、减
22、少河道的输砂率等束窄河道、封闭支流、截直河道、减少河道的输砂率等 均可起到防止淤积的作用。均可起到防止淤积的作用。 v 常采用顺坝、丁坝或二者组合使河道增加比降和冲刷力，常采用顺坝、丁坝或二者组合使河道增加比降和冲刷力， 达到防止淤积的目的。达到防止淤积的目的。 v第第3节节 岩溶岩溶 v 岩溶是指可溶性岩层（主要是石灰岩、白云岩溶是指可溶性岩层（主要是石灰岩、白云 岩及其他可溶性盐类岩石）分布地区，岩石长期岩及其他可溶性盐类岩石）分布地区，岩石长期 受水的淋漓、冲刷、溶蚀等地质作用而形成的一受水的淋漓、冲刷、溶蚀等地质作用而形成的一 些独特的地貌景观些独特的地貌景观 v 如：溶洞、落水洞、溶
23、沟、石林、石笋、钟如：溶洞、落水洞、溶沟、石林、石笋、钟 乳石、暗河等。乳石、暗河等。 v 岩溶现象主要发育在碳酸盐类岩石分布地区，岩溶现象主要发育在碳酸盐类岩石分布地区， 尤以南斯拉夫北部的喀斯特高原，为早期典型，尤以南斯拉夫北部的喀斯特高原，为早期典型， 因而国际上称喀斯特。因而国际上称喀斯特。 石芽 落水洞 峰林平原峰林平原 石林石林 钟乳石钟乳石(Stalagmites) 和石笋和石笋(Stalactites) 贵州省级风景名胜区九洞天（六仲河）贵州省级风景名胜区九洞天（六仲河） 地下 暗河 一、岩溶的形成条件一、岩溶的形成条件 岩溶的发生与发展，受多种因素的影响。岩溶的发生与发展，受
24、多种因素的影响。 总的来说，岩溶发育的基本条件有：总的来说，岩溶发育的基本条件有： 岩石的可溶性和透水性，水的溶蚀性和流动性岩石的可溶性和透水性，水的溶蚀性和流动性 前者是产生的内在因素，后者是岩溶发生的外部动力前者是产生的内在因素，后者是岩溶发生的外部动力 1、岩石的可溶性、岩石的可溶性 岩溶的发育必须有可溶性岩石的存在。岩溶的发育必须有可溶性岩石的存在。 根据岩石的溶解度，能造成岩溶的岩石可分三大组根据岩石的溶解度，能造成岩溶的岩石可分三大组 碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩和泥灰岩碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩和泥灰岩 硫酸岩类岩石，如石膏和硬石膏硫酸岩类岩石，如石膏和硬石膏 卤素岩，如岩
25、盐卤素岩，如岩盐 2、岩石的透水性、岩石的透水性 岩溶要发展，岩石必须具有岩溶要发展，岩石必须具有透水性透水性。 一般在断层破碎带、裂隙密集带和褶皱轴部附近，因为岩石裂隙一般在断层破碎带、裂隙密集带和褶皱轴部附近，因为岩石裂隙 发育且连通性好，有利于地下水的运动，从而促进了岩溶的发育，发育且连通性好，有利于地下水的运动，从而促进了岩溶的发育， 并且往往沿此方向发育着溶洞、地下河等。并且往往沿此方向发育着溶洞、地下河等。 另外，在地表附近，由于风化裂隙增多，所以岩溶一般比深部发另外，在地表附近，由于风化裂隙增多，所以岩溶一般比深部发 育。育。 3、水的溶蚀性、水的溶蚀性 水对碳酸盐类岩石的溶解能
