地貌地质及岩体结构和稳定性分析(编辑修改稿)

地貌地质及岩体结构和稳定性分析(编辑修改稿)内容摘要：

黄土潜蚀地貌是由于地表水局部集 中，沿黄土裂隙下渗、潜蚀作用的结果，因此而产生的一系列黄土潜蚀地貌。 这些潜蚀形态常给工程建设带来很大危害。 黄土碟是一种直径数米到数十米，深数米的碟形凹地状地貌。 由于流水聚结凹地内，沿黄土裂隙与孔隙下渗、浸润，当潜水面上黄大底部充分含水之后，黄土在重力影响下沉陷而成。 黄土陷穴是黄土碟进一步发展、沉陷，形成深度大于宽度的陷穴。 若陷穴成串分布，称串珠状陷穴。 进一步发展便成黄土陷沟。 黄土井是黄土陷穴向下发展，形成深度大于宽度若干倍的陷阱。 黄土柱和黄土桥是在黄土陷 穴区崩塌之后，残余的洞顶即构成黄土桥。 若沿垂直节理进一步崩塌，就形成黄土柱。 在干燥情况下，黄土柱、黄土桥较稳定，若遇久雨，则易于崩塌。 【例题 8】黄土高原属于（ ）。 A. 黄土堆积地貌 B. 黄土侵蚀地貌 C. 黄土潜蚀地貌 D. 高原地貌 答案： A 海岸地貌基本上可分岩岸、平原海岸及生物岸三大类。 基岩组成的海岸称为岩岸。 它具有曲折陡峻的外貌，并明显地受岩性、构造因素的控制。 从平面上看，海岸线蜿蜒曲折，岬湾交错，港湾分歧，岛屿星布。 因 此，往往发育有深水良港。 堆积形态，在海湾部位可见有海滩、水下阶地、砂嘴、砂坝等。 当沿岸的大陆面和水下岸坡的坡度都十分平缓时，所发育的一种低缓而平坦的海岸，称为平坦海岸。 它常常是平原地形被海水淹没改造而成，故又是广义的平原海岸。 平原海岸主要发育于构造沉降区，在波浪作用下形成各种各样的海积地形。 平原海岸的进一步发展，离岸砂堤局部与陆、沿岸砂洲、浅滩等相连，或在砂洲内侧形成狭窄水道或泻湖。 生物岸是由于海岸带的某些生物，在其生命的活动过程中，不仅影响着海岸的发展，而且 能形成独特的海岸类型。 如红树林海岸和珊瑚礁海岸等。 二、第四纪地质 (一 )早更新世 中国北部早更新世地层的成因是很复杂的，有河湖相的泥河湾组、三门组等，有土状堆积的红色土 B带，有洞穴堆积，有冰川堆积，有海相堆积，还有火山喷发堆积。 与中国北部情况相似，在南部，早更新世时也是以河湖相最为发育，主要分布在长江流域；也有洞穴堆积和冰川堆积，以广西和庐山研究得最好；深度红土化的红土 (网纹红土 )分布也很广泛，但研究资料比较分散。 此外；还有海相地层和火山岩的分布。 西部的早更新世地层以山麓相砾石堆积为主，分布在新疆天山南北两麓及甘肃河西走 廊；但在柴达木盆地则是湖相堆积类型。 此外，冰川堆积与火山岩类也较普遍。 (二 )中更新世 中国北部中更新世地层足以洞穴堆积的完整发育为特点，主要分布在北京周口店。 与早更新世相比，这一时期的河湖相堆积相对减少，而以坡 — 洪积成因的 “ 土状堆积 ” 却得到广泛的发育，黄河中下游大山山前地带的红色土 C带及陕北榆林组就是这种“ 土状堆积 ” 的典型代表。 渤海西岸有海相地层。 在太行山东麓及东北地区皆有火山岩分布。 另外，有些人认为太行山 、燕山有冰川堆积。 南部中更新世地层，与北部相比，洞穴堆积同样占很重要的地位，分布极其广泛。 在长江上游有砾石相堆积。 与早更新世一样，我国西部的中更新世地层仍以砾石层为主，分布在祁连山山麓及河西走廊、天山山麓及准噶尔盆地北部。 在柴达木盆地则为细粒的盐湖沉积；高山地区分布有冰川堆积。 火山活动的产物也有分布。 (三 )晚更新世 中国北部晚更新世的河流相及河湖相沉积得到了广泛的发育，它分布在各大河两岸，常造成一、二级阶地，在黄河中下游还可造成三级阶地，高出当地河水面 100多米。 洞穴堆积相对减少。 多种成因的马兰黄土分布很广，差不多在红色土分布地区它皆覆盖其上。 中国南部晚更新世的河湖相堆积与北部一样，分布也很广泛，长江上下游皆有其代表地层。 洞穴堆积主要分布在湖北和两广，不如中更新世的普遍。 与北部马兰黄土同期的下蜀亚粘土此时得到充分地发育，差不多长江中下游的斜坡上它皆存在，它是代替了南部中更新世浅红土化网纹红土的另一种土状堆积。 冰川堆积仍然进行，但规模较小。 