地貌与冰川堆积地貌,
3) 风成地貌 以风的作用为地貌形成和发展的基本因素。它又可分为风蚀地貌和风积地貌。
4) 岩溶地貌 由地表水和地下水的溶蚀作用形成的地貌。 5) 重力地貌 以重力作用为地貌形成和发展的基本因素。 4. 按成因平原地貌可分为哪几种?它们的工程地质条件如何? 答:按成因,平原可分为构造平原、剥蚀平原和堆积平原。
构造平原可分为海成平原和大陆拗曲平原。海成平原上覆堆积物多为泥砂和淤泥,工程地质条件不良,并与下伏基岩一起略微向海洋方向倾斜。大陆拗曲平原岩层倾角较大,在平原表面留有凸状的起伏形态,其上覆堆积物多与下伏基岩有关。
由于基岩埋藏不深,所以构造平原的地下水一般埋藏较浅。在干旱或半干旱地区,若排水不畅,常易形成盐渍化。在多雨的冻土地区则常易造成道路的冻胀和翻浆。 剥蚀平原其特点是地形面与岩层面不一致,上覆堆积物很薄,基岩常裸露于地表;在低洼地段有时覆盖有厚度稍大的残积物、坡积物、洪积物等。剥蚀平原的工程地质条件一般较好。
堆积平原其特点是地形开阔平缓,起伏不大,往往分布有厚度很大的松散堆积物。按外力堆积作用的动力性质不同,堆积平原又可分为河流冲积平原、山前洪冲积平原、湖积平原、风积平原和冰碛平原,其中常见的是:(1)河流冲积平原,他地形开阔平坦,具有良好的工程地质条件,对道路选线也十分有利。但其下伏基岩埋藏一般很深,第四纪堆积物很厚,细颗粒多,地下水位浅,地基土的承载力较低。在冰冻潮湿地区,道路的冻胀翻浆问题比较突出,而低洼地面容易遭受洪水淹没。在道路勘测设计和路基、桥梁基础工程中,应注意选择较有利的工程地质条件,采取可靠的工程技术措施。(2)山前冲洪积平原:他的堆积物的岩性与山区岩层的分布有密切关系,其颗粒为砾石和砂,以至粉粒或黏粒。由于地下水埋藏较浅,常有地下水溢出,水文地质条件较差,往往对工程建设不利。(3)湖积平原:他的堆积物,由于是在静水条件下形成的,故淤泥和泥炭的含量较多,其总厚度一般也较大,其中往往夹有多层呈水平层理的薄层细砂或黏土,很少见到圆砾或卵石,且土颗粒由湖岸向湖心逐渐由粗变细。湖积平原地下水一般埋藏较浅。其沉积物由于富含淤泥和泥炭,常具可塑性和流动性,孔隙度大,压缩性高,承载力也很低。
5. 河谷地貌有哪些要素?
答:典型的河谷地貌,一般都具有(1)谷底,谷底上分布有河床及河漫滩。其中每年都能被洪水淹没的部分称为低河漫滩;仅为周期性多年一遇的最高洪水所淹没的部分称为高河漫滩。(2)谷坡,谷坡上部的转折处称为谷缘或谷肩,下部的转折处称为坡麓或坡脚。(3)阶地,阶地可能有多级,此时,从河漫滩向上依次称为Ⅰ级接地、Ⅱ级阶地、Ⅲ级阶地等。
6. 何谓河流阶地?它有哪些要素?它是如何形成的?按物质组成可划分为哪几种类型?
答:阶地是沿着谷坡走向呈条带状或断断续续分布的阶梯状平台每一级阶地都有阶地面、阶地斜坡、阶地前缘、阶地后缘和阶地陡坎等要素。
河流阶地是在地壳的构造运动与河流的侵蚀、堆积作用的综合作用下形成的。当河漫滩、河谷形成之后,由于地壳上升或侵蚀基准面相对下降,原来的河床或河漫滩遭受下切,而没有受到下切的部分就高出于洪水水位之上,变成阶地,于是河流又在新的平面上下切河床。此后,当地壳构造运动处于相对稳定期或下降期时,河流纵剖面坡度变小,流水动能减弱,河流下蚀作用变弱或停止,侧蚀和沉积作用增强,于是又重新扩宽河谷,塑造新
的河漫滩。在长期的地质历史过程中,若地壳发生多次升降运动,则引起河流侵蚀与堆积交替发生,从而在河谷中形成多级阶地。
一般可以将其分为下列三种主要类型:侵蚀阶地、侵蚀-堆积阶地、堆积阶地(他又分为上迭阶地和内迭阶地)。 四、论述题
1. 山坡和垭口各有哪些基本类型?它们和线路建设有何关系?