26、力，主要取决于水中侵蚀性水对碳酸盐类岩石的溶解能力，主要取决于水中侵蚀性CO2的的 含量。含量。 水中侵蚀性水中侵蚀性CO2的含量越多，水的溶蚀能力也越强。的含量越多，水的溶蚀能力也越强。 4、水的流动性、水的流动性 水的流动性水的流动性反映了水在可溶岩层中的循环交替程度。反映了水在可溶岩层中的循环交替程度。 只有水循环交替条件好，水的流动速度快，才能将溶解物质带走，只有水循环交替条件好，水的流动速度快，才能将溶解物质带走， 同时又促使含有大量同时又促使含有大量CO2的水，源源不断地得到补充，则岩溶发育的水，源源不断地得到补充，则岩溶发育 速度就快速度就快 反之，岩溶发育就慢，甚至处于停滞状态
27、。反之，岩溶发育就慢，甚至处于停滞状态。 二、岩溶的分布规律二、岩溶的分布规律 1、岩溶发育的垂直分带性、岩溶发育的垂直分带性 在岩溶地区地下水流动具有垂直分带现象，因而所形成的岩在岩溶地区地下水流动具有垂直分带现象，因而所形成的岩 溶也带有垂直分带的特征（图溶也带有垂直分带的特征（图8）。）。 垂直循环带，或称包气带垂直循环带，或称包气带 季节循环带或称过渡带季节循环带或称过渡带 水平循环带或称饱水带水平循环带或称饱水带 深部循环带深部循环带 2、岩溶分布的成层性、岩溶分布的成层性 在地壳运动相对稳定时期，岩溶地区在垂直剖面上形成了在地壳运动相对稳定时期，岩溶地区在垂直剖面上形成了 上述岩溶
28、发育的上述岩溶发育的4个带，之后若地壳上升，地表河流下切，地个带，之后若地壳上升，地表河流下切，地 下水位随之下降，原来处于季节循环带的部位就变为了垂直循下水位随之下降，原来处于季节循环带的部位就变为了垂直循 环带，原来的水平循环带相应变为季节循环带，并依此类推。环带，原来的水平循环带相应变为季节循环带，并依此类推。 当地壳再处于稳定时期时，原来的季节循环带所形成的当地壳再处于稳定时期时，原来的季节循环带所形成的 岩溶洞层位置已抬高。在其下部，新的季节循环带将会形成新岩溶洞层位置已抬高。在其下部，新的季节循环带将会形成新 的岩溶洞层，因而使岩溶的发育出现成层性。的岩溶洞层，因而使岩溶的发育出现
29、成层性。 图图8 岩溶水的垂直分带岩溶水的垂直分带 垂直循环带；垂直循环带；季节循环带；季节循环带；水平循环带；水平循环带；深部循环带深部循环带 v3、岩溶分布的不均匀性、岩溶分布的不均匀性 v (1) 岩溶发育受岩性控制，一般情况下，质纯、层厚的岩溶发育受岩性控制，一般情况下，质纯、层厚的 石灰岩中，岩溶最为发育，形态齐全，规模较大，含泥质石灰岩中，岩溶最为发育，形态齐全，规模较大，含泥质 或其他杂质的岩层，岩溶发育较弱或其他杂质的岩层，岩溶发育较弱 v (2) 岩溶发育受地质构造条件控制。岩溶发育受地质构造条件控制。 v 岩溶常沿着区域构造线方向（如裂隙、断层走向及褶岩溶常沿着区域构造线方
30、向（如裂隙、断层走向及褶 皱轴部）呈带状分布，多形成溶蚀洼地、落水洞、较大的皱轴部）呈带状分布，多形成溶蚀洼地、落水洞、较大的 溶洞及地下河等。溶洞及地下河等。 v三、岩溶区的主要工程地质问题三、岩溶区的主要工程地质问题 v 碳酸盐类岩石在我国分布广泛，仅地表出露的面积就有 130万km2，约占全国面积的12.5，尤其广西、贵州、 滇东、湘西、鄂西、川东等地较为集中. v由于岩溶的发育致使建筑物场地和地基的工程地质条 件大为恶化，因此在岩溶地区修建各类建筑物时必须对岩 溶进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种 工程地质问题。 v归纳起来，岩溶区的工程地质问题主要有以下两类。 v1.
