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1、第三章第三章 水的地质作用水的地质作用海水海水 97.41%淡水淡水 2.59%自然界中的水存在形式自然界中的水存在形式自然界的水循环自然界的水循环1.1.定义：定义： 水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物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。圈等四大圈中通过各个环节连续运动的过程。2.2.类型类型 （1 1） 海陆间循环海陆间循环 （2 2） 内陆间循环内陆间循环 （3 3） 海上内循环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。转换运动
2、。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。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）海陆间循环海洋海洋水汽输送水汽输送地表径流地表径流蒸蒸发发大陆大陆地下径流地下径流水汽水汽下下渗渗降降水水降落到大陆上的水，其中一部降落到大陆上的水，其中一部分或全部（指内流区域）通过分或全部（指内流区域）通过陆面、水面蒸发和植物蒸腾陆面、水面蒸发和植物蒸腾形形成水汽，被气流带到上空，冷成水汽，被气流带到上空，冷却凝结形成降水，仍降落到大却凝结形成降水，仍降落到大陆上，这就是陆上，这就是内陆循环内陆循环。（2）内陆循环）内陆循环蒸蒸腾腾蒸蒸腾腾蒸蒸腾腾蒸蒸腾腾蒸蒸腾
3、腾蒸蒸腾腾蒸蒸腾腾蒸蒸腾腾蒸蒸发发就是海洋面上的水就是海洋面上的水蒸发成水汽蒸发成水汽，进入大气后在海洋上，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水，又降到海面。空凝结，形成降水，又降到海面。海上内循环海上内循环海洋海洋蒸蒸发发降降水水自然界的水循环自然界的水循环1.1 1.1 概述概述u 地面流水地面流水指陆地表面流动着的液态水指陆地表面流动着的液态水在重力作用下，沿地表在重力作用下，沿地表从高处向低处从高处向低处流动流动主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水地地表表水水暂时性地面流水暂时性地面流水 长期性地面流水长期性地面流水 面流：面流：顺斜坡无固
4、定流道的、面状流动 的细小流水 洪流：洪流：低洼的沟谷中呈线状流动的暂时 性地面流水 河流：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，是一年中流水不断，水量虽然随着季节发生变化，但不会干枯无水但不会干枯无水地表水的地质作用地表水的地质作用u侵蚀作用侵蚀作用地表水对地表水对地面的洗刷作用地面的洗刷作用、对、对沟谷及河谷的冲刷作用沟谷及河谷的冲刷作用，均不断地使，均不断地使原有地面
5、遭到破坏原有地面遭到破坏后果：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塌等各种不良地质现象和工程地质问题u搬运作用搬运作用地表水把地面被破坏的破碎物质带走的现象地表水把地面被破坏的破碎物质带走的现象后果：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创造了条件。同时，搬运作用为沉积作用准备了物质条件u沉积作用沉积作用当地表水当地表水流速降低流速降低时，部分物质不能被继续搬运而沉积
6、下来的现象时，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沉积作用是地表水对地面的一种建设作用1.2 1.2 暂时流水的地质作用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，往往造成较大灾害雨后，它的作用特别显著，往往造成较大灾害一一 淋滤作用及残积层淋滤作用及残积层u淋滤作用淋滤作用 大气降水渗入地下的过程中，渗流水不仅能把附近大气降水渗入地下的过程中，渗流水不仅能把附近细小细小破碎物质带走破碎物
7、质带走，还能把周围岩石中，还能把周围岩石中易溶成分溶解带走易溶成分溶解带走，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，这个过程称为过程称为淋滤作用淋滤作用u残积层残积层 残留在原地的、未被冲走，又不易溶解的松散物质残留在原地的、未被冲走，又不易溶解的松散物质残积层的特征残积层的特征松散破碎物质的破碎程度松散破碎物质的破碎程度随深度的增加而减小随深度的增加而减小，并逐渐过渡，并逐渐过渡到基岩风化带到基岩风化带其成分与下伏基岩成分密切相关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厚度与当地地形、降水量、水中化学成
8、分等多种因素有关具有较大的具有较大的孔隙率孔隙率、较高的、较高的含水量含水量，作为建筑物地基时，强，作为建筑物地基时，强度较低度较低工程地质问题：工程地质问题：（1 1）建筑物地基产生不均匀沉降，原因为）建筑物地基产生不均匀沉降，原因为土层厚度、组成成土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质分、结构及物理力学性质变化大，均匀性差，孔隙度较大变化大，均匀性差，孔隙度较大（2 2）出现建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，）出现建筑物沿基岩面或某软弱面的滑动等不稳定问题，原因为原因为原始地形变化大，岩层风化程度不同原始地形变化大，岩层风化程度不同二二 洗刷作用及坡积层洗刷作用及坡积层l洗刷作用