在长江下游滨海地带有海相地层，它一直连续沉积到全新世时期，厚度较大，并含丰富的海相化石。 我国西部地区在晚 更新世时，仍以山麓砾石相为主，也有黄土及其他相的堆积地层。 (四 )全新世 中国的全新世堆积分布极广，几乎遍及整个地面，形成地表最上部的一层。 其沉积类型多种多样，非常复杂，分属于海相和陆相。 也有近期火山喷发及其玄武岩流和火山碎屑堆积。 但总的看来，无论北部或南部，河流堆积和斜坡堆积分布很广。 在沿海地带，海相为主的地层继续发育。 另外在北部，还找到泥炭层和一些全新世化石地点。 在南部发现洞穴堆积，在台湾、海南岛和南海诸岛有鸟粪层和珊瑚礁。 在东北地区，黑土仍在发育，松辽平原也有河流堆积。 在西部，以风沙、盐湖 沉积和暂时性水流堆积为主，在盐湖中储存了各种化学沉积，为生产和生活提供了极为有用的矿产资源。 【例题 9】在下面几个地质年代中，不属于第四纪的是（ ）。 A. 早更新世 B. 晚更新世 C. 全新世 D. 第三纪 答案： D 第四节 岩体结构和稳定性分析 一、岩体结构面和结构体的类型和特征 包括各种地质界面 — 如层面、层理、节理、断层、软弱夹层等结构面的单一或多种岩石构成的地质体称为岩体。 它被各种结构面所切割，由大小不同的、形状不一的岩块 (即结构体 )所组合而成。 所以岩 体是指某一地点一种或多种岩石中的各种结构面、结构体的总体。 (一 )结构面的类型和特征 存在于岩体中的各种地质界面 (结构面 )包括：各种破裂面 (如劈理、节理、断层面、顺层裂隙或错动面、卸荷裂隙、风化裂隙等 )、物质分异面 (如层理、层面、沉积间断面、片理等 )、以及软弱夹层或软弱带、构造岩、泥化夹层、充填夹泥 (层 )等，所以 “ 结构面 ’’ 这一术语，具有广义的性质。 不同成因的结构面，其形态与特征、力学特性等也往往不同。 按地质成因，结构面可分为原生的、构造的、次生的三大类。 (1)原生结构面 是成岩时形成的，分为沉积的、火成的和变质的三种类型。 沉积结构面 如层面、层理、沉积间断面和沉积软弱夹层等。 沉积结构面中一般的层面和层理结合是良好的，层面的抗剪强度并不低，但由于构造作用产生的顺层错动或风化作用会使其抗剪强度降低。 沉积结构面中的软弱夹层是指介于硬层之间强度低，又易遇水软化，厚度不大的夹层，风化之后称为泥化夹层。 火成结构面 是岩浆岩形成过程中形成的，如原生节理 (冷凝过程中形成 )、流纹面、与围岩的接触面、火山岩中的凝灰岩夹层等，其中的围岩破碎带或蚀变 带、凝灰岩夹层等均属于火成软弱夹层。 变质结构面 如片麻理、片理、板理都是变质作用过程中矿物走向排列形成的结构面，如片岩或板岩的片理或板理均易脱开。 其中云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩等片理发育，易风化并形成软弱夹层。 (2)构造结构面 是在构造应力作用下，于岩体中形成的断裂面、错动面 (带 )、破碎带的统称。 其中劈理、节理、断层面、层间错动面等属于破裂结构面。 断层破碎带、层间错动破碎带均易软化、风化，其力学性质较差，属于构造软弱带。 (3)次生结构面 是在风化、卸荷、地下水等 作用下形成的风化裂隙、破碎带、卸荷裂隙、泥化夹层、夹泥层等。 风化带上部的风化裂隙发育，往深部渐减。 泥化夹层是某些软弱夹层 (如泥岩、页岩、千枚岩、凝灰岩、绿泥石片岩、层间错动带等 )在地下水作用下形成的可塑粘土，因其摩阻力甚低，工程上要给以很大的注意。 【例题 10】层理、片理及片麻理等结构面属于（ ）。 A. 原生结构面 B. 次生结构面 C. 构造结构面 答案： A 结构面的规模、形态、连通性、充填物的性质，以及其密集程度均对结构面的物理力学性 质有很大影响。 (1)结构面的规模 不同类型的结构面，其规模大小不一。 大者如延展数十千米，宽度达数十米的破碎带；小者如延展数十厘米至数十米的节理，甚至是很微小的不连续裂隙。 它们对工程的影响是不一样的。 有时小的结构面对岩体稳定也可起控制作用。 (2)结构面的形态 各种结构面的平整度、光滑度是不同的。 有平直的 (如层理、片理、劈理 )、波状起伏的 (如波痕的层面、揉曲片理、冷凝形成的舒缓结构面 )、锯齿状或不规则结构面。 