31、渗漏和突水问题渗漏和突水问题 v由于岩溶地区的岩体中有许多溶隙、溶洞、漏斗，若库、 坝址选择不当或未能采取可靠的防渗措施，轻则降低水库 效益，成为病险库，遗留后患； v重则水库不能蓄水，或工程处理费用过高，在经济上造 成不合理。在基坑开挖和隧洞施工中，岩溶水可能突然大 量涌出，给施工带来困难。 v2、 地基稳定性及塌陷问题地基稳定性及塌陷问题 v 坝基或其它建筑物地基中若有岩溶洞穴，将大大降低地 基岩体的承载力，容易引起洞穴顶塌陷，使建筑物遭受破 坏。 v同时，岩溶地区的土层特点是厚度变化大，孔隙比高， 因此，地基很容易产生不均匀沉降，从而导致建筑物倾斜 甚至破坏。 v在岩溶地区工程设计前，必
32、须充分细致地进行工程地质 勘察工作，搞清建筑地区岩溶的分布和发育规律，正确评 价它对工程的影响和危害 v四、岩溶与土洞地基的防治四、岩溶与土洞地基的防治 v 挖填：挖除溶洞或土洞中的软弱充填物，回填以碎石， 块石或混凝土等，并分层夯实，以达到改良地基的效果。 v跨盖：采用长梁式基础或刚性大平板等。 v灌注：水泥或水泥粘土混合灌浆于岩溶裂隙中，灌满和 密实。 v排导：水的活动可使洞壁和洞顶溶蚀，冲刷或潜蚀，造 成裂隙和洞体扩大，或洞顶坍塌。应防止水下渗，采用截 排水措施，将水引导至他处排泄。 v打桩：桩基处理，混凝土桩，木桩，砂桩等。提高支承 能力，并挤压挤紧土层和改变地下水渗流条件。 斜坡斜坡
33、在一定的自然条件和重力作用下，常使在其上的部分岩体发生变形在一定的自然条件和重力作用下，常使在其上的部分岩体发生变形 和破坏，给各种建筑物（如水坝、隧洞、渠道、铁路、公路等）的建造和使和破坏，给各种建筑物（如水坝、隧洞、渠道、铁路、公路等）的建造和使 用带来极大的困难和危害，有时甚至造成巨大的灾难。用带来极大的困难和危害，有时甚至造成巨大的灾难。 如意大利的瓦依昂拱坝，在如意大利的瓦依昂拱坝，在1963年年10月月9日晚，由于库区左岸突然整体日晚，由于库区左岸突然整体 下滑，形成体积达下滑，形成体积达2.4亿亿m3，下滑速度高达，下滑速度高达 28m/s/s的滑坡体。的滑坡体。 将坝前将坝前1
34、.8km1.8km长的一段水库填满，掀起波浪高达长的一段水库填满，掀起波浪高达70m，冲毁下游一个村，冲毁下游一个村 庄，约有庄，约有2400余人死亡。因此，边坡稳定性的研究在工程建设中是非常必要余人死亡。因此，边坡稳定性的研究在工程建设中是非常必要 的。的。 第第4节节 与斜坡岩体稳定有关的地质作用与斜坡岩体稳定有关的地质作用 山坡上方有崩落和滑动危险的巨石山坡上方有崩落和滑动危险的巨石 v一、斜坡的破坏类型一、斜坡的破坏类型 v斜坡岩体失稳破坏的类型主要有蠕变、剥落、崩塌和滑坡。斜坡岩体失稳破坏的类型主要有蠕变、剥落、崩塌和滑坡。 v1、蠕变、蠕变 v斜坡上挤压紧密的岩石，在重力作用下发生
35、长期缓慢变形及松动的现斜坡上挤压紧密的岩石，在重力作用下发生长期缓慢变形及松动的现 象，称蠕变。象，称蠕变。 v 2、剥落、剥落 v 斜坡上的表层岩石，由于长期的物理风化作用而破碎成细小的岩片、斜坡上的表层岩石，由于长期的物理风化作用而破碎成细小的岩片、 岩屑，在重力作用下向坡下坠落和滚动的现象，称剥落。岩屑，在重力作用下向坡下坠落和滚动的现象，称剥落。 v 3、崩塌、崩塌 v在斜坡的陡峻地段，大块岩体在重力作用下，突然迅速倾倒崩落，沿在斜坡的陡峻地段，大块岩体在重力作用下，突然迅速倾倒崩落，沿 山坡翻滚撞击而坠落坡下的破坏现象，称崩塌。山坡翻滚撞击而坠落坡下的破坏现象，称崩塌。 v 4、滑坡