答:山坡的形状有直线形、凹形、凸形以及复合形等各种类型,这取决于新构造运动、岩性、岩体结构及坡面剥蚀和堆积的演化过程等因素。
1) 直线形坡 在野外见到的直线形山坡,一般可分为三种情况。第一种是山坡岩性单一,经长期的强烈冲刷剥蚀,形成纵向轮廓比较均匀的直线形山坡,这种山坡的稳定性一般较高。第二种是由单斜岩层构成的直线形山坡,其外形在山岭的两侧不对称,一侧坡度陡峻,另一侧则与岩层层面一致,坡度均匀平缓,从地形上看,有利于布设线路,但开挖路基后遇到的均为顺倾向边坡,在不利的岩性和水文地质条件下,很容易发生大规模的顺层滑坡,因此不宜深挖。第三种是由于山体岩性松软或岩体相当破碎,在气候干旱,物理风化强烈的条件下,经长期剥蚀碎落和坡面堆积而形成的直线形山坡,这种山坡稳定性最差,选作傍山线路的路基时,应注意避免挖方内侧的塌方和路基沿山坡的滑坍。 2) 凸形坡 这种山坡上缓下陡,从上而下坡度渐增,下部甚至呈直立状态,坡脚界限明显。这类山坡往往是由于新构造运动加速上升,河流强烈下切所造成。其稳定性主要决定于岩体结构,一旦发生山坡变形,则会形成大规模的崩塌。线路一般设于凸形坡上部的缓坡,但应注意考察岩体结构,避免因人工扰动和加速风化导致失去稳定。
3) 凹形坡 这种山坡上部陡,下部急剧变缓,坡脚界限很不明显。山坡的凹形曲线可能是新构造运动的减速上升所造成的,也可能是山坡上部的破坏作用与山麓风化产物的堆积作用相结合的结果。分布在松软岩层中的凹形山坡,许多都是在过去特定条件下由大规模的滑坡、崩塌等山坡变形现象所形成的,凹形坡面往往就是古滑坡的滑动面或崩塌体的依附面。地震后的地貌调查表明,凹形山坡在各种山坡地貌形态中是稳定性比较差的一种。在凹形坡的下部缓坡上,也可进行线路的布设,但设计路基时,应注意路基稳定平衡;沿河谷的的路基应注意冲刷防护。
4) 阶梯形坡 阶梯形山坡有两种不同的情况:一种是由软硬不同的水平岩层或微倾斜岩层组成的基岩山坡,由于软硬岩层的差异风化而形成阶梯状山坡外形,山坡的表面剥蚀强烈,覆盖层薄,基岩外露,稳定性一般比较高;另一种由于山坡曾经发生过大规模的滑坡变形,有滑坡台阶组成的次生阶梯状斜坡,多存在于山坡中下部,如果坡脚受到强烈冲刷或不合理的切坡,或者受到地震的影响,可能引起古滑坡复活,威胁建筑物的稳定。
从地质作用来看,可以将垭口归纳为如下三个基本类型。 (1)
构造型垭口
这是由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成的垭口。常见的有下列三种。 1) 断层破碎带型垭口 这种垭口的工程地质条件比较差。岩体的整体性被破坏,经地表水侵入和风化,岩体破碎严重,一般不宜采用隧道方案,如采用路堑,也需控制开挖深度或考虑边坡防护,以防止边坡发生崩塌。2) 背斜张裂带型垭口 这种垭口虽然构造裂隙发育,岩层破碎,但工程地质条件较断层破碎带型要好,这是因为垭口两侧岩层外倾,有利于排出地下水,有利于边坡稳定,一般可采用较陡的边坡坡度,使挖方工程量和防护工程量都比较小。如果选用隧道方案,施工费用和洞内衬砌也比较节省,是一种较好的垭口类型。3) 单斜软弱层型垭口 这种垭口主要由页岩、千枚岩等易于风化的软弱岩层构成。两侧边坡多不对称,一坡岩层外倾可略陡一些。由于岩性松软,风化严重,稳定性差,故不宜深挖,如采取路堑深挖方案,与岩层倾向一致的一侧边坡的坡角应小于岩层的倾角,
两侧坡面都应有防风化的措施,必要时应设臵护墙或挡土墙。穿越这一类垭口,宜优先考虑隧道方案,可以避免因风化带来的路基病害,还有利于降低线路高程,缩短展线工程量或提高线形标准。剥蚀型垭口
(2)剥蚀型垭口 这是以外力强烈剥蚀为主导因素所形成的垭口,其形态特征与山体地质结构无明显联系。此类垭口的共同特征是松散覆盖层很薄,基岩多半裸露。垭口的形态特征主要取决于岩性、气候和外力的切割深度等因素。在气候干燥寒冷地带,岩性坚硬和切割较深的垭口,本身较薄,宜采用隧道方案;采用路堑深挖也比较有利,是一种良好的垭口类型。在气候温湿地区和岩性较软弱的垭口,则本身较平缓宽厚,采用深挖路堑或隧道都比较稳定,但工程量比较大。在石灰岩地区的溶蚀性垭口,无论是明挖路堑或开凿隧道,都应注意溶洞或其他地下溶蚀地貌的影响。
剥蚀-堆积型垭口 这是在山体地质结构的基础上,以剥蚀和堆积作用为主导因素所形成的垭口。其开挖后的稳定性主要决定于堆积层的地质特征和水文地质条件。这类垭口外形浑缓、宽厚,易于展线,但松散堆积层的厚度较大,有时还发育有湿地或高地沼泽,水文地质条件较差,故不宜降低过岭标高,通常多以低填或浅挖的断面形式通过。
第五章 土的分类及特殊土的工程地质
习 题
一、填空题