9、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，这个过程称为质洗刷到山坡坡脚处，这个过程称为洗刷作用洗刷作用l坡积层坡积层 在坡脚处形成新的沉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，与多由碎石和粘性土组成，其成分与下伏基岩无关，与山坡山坡上部基岩成分上部基岩成分有关有关从山坡上部到坡脚从山坡上部到坡脚搬运距离较短搬运距离较短，因此，其层理
10、不明显，因此，其层理不明显，碎石棱角清楚碎石棱角清楚具具分选现象分选现象；下部多为碎石、角砾土；上部多为粘性土；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土层厚度变化大。作为建筑物地基强度很差工程地质问题：工程地质问题：建筑物不均匀沉降建筑物不均匀沉降沿下卧残积层或基岩面滑动沿下卧残积层或基岩面滑动坡积层的特征坡积层的特征三三 冲刷作用及洪积层冲刷作用及洪积层u冲刷作用冲刷作用 地表水逐渐向地表水逐渐向低洼沟槽低洼沟槽中汇集，水量渐大，携带的泥沙中汇集，水量渐大
11、，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，同石块也渐多，侵蚀能力加强，使沟槽向更深处下切，同时时沟槽不断加宽沟槽不断加宽，这个过程称为，这个过程称为冲刷作用冲刷作用u洪积层洪积层 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来的物质 洪流携带大量泥沙、石块到洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧沟口，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，形成量沉积，形成扇形堆积地貌。扇形堆积地貌。洪积扇洪积扇洪积扇洪积扇洪
12、积裙洪积裙洪积裙洪积裙1 冲沟冲沟第一阶段是形成细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塌落，形成天然稳定的坡度 位于沟谷进入位于沟谷进入山前平原、山间盆地、流入河流处山前平原、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具分选性；常具不规划的交替层理构造，并具有夹层、尖；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，压灭或透镜
13、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、厚度缩性低；远山地带，洪积物颗粒较细、成分较均匀、厚度较大较大工程地质问题：工程地质问题：洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意洪积土一般可作为良好的建筑地基，但应注意中间过渡地中间过渡地带可能地质较差带可能地质较差，因为粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不，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体洪积层的特征洪积层的特征1.3 1.3 河流的地质作用河流的地质作用一一 河流的侵蚀、搬运和沉积作用河流的侵蚀、搬运和
14、沉积作用1 侵蚀作用侵蚀作用下蚀作用下蚀作用侧蚀作用侧蚀作用向下切割河床，破坏河底向下切割河床，破坏河底向河岸方向侵蚀，使河流变宽、变弯，向河岸方向侵蚀，使河流变宽、变弯，破坏原有河岸破坏原有河岸按侵蚀作用的方向：按侵蚀作用的方向：河流侵蚀作用的能力河流侵蚀作用的能力河水动能河水动能E E（1）下蚀作用）下蚀作用河流下蚀切割河床，使河床变深河流下蚀切割河床，使河床变深下蚀的强弱与流速、流量的大小，以及组成河床的下蚀的强弱与流速、流量的大小，以及组成河床的物质有关物质有关下蚀作用的结果下蚀作用的结果峡谷地貌峡谷地貌差异下蚀作用的结果差异下蚀作用的结果 由于由于河水惯性离心力河水惯性离心力的作用，
15、使河水冲向弯曲河床的的作用，使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸，造成凹岸被侵蚀凹岸被侵蚀。而。而凸岸水流的泥沙就会沉积凸岸水流的泥沙就会沉积，在，在凸岸河水携带河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成凸岸河水携带河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲蛇曲（2）侧蚀作用）侧蚀作用侧蚀作用侧蚀作用河曲河曲u河曲河曲侧蚀不断进行，受侧蚀不断进行，受冲刷的河岸逐渐变冲刷的河岸逐渐变陡、坍塌，使河岸陡、坍塌，使河岸向外凸出，相对一向外凸出，相对一岸向内凹进，使河岸向内凹进，使河流形成连续的左右流形成连续的左右交替的弯曲交替的弯曲河谷的演变过程河谷的演变过程初期：初期：下蚀作用为主，河下蚀作用为主，河谷横剖面呈