36、、滑坡 v斜坡上的岩体，在重力作用下，沿斜坡内一个或几个滑动面整体向下斜坡上的岩体，在重力作用下，沿斜坡内一个或几个滑动面整体向下 滑动的现象，称滑坡。大的滑坡规模可达几千立方米，甚至数亿立方滑动的现象，称滑坡。大的滑坡规模可达几千立方米，甚至数亿立方 米，常掩埋村镇，中断堵塞交通，给工程带来重大危害。米，常掩埋村镇，中断堵塞交通，给工程带来重大危害。 图图3-3-9 崩塌示意图崩塌示意图 1 崩塌体；崩塌体；2堆积块石；堆积块石；3被裂隙切割的斜坡基岩被裂隙切割的斜坡基岩 v滑坡的组成及类型滑坡的组成及类型 v一般滑坡由以下几部分组成（图一般滑坡由以下几部分组成（图10） v滑坡体滑坡体 v
37、 与原岩分离并向下滑动的岩、土体称滑坡体。与原岩分离并向下滑动的岩、土体称滑坡体。 v 滑坡体前缘伸出部分称滑坡舌；滑坡体前缘伸出部分称滑坡舌； v 因受推移挤压滑坡体前缘可隆起成鼓丘和鼓张裂隙因受推移挤压滑坡体前缘可隆起成鼓丘和鼓张裂隙 v 滑坡体的后缘因受张力而产生拉张裂隙滑坡体的后缘因受张力而产生拉张裂隙 v 在滑坡体的两侧还可产生剪切裂隙在滑坡体的两侧还可产生剪切裂隙 v 滑坡体上常可见到树木倾斜倒歪的醉汉林和马刀树滑坡体上常可见到树木倾斜倒歪的醉汉林和马刀树 v 滑坡床滑坡床 v 指在滑动面之下未滑动的稳定岩体。指在滑动面之下未滑动的稳定岩体。 图图3-3-10 滑坡要素及滑坡形态特
38、征示意图滑坡要素及滑坡形态特征示意图 1滑坡体；滑坡体；2滑坡周界；滑坡周界；3破裂壁；破裂壁；4滑坡台阶；滑坡台阶；5滑动面；滑动面；6滑动带；滑动带；7 滑坡舌；滑坡舌；8滑动鼓丘；滑动鼓丘；9滑动轴；滑动轴；10破裂缘；破裂缘；11封闭洼地；封闭洼地；12拉张裂隙；拉张裂隙； 13剪切裂隙；剪切裂隙；14扇形裂隙；扇形裂隙；15鼓张裂隙；鼓张裂隙；16滑坡床滑坡床 v滑动面滑动面 v 指滑坡体与滑坡床之间的分界面，一个滑坡可有一个指滑坡体与滑坡床之间的分界面，一个滑坡可有一个 或数个滑动面，滑动面的形状有直线、折线或圆弧等。或数个滑动面，滑动面的形状有直线、折线或圆弧等。 v滑坡壁、滑坡
39、台阶、滑坡洼地。滑坡壁、滑坡台阶、滑坡洼地。 v 滑坡体下滑后，其后缘的滑动面在地表出现陡壁，称滑坡体下滑后，其后缘的滑动面在地表出现陡壁，称 滑坡壁。滑坡壁。 v 由于滑坡体上各段的滑动速度不同或由于几个滑动面由于滑坡体上各段的滑动速度不同或由于几个滑动面 滑动的时间不同，可在滑坡体中出现阶梯状地面，称滑坡滑动的时间不同，可在滑坡体中出现阶梯状地面，称滑坡 台阶。台阶。 v 由于滑坡体的滑落，在滑坡台阶后部形成半圆形凹地，由于滑坡体的滑落，在滑坡台阶后部形成半圆形凹地， 称滑坡洼地，有时可积水形成滑坡泉或滑坡湖称滑坡洼地，有时可积水形成滑坡泉或滑坡湖 v滑坡的类型滑坡的类型 v 滑坡按其物质