1.根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ 50007-2002)和《岩土工程勘察规范》
(GB50021-2001),作为建筑地基的土,可分为:岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。 2.根据地质成因,可把土划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土、海积土等。按堆积年代的不同,土可分为老堆积土、一般堆积土和新近堆积土。 3.分布在中国范围内的黄土,从早更新世开始堆积经历了整个第四纪,目前还未结束。
形成于早更新世(Q1)的午城黄土和中更新世(Q2)的离石黄土,称为老黄土;晚更新世(Q3)形成的马兰黄土及全新世下部( )的次生黄土,称为新黄土;全新世上部( )及近几十年至近百年形成的最新黄土,称为新近堆积黄土。 4.湿陷性黄土又可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
5.软土并非指某一特定的土,而是一类土的总称,一般包括软黏土、淤泥质土、淤泥、
泥炭质土和泥炭等。 6.冻土根据其冻结时间分为季节性冻土和多年冻土两种。
7.中国的多年冻土按地区分布不同分为两类:一类是高原型多年冻土,另一类是高纬
度型多年冻土。 二、名词解释
1. 碎石土:是指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土。
2. 砂土:是指粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50%的土,且粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土。
3. 粉土:是指塑性指数小于等于10且粒径大于0.075mm颗粒质量不超过总质量50%的土。
4. 黏性土:是指塑性指数大于10的土。
5. 人工填土:是指由于人类活动堆填而形成的各类土。
6. 黄土:黄土是第四纪以来,在干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊的陆相松散堆积物。
7. 黄土的湿陷性:黄土在一定压力下受水浸湿,土结构迅速破坏,并产生显著附加下沉的性质称为黄土的湿陷性。
8. 软土:软土是指天然含水量大,压缩性高,承载力低,抗剪强度低的呈软塑~流塑状态的黏性土,如淤泥等。
9. 膨胀土:膨胀土又叫胀缩土,裂隙黏土、裂土,具有较明显的膨胀性和收缩性的黏性土即称为膨胀土。
10. 冻土:温度小于等于℃,并含有冰的土层,称为冻土。 三、简答题
1. 土的分类方式有哪几种?
答:岩土的工程地质分类,按其内容、原则和适用范围,可概括为一般分类、局部分类和专门分类。
一般分类,几乎包括了全部有关的岩土,并考虑了岩土的主要工程地质性质及其特征。这种全面的分类方法,有重大的理论和实践意义。
局部分类,常根据一个或几个工程指标,仅对部分岩土进行分类,如按粒度成分、塑性指数、膨胀性、压缩性或砂土的相对密度进行分类等。
专门分类,是根据某些工程部门的具体要求而进行的分类。
2. 我国特殊土主要有哪几种?它们各自最突出的工程地质问题是什么? 答:我国特殊土主要有黄土、膨胀土、软土、多年冻土、盐渍土等。
黄土最突出的工程地质问题是湿陷性和黄土陷穴;膨胀土最突出的工程地质问题遇水膨胀失水收缩的胀缩性问题,强度衰减性;软土最突出的工程地质问题是变形大,透水性差,承载力低;冻土最突出的工程地质问题是冻胀融沉;盐渍土最突出的工程地质问题是腐蚀性、融沉性。
3. 什么是黄土?黄土的基本特征有哪些?
答:黄土是第四纪以来,在干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊的陆相松散堆积物。黄土的基本特征如下:
(1)颜色为淡黄、褐色或灰黄色(有时老黄土可能呈褐红色);
(2)粒度成分以粉土(0.075~0.005mm)颗粒为主,含量约占60~70%,一般不含粒径>0.25mm的颗粒;
(3)含各种可溶盐,尤其富含碳酸盐主要为CaCO3,一般含量为10~30%,可形成钙质结核(姜结石);
(4)孔隙多且大,结构疏松,孔隙度多为33~64%,有肉眼可见的大孔隙或虫孔、植物根孔等;
(5)无层理,但有垂直节理和柱状节理。天然条件下能保持近直立的边坡;
4. 防治黄土湿陷的工程措施有哪些?
答:防治黄土湿陷的工程措施有:换填法、强夯法、预先浸湿法、深层浸水法、防排水(包括排除地表水和地下水)、物理化学方法(如注浆法)。