这些形态对抗剪强度有很大影响，平滑的与起伏粗糙的面相比，后者有较高的强度。 (3)结构面的密集程度 这是反映岩体完整的情况，通常以线密度 (条／ m)或结构面的间距表示，见表 1641：。 节理发育程度分级 表 1641 分 级 I II III IV 节理间距 (m) 2 ～ 2 ～ 节理发育程度 不发育 较发育 发育 极发育 岩体完整性 完推 块状 碎裂 破碎 (4)结构面的连通性 是指在某一定空间范围内的岩体中，结构面在走向、倾向方向的连通程度。 结构面的抗剪强度与连通程度有关，其剪切破坏的性质亦有区别。 风化裂 隙有向深处渐趋于泯灭的现象。 (5)结构面的张开度和充填情况 结构面的张开度是指结构面的两壁离开的距离，可分为 4 级： 闭合的：张开度小于 ； 微张的：张开度在 ～ ； 张开的：张开度在 ～ ； 宽张的：张开度大于。 闭合的结构面的力学性质取决于结构面两壁的岩石性质和结构面粗糙程度。 微张的结构面，因其两壁岩石之间常常多处保持点接触，抗剪强度比张开的结构面大。 张开的和宽张的结构面，抗剪强度则主要取决于充填物的成分和厚度：一 般充填物为粘土时，强度要比充填物为砂质时的更低；而充填物为砂质者，强度又比充填物为砾质者更低。 【例题 11】当结构面的张开度小于 ，属于哪一级（ ）。 A. 闭合的 B. 微张的 C. 张开的 D. 宽张的 答案： A (二 )结构体的类型和岩体结构特征 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和 锥形等六种基本形态。 当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面 (或顺层裂隙 )与平面上的 “X” 型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面 (或顺层错动面 )、断层与剖面的上 “X” 型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。 结构体的大小，可用体积裂隙数 Jv 来表示。 其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数 (裂隙数／ m3)，表达式为： 式中的 Si 为岩体内第 i组结构面的间距； 为该组结构面的裂隙数 (裂隙数／ m)。 根据 Jv 值的大小可将 结构体的块度进行分类 (表 1642)。 结构体块度 (大小 )分类 表 1642 块度描述 巨型块体 大型块体 中型块体 小型块体 碎块体 体积裂隙数 Jv(裂隙数／ m3) 1 1～ 3 3～ 10 10～ 30 30 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表 1643中。 (三 )岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先 取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质 (或结构体本身的性质 )。 不同结构类型岩体的工程地质性质： 整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型 表 1643 结构类型 地质背景 结构面特征 结构体特征 类 亚类 形态 强度(MPa) 整 体 块 状 结 构 整体结构 岩性单一，构造变形轻微的巨厚层岩层及火成岩体，节理稀少 结构面少， 1～ 3 组，延展性差，多呈闭合状，一般无充填物， tan ≥ 巨型块体 60 块状结构 岩性单一，构造变形轻微～中等的厚层岩体及火成岩体，节理一般发育，较稀疏 结构面 2～ 3组，延展性差，多 闭合状，一般无充填物，层面有 一定结合力， tan =～ 大型的方块体、 菱块体、柱体 一般 60 层 状 层状结构 构造变形轻微 — 中等的中厚层状岩体 (单层厚 30cm)，节理中等发 育， 不。