40、组成可分为土层滑坡和岩层滑坡。滑坡按其物质组成可分为土层滑坡和岩层滑坡。 v 按滑动面和层面关系，可分为均质滑坡、顺层滑坡和切层按滑动面和层面关系，可分为均质滑坡、顺层滑坡和切层 滑坡滑坡 均质滑坡均质滑坡 发生于均质岩层，如粘土、黄土、强风化的岩浆岩中的滑坡图发生于均质岩层，如粘土、黄土、强风化的岩浆岩中的滑坡图3-3-11（a）。 顺层滑坡顺层滑坡 滑动面为岩层层面或不整合面的滑坡图滑动面为岩层层面或不整合面的滑坡图3-3-11（b）。 切层滑坡切层滑坡 滑动面切割多层岩层层面的滑坡图滑动面切割多层岩层层面的滑坡图3-3-11（c）。 v二、影响斜坡稳定的主要因素二、影响斜坡稳定的主要因素
41、 v1、地形地貌、地形地貌 v 一般深切的峡谷，陡峭的岸坡地形容易发生边坡变形和一般深切的峡谷，陡峭的岸坡地形容易发生边坡变形和 破坏。破坏。 v 例如我国西南山区沿金沙江、雅砻江及其支流等河谷地例如我国西南山区沿金沙江、雅砻江及其支流等河谷地 区边坡岩体松动破裂、蠕动、崩塌、滑坡等现象十分普遍。区边坡岩体松动破裂、蠕动、崩塌、滑坡等现象十分普遍。 v 通常地形坡度越陡、坡高越大，对边坡稳定越不利。通常地形坡度越陡、坡高越大，对边坡稳定越不利。 v2、岩石（土）性质、岩石（土）性质 v 岩性直接影响斜坡岩体的稳定性及其变形破坏形式。岩性直接影响斜坡岩体的稳定性及其变形破坏形式。 v 由坚硬块状
42、及厚层状岩石（如花岗岩、石英岩、石灰岩由坚硬块状及厚层状岩石（如花岗岩、石英岩、石灰岩 等）构成的斜坡，一般稳定性程度较高，变形破坏形式以等）构成的斜坡，一般稳定性程度较高，变形破坏形式以 崩塌为主；崩塌为主； v 由软弱岩石（如页岩、泥岩、片岩、千枚岩、板岩及火由软弱岩石（如页岩、泥岩、片岩、千枚岩、板岩及火 山凝灰岩等）构成的斜坡，岩层易风化且抗剪强度低，在山凝灰岩等）构成的斜坡，岩层易风化且抗剪强度低，在 产状较陡地段，易产生蠕动变形现象；产状较陡地段，易产生蠕动变形现象； v 当岩层层面（或片理面、裂隙面等）倾向与坡面坡向一当岩层层面（或片理面、裂隙面等）倾向与坡面坡向一 致，岩层倾角
43、小于坡角且在坡面出露时，极易形成顺层滑致，岩层倾角小于坡角且在坡面出露时，极易形成顺层滑 坡。坡。 v3、地质构造、地质构造 v 地质构造包括褶皱、断裂构造及新构造运动特征地质构造包括褶皱、断裂构造及新构造运动特征 v 在褶皱、断裂发育地区，岩层倾角较陡，节理、断层纵在褶皱、断裂发育地区，岩层倾角较陡，节理、断层纵 横交错，是产生崩塌、滑坡的有利因素。横交错，是产生崩塌、滑坡的有利因素。 v 在新构造运动强烈上升区，由于侵蚀切割，往往形成高在新构造运动强烈上升区，由于侵蚀切割，往往形成高 山峡谷地形，斜坡岩体中广泛发育有各种变形和破坏现象。山峡谷地形，斜坡岩体中广泛发育有各种变形和破坏现象。
44、v4、水的作用、水的作用 v 地面水的侵蚀冲刷作用，可改变斜坡外形，造成坡脚掏地面水的侵蚀冲刷作用，可改变斜坡外形，造成坡脚掏 空，影响斜坡岩体的稳定性。空，影响斜坡岩体的稳定性。 v 如河岸发生的塌岸和滑坡多在受流水侵蚀的岸边。如河岸发生的塌岸和滑坡多在受流水侵蚀的岸边。 v 地面水的入渗和地下水的渗流，对斜坡岩体的稳定性影地面水的入渗和地下水的渗流，对斜坡岩体的稳定性影 响很大。响很大。 v 地下水不仅增加了斜坡岩体的重量，产生了静水压力和地下水不仅增加了斜坡岩体的重量，产生了静水压力和 渗透压力，还使渗流面上的物质软化或泥化，降低了其抗渗透压力，还使渗流面上的物质软化或泥化，降低了其抗