16、谷横剖面呈V V字型字型中期：中期：下蚀减弱，侧蚀下蚀减弱，侧蚀加强，河谷出现连续的加强，河谷出现连续的河湾河湾成熟期：成熟期：侧蚀为主，河侧蚀为主，河谷横剖面呈槽型。谷横剖面呈槽型。牛轭湖的形成过程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，到了近，只隔一条狭窄地段，到了洪水季节洪水季节，洪水能冲决这，洪水能冲决这一狭窄地段，河水经由一狭窄地段，河水经由新冲出的距离短、流速大的河道新冲出的距离短、流速大的河道流动流动，残余的河曲两端逐渐淤塞，残余的河曲两端逐渐淤塞 时间上时间上，河，河流发育的早期流发育
17、的早期以以下蚀作用下蚀作用为主，为主，随着坡度减小，随着坡度减小，逐渐转为以逐渐转为以侧蚀侧蚀作用作用为主。为主。 空间上，空间上，河河流的上游流的上游以下蚀以下蚀作用为主作用为主，河流，河流的下游的下游以侧蚀作以侧蚀作用为主用为主。下蚀作用与侧蚀作用的关系下蚀作用与侧蚀作用的关系2 搬运作用搬运作用物理搬运物理搬运化学搬运化学搬运物质主要为泥砂石块物质主要为泥砂石块物质为可溶解的盐类和胶体物质物质为可溶解的盐类和胶体物质按流水搬运的方式：按流水搬运的方式：悬浮式悬浮式颗粒细小的砂和粘性土，悬浮于水中或水面，颗粒细小的砂和粘性土，悬浮于水中或水面，顺流而下顺流而下被急流、涡流卷入水中向前搬运、
18、或被缓流被急流、涡流卷入水中向前搬运、或被缓流推着沿河底滚动推着沿河底滚动根据流速、流量和泥砂石块的大小不同根据流速、流量和泥砂石块的大小不同跳跃式跳跃式滚动式滚动式物物理理搬搬运运只有在水流强烈的冲击下，沿河底缓慢向下只有在水流强烈的冲击下，沿河底缓慢向下游滚动游滚动3 沉积作用和冲积层沉积作用和冲积层沉积作用沉积作用 流速降低流速降低使河流携带的物质沉积下来的作用使河流携带的物质沉积下来的作用冲积层冲积层 河流的沉积物河流的沉积物河流沉积物（冲积物）的特征河流沉积物（冲积物）的特征 1 以机械碎屑为主以机械碎屑为主2 砾石的磨圆度好砾石的磨圆度好3 常发育层理常发育层理4 沉积物分选性好沉
19、积物分选性好5 从上游到下游沉从上游到下游沉积物逐渐变细积物逐渐变细上游上游下游下游分布在河床、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冲积层中的砂、卵石、砾石层常被选用为重要的建筑材料建筑材料厚度稳定、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，可作为良好的供水供水水源水源 工程地质特征：工程地质特征：古河床相土：压缩性低，强度较高古河床相土：压缩性低，强度较高现代河床堆积物：密实度较差，透水性强现代河床堆积物：密实度较差，透水性强河漫滩相冲积物
20、：具有双层结构，强度较好，但注意其中的软弱土夹层河漫滩相冲积物：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冲积层的特征二二 河谷横断面及河流阶地河谷横断面及河流阶地1 1 河谷横断面河谷横断面 河谷的组成河谷的组成 1 1河床；河床
21、；2 2河漫滩；河漫滩；3 3谷坡；谷坡；4 4阶地；阶地；5 5平水位；平水位；6 6洪水位洪水位u河流阶地河流阶地地地壳壳运运动动与与气气候候影影响响下下河河流流侵侵蚀蚀作作用用或或沉沉积积作作用用形形成成的阶梯状地形的阶梯状地形2 2 河流阶地河流阶地根据阶地延伸方向与河流方向根据阶地延伸方向与河流方向u横向阶地横向阶地阶地延伸方向与河流方向垂直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岩石下切程度不同而造成的不同而造成的u纵向阶地纵向阶地阶地延伸方向与河流方向平行阶地延伸方向与河流方向平行是地壳
22、上升运动与河流地质作用的结果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根据河流阶地的物质组成u侵蚀阶地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多位于山区，是地壳上升很快，河流下切极强造成的u基座阶地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阶地由上部
23、冲积层和下部基岩两部分构成u冲积阶地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积层切透王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段 三三 河流地质作用与工程建筑的关系河流地质作用与工程建筑的关系 王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段 301省道郧省道郧(西西)漫漫(川川)公路路基被洪水冲公路路基被洪水冲刷一空，路面塌陷，交通中断刷一空，路面塌陷，交通中断 咆哮的洪水切断了公路
24、，阻断了交通咆哮的洪水切断了公路，阻断了交通 洪水过后，路基荡然无存洪水过后，路基荡然无存 三三 河流地质作用与工程建筑的关系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。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梁工程 桥渡：选择在河流顺直地段过河桥渡：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、安全稳定的岩层上桥墩：基础位置应选择在强度足够、安全稳定的岩层上路基路基 多置于河流阶地或较缓的河谷斜坡上多置于河流阶地或较缓的河谷斜坡上桥墩桥墩桥墩被掏蚀桥墩被掏蚀路基路基The end
