第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
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第四章第四纪沉积层的形成及其工程地质特征【教学基本要求】1. 理解风化作用的类型 ; 岩石风化程度的划分及风化的产物。
2. 理解地表流水的地质作用及坡积、洪积、冲积层。
3. 理解海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 了解湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
5. 知道冰川的地质作用及冰渍层。
6. 知道风的地质作用及风积层。
【学习重点】1.风化作用及残积层。
2. 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土。
3. 海洋的地质作用及海相沉积层。
4. 湖泊的地质作用及湖沼沉积层。
【内容提要及学习指导】4.1 风化作用及残积层第四纪是地质年代中新近的一个纪。
第四纪沉积物是由地壳的岩石风化后,经风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏,搬运和堆积而成的近代沉积物。
其沉积历史不长,是一种松散的沉积物。
在大气、水和生物活动等因素影响下,地表或接近地表的岩石,发生物理的和化学的变化,致使岩体崩解、剥落、破碎,变成松散的碎屑性物质,这种作用称为风化作用。
风化作用在地表最为明显。
风化后的岩石改变了原有的物理力学性能,强度大大降低,变形增加,直接影响作为建筑物地基的工程特性。
风化作用使岩石产生裂隙,破坏岩石的整体性,影响地基边坡的稳定性。
根据风化作用的性质及其影响因素,岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化。
昼夜和季节的温度变化是物理风化作用的主要因素。
化学风化是指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用。
这种作用不仅使岩石在块体大小上发生变化,更重要的是使岩石成分发生变化。
生物风化作用是指岩石在生物活动作用下所引起的破坏。
注意理解各种风化之间的联系与区别。
岩石风化后产生的碎屑物质,在被风和大气降水带走一部分后,残留在原地,这种残留在原地的碎屑物称为残积土。
残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的山区、丘陵及剥蚀平原。
残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗。
由于残积物是未经搬运的,颗粒不可能被磨圆或分选,一般不具层理,碎块呈棱角状,土质不均,具有较大孔隙,厚度在山坡顶部较薄,低洼处较厚。
1、残积物:①定义:岩石经风化后残留在原地的碎屑物②特征:不具层理;粒度和成分受气候条件和母岩岩性制;厚度往往与地形条件有关;表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低;残积物一般透水性强,一般无地下水。
③工程地质特性:残积物表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低;而其下部残积层常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充填的碎石土、砂砾土,其强度较高。
④不均匀沉降,土坡稳定性。
2、坡积物:①定义:风化碎屑物由雨水或雪水沿斜坡搬运,或由于本身重力作用,堆积在斜坡上或坡脚处而成②特征:碎屑物从上往下逐渐变细;分选性差,层理不明显;多由碎石和粘性土组成,其成分与下伏基岩无关,而与山坡上部基岩成分有关;厚度变化较大,在斜坡较陡较薄,坡脚地段较厚③工程地质特性:坡积层松散、富水,作为建筑物地基强度较低。
由于坡积物形成于山坡,常发生沿下卧基岩倾斜面滑动的现象。
作为建筑物地基,应注意不均匀沉降和稳定性问题。
3、洪积物:①定义:由暂时性洪流将山区或高地的大量风化碎屑物携带至沟口或平缓地带堆积而成。
②特性:具有一定程度的分选和磨圆;常具有较明显的层理以及夹层、透镜体等。
③工程地质特性:洪积扇一般可分为上中下三部分,它们具有不同的工程地质特征。
⑴上部:多以砾石、卵石为主要成分;强度高、压缩性小,可作为工业、民用建筑的良好地基。
孔隙大,透水性强,不易建坝。
⑵中部以砂土为主,下部以粘性土为主,一般都是良好地基。
4、冲积物:①定义:由长期的地表水流搬运,在河流阶地冲积平原、三角洲地带堆积而成。
②特性:冲积层分选性好,层理明显,磨圆度高,有良好的韵律性。
③工程地质特性:古河床冲积物的压缩性较低、强度较高,是良好的建筑地基。
现代河床冲积物密实度较差、透水性强,尤其不利于作为水工建筑物地基。
河漫滩及阶地冲积物一般都是较好的地基,但要注意其中的软弱夹层以及粉细砂的振动液化问题。
牛轭湖冲积物常是一些压缩性很高而承载力很低的软弱土层,不宜作为建筑物天然地基。
第四纪沉积物的基本特征第四纪沉积物是指地质年代为第四纪的沉积物,其时代范围为距今约250万年至现在。
第四纪沉积物具有以下的基本特征。
1. 厚度和广布性第四纪沉积物通常具有较大的厚度和广布性。
在全球范围内,第四纪沉积物几乎分布于所有大陆及其周边海域。
这是因为第四纪是全球气候剧烈波动的时期,气候变化导致了大规模的沉积物堆积。
2. 多样的岩性第四纪沉积物的岩性多样,包括粉砂、砂、砾石、泥、黏土等。
这是由于第四纪时期的气候变化和海平面变化导致了沉积物的多样性。
例如,冰川期间的冰川作用会产生大量的碎石和砾石沉积物,而间冰期和暖期的海平面上升会导致沉积物的粉砂和砂质成分增加。
3. 含有丰富的古生物化石第四纪沉积物中常含有丰富的古生物化石,这些化石记录了过去的生物演化和环境变化。
例如,在第四纪的海洋沉积物中可以找到各种贝类、藻类、浮游生物等化石,这些化石可以用来研究古海洋环境和气候变化。
4. 明显的层序特征第四纪沉积物往往具有明显的层序特征,即不同时期的沉积物形成了一系列层状结构。
这些层序特征可以用来划分地层和研究地质历史。
例如,沉积物中的层序特征可以用来确定冰川期和间冰期的时代,以及气候变化的周期性。
5. 高含水量和可压缩性第四纪沉积物具有高含水量和可压缩性的特点,这是由于其主要成分为粉砂、砂和泥等细颗粒物质。
这些细颗粒物质可以吸收大量的水分,导致沉积物具有较高的含水量。
同时,沉积物的可压缩性也较高,即当施加压力时,沉积物会发生较大的体积变化。
6. 地貌特征丰富多样第四纪沉积物形成的地貌特征丰富多样。
例如,冰川作用形成了冰川地貌,如冰川谷、冰川湖等;风力作用形成了风成地貌,如沙丘、沙漠等;水力作用形成了河流地貌,如河谷、河滩等。
这些地貌特征是第四纪沉积物的重要标志,可以用来研究古地理环境和古气候。
第四纪沉积物具有厚度和广布性、多样的岩性、含有丰富的古生物化石、明显的层序特征、高含水量和可压缩性以及丰富多样的地貌特征等基本特征。