45、剪强度，导致岩体变形或滑动破坏剪强度，导致岩体变形或滑动破坏 v5、岩石的风化作用、岩石的风化作用 v 风化作用会对斜坡岩体稳定产生较大影响。风化作用会对斜坡岩体稳定产生较大影响。 v 如物理风化作用使边坡岩体产生裂隙、粘聚力遭到破坏，如物理风化作用使边坡岩体产生裂隙、粘聚力遭到破坏， 促使边坡变形破坏；促使边坡变形破坏； v 生物风化作用使边坡岩体遭受机械破坏（如裂隙中树根生物风化作用使边坡岩体遭受机械破坏（如裂隙中树根 生长促发边坡岩体崩塌），或岩体被分解腐蚀而破坏。生长促发边坡岩体崩塌），或岩体被分解腐蚀而破坏。 v 岩体风化程度不同，边坡的稳定性差异也很大，如微风岩体风化程度不同，边坡
46、的稳定性差异也很大，如微风 化岩石，常可保持较陡的自然边坡，而强风化及全风化岩化岩石，常可保持较陡的自然边坡，而强风化及全风化岩 石，难以保持较陡的边坡，常需处理。石，难以保持较陡的边坡，常需处理。 v6、地震、地震 v 发生地震时，地震波引起的地震力是推动边坡滑移的重发生地震时，地震波引起的地震力是推动边坡滑移的重 要因素。要因素。 v 此外，在地震的作用下可使边坡岩体的结构发生破坏，此外，在地震的作用下可使边坡岩体的结构发生破坏， 出现新的结构面或使原有结构面张裂松弛，在地震力的反出现新的结构面或使原有结构面张裂松弛，在地震力的反 复作用下，边坡岩体易沿结构面发生位移变形，直至破坏。复作用
47、下，边坡岩体易沿结构面发生位移变形，直至破坏。 v在砂土边坡中，易形成振动液化，边坡失稳在砂土边坡中，易形成振动液化，边坡失稳 v7、人为因素、人为因素 v 人类活动对边坡稳定性的影响越来越严重，主要表现在人类活动对边坡稳定性的影响越来越严重，主要表现在 人类修建各种工程建筑使边坡岩体承受工程荷载作用，在人类修建各种工程建筑使边坡岩体承受工程荷载作用，在 这些荷载作用下边坡会变形破坏这些荷载作用下边坡会变形破坏 v 例如边坡坡肩附近修建大型工程建筑或废弃的土石堆积，例如边坡坡肩附近修建大型工程建筑或废弃的土石堆积， 使坡顶超载而导致边坡变形或破坏等。使坡顶超载而导致边坡变形或破坏等。 v 又如
48、，人工开挖边坡，从底部向上开挖，会引起边坡失又如，人工开挖边坡，从底部向上开挖，会引起边坡失 稳，造成人身事故。稳，造成人身事故。 v 还有不合理的爆破工程，也会导致岩体松动，边坡失稳，还有不合理的爆破工程，也会导致岩体松动，边坡失稳， 这些在施工中应特别注意。这些在施工中应特别注意。 三、斜坡变形破坏的防治三、斜坡变形破坏的防治 v1、防治原则、防治原则 防治原则应以防为主，及时治理，并根据工程的重要性制防治原则应以防为主，及时治理，并根据工程的重要性制 订具体整治方案。订具体整治方案。 v 以防为主就是要尽量做到防患于未然以防为主就是要尽量做到防患于未然 正确选择建筑物场地，合理制订人工边
49、坡的布置和开挖方正确选择建筑物场地，合理制订人工边坡的布置和开挖方 案。案。 查清可能导致天然斜坡或人工边坡稳定性下降的因素，事查清可能导致天然斜坡或人工边坡稳定性下降的因素，事 前采取必要措施消除或改变这些因素，并力图变不利因素为有前采取必要措施消除或改变这些因素，并力图变不利因素为有 利因素，以保证斜坡的稳定性，甚至向提高稳定性的方向发展。利因素，以保证斜坡的稳定性，甚至向提高稳定性的方向发展。 v 及时治理就是要针对斜坡已出现的变形破坏情况，及时采取及时治理就是要针对斜坡已出现的变形破坏情况，及时采取 必要的增强稳定性的措施必要的增强稳定性的措施 由于水是能诱发滑坡或在滑坡发生后使它加剧
50、的主要原因，由于水是能诱发滑坡或在滑坡发生后使它加剧的主要原因， 因此在滑坡出现的初期阶段，常用的快速治理措施有：因此在滑坡出现的初期阶段，常用的快速治理措施有： v截断和排出所有流入滑坡范围内的地表水。截断和排出所有流入滑坡范围内的地表水。 v抽出所有在滑坡范围内的井里的地下水和排去所有积水洼地里的水。抽出所有在滑坡范围内的井里的地下水和排去所有积水洼地里的水。 v填塞和夯实所有的裂缝，防止表面水渗入。填塞和夯实所有的裂缝，防止表面水渗入。 考虑工程的重要性是制订整治方案必须遵守的经济原则考虑工程的重要性是制订整治方案必须遵守的经济原则 对于那些威胁到重大永久性工程安全的斜坡变形和破坏，应采
51、取较全面对于那些威胁到重大永久性工程安全的斜坡变形和破坏，应采取较全面 的整治措施，以保证斜坡具有较高的安全系数；的整治措施，以保证斜坡具有较高的安全系数； 对于一般性工程或临时工程，则可采取较简易的防治措施。对于一般性工程或临时工程，则可采取较简易的防治措施。 2、处理、处理措施措施 防渗与排水防渗与排水 排水包括排水包括排除地表水排除地表水和和地下水地下水。 这种方法效果良好，因此，目前整治不稳定边坡措施中普遍使用。这种方法效果良好，因此，目前整治不稳定边坡措施中普遍使用。 首先首先要拦截流入不稳定边坡区的地表水（包括泉水、雨水），一般在不要拦截流入不稳定边坡区的地表水（包括泉水、雨水），
52、一般在不 稳定边坡（如滑坡区）外围设置环形排水沟槽，将地表水排走。稳定边坡（如滑坡区）外围设置环形排水沟槽，将地表水排走。（图（图12） 疏导地下水，一般采用排水廊道和钻孔排水方法降低地下水位或排走已渗疏导地下水，一般采用排水廊道和钻孔排水方法降低地下水位或排走已渗 入坡体内的水入坡体内的水（图（图3-3-13）。 图图3-3-12 排水沟示意图排水沟示意图 图图3-13 排水廊道示意图排水廊道示意图 v削坡、减重、反压削坡、减重、反压 v这种方法主要是将较陡的边坡减缓或将其上部岩体削去一部分（图这种方法主要是将较陡的边坡减缓或将其上部岩体削去一部分（图3-14），）， 并把削减下来的土石堆于滑体前缘的阻滑部位，使之起到降低下滑力，又增并把削减下来的土石堆于滑体前缘的阻滑部位，使之起到降低下滑力，又增 加抗滑力，以增加边坡稳定性的目的。加抗滑力，以增加边坡稳定性的目的。 图图3-14 削坡处理示意图削坡处理示意图 修建支挡建筑物修建支挡建筑物 这种措施，主要是在不稳定边坡岩体下部修建挡土墙或支撑墙，靠挡这种措施，主要是在不稳定边坡岩体下部修建挡土墙或支撑墙，靠挡 墙本身的重量支撑滑移体的剩余下滑力（墙本身的重量支撑滑移体的剩余下滑力（
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