第四纪沉积层的形成及其工程地质特征
第3章第四纪沉积物
• 洪积土的工程特性： • 1）靠近坡脚段为较粗的碎屑土，土质均匀，地势 高、地下水位低，地基承载力高； • 2）离山区远的地带由粉土、黏土颗粒组成，受周 期性干燥及可溶盐的胶结作用，承载力高； • 3）中间段由于受前沿细颗粒的影响，常有地下水 溢出，或形成沼泽，承载力较低。 • 另外：洪积扇富水，可做水源地。
坡积物的特点： 1)分为岩屑、矿屑、沙砾或矿质黏土。 2)碎屑颗粒大小混杂，棱角分明、分选性差，层理不明显。 坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。其成份与坡上的残积土 基本一致。与下卧基岩没有直接关系，这是它与残积物明显的区别。 由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动，还由于组成物质 粗细颗粒混杂，土质不均匀，且其厚度变化很大(上部有时不足一米，下部可 达几十米)，尤其是新近堆积的坡积物，土质疏松，压缩性较高。 坡积土上建设应注意的问题： ①注意下卧基岩表面的坡度及形态，分析坡积物稳定性。 ②坡积土含较多细颗粒，吸水性强，注意雨季的稳定性。 ③坡积物粗细混杂，土质不均匀，厚度不均匀，注意差异沉降。
1、残积物
岩石－（物理、化学）风化－ 残留在原地
残积物－残积土－残积层
壳风 化
土壤层 残积物 化岩石 新鲜岩石
残积物成分与 母岩有关 残积物厚度与 地形有关
强风化
半风 中风化
弱风化
• 2、坡积层 • 坡积物是残积物经水流搬运，顺坡移动堆积而成的土。即 是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥 蚀，顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形 成的沉积物。其成份与坡上的残积土基本一致。由于地形 的不同，其厚度变化大，新近堆积的坡积土，土质疏松， 压缩性较高。它一般分布在坡腰上或坡脚下，其上部与残 积物相接。坡积物底部的倾斜度决定于基岩的倾斜程度， 而表面倾斜度则与生成的时间有关，时间越长，搬运、沉 积在山坡下部的物质就越厚，表面倾斜度就越小。 • 片流（坡流、面流）——在降雨或融雪时，地表水一部分 渗入地下，其余的沿坡面向下运动。这种暂时性的无固定 流槽的地面薄层状、网状细流称为片流。片流搬运的物体 在坡麓堆积下来，形成坡积土。
2019《工程地质》复习要点
重点1、复习指导下册子重点2、《工程地质》复习要点第一章绪论一、工程地质学及其研究内容1、研究工程活动与地质环境相互作用的学科称为工程地质学。
工程地质学探讨工程地质勘察的手段及方法，调查研究岩土体的工程地质性质、地质构造、地貌等工程地质条件及其发展变化规律，分析研究与工程有关的工程地质问题，并提出相应的处理方法及防治措施，为工程的选址、规划、设计、施工提供可靠的依据。
2、工程地质条件：工程地质条件是指与工程建设有关的地质条件总和，它包括土和岩石的工程性质、地质构造、地貌、水文地质、地质作用、自然地质现象和天然建筑材料等几个方面。
第二章岩石及其工程地质性质一、地质作用1、根据地质作用的动力来源，地质作用可分为内力地质作用和外力地质作用两大类。
2、内力地质作用包括：地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。
3、外力作用的主要类型有：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。
二、造岩矿物1、按成因岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
2、矿物是天然形成的元素单质和化合物。
3、硬度：是矿物抵抗刻划、研磨的能力。
4、解理：是矿物受外力打击后，严格按一定方向裂开成光滑平面的性质。
要点（1）找到矿物的新鲜面，矿物的新鲜面能真实地反映矿物化学成分和物理特征；（2）观察鉴别矿物的形态和物理性质；（3）根据观察到的矿物的物理性质，结合常见造岩矿物特征，对矿物进行命名。
三、岩石：岩石是由一种或多种矿物组成的集合体。
1、岩石吸水率：岩石在常压条件下吸入水的重量与干燥岩石重量之比。
2、岩石软化性：岩石在水的作用下强度降低的一种性质。
衡量软化性的指标是软化系数。
它表示岩石在饱水状态下的极限抗压强度与岩石在干燥状态下极限抗压强度的比值。
3、岩石的抗冻性：岩石抵抗冰冻作用的能力。
用强度损失率和重量损失率表示抗冻性能。
4、岩石按坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩五类。
5、岩石抗剪断强度是在剪切面上有一定垂直压应力作用，被剪断时的最大剪应力。
第四纪沉积层主要成因类型及特征
祁连山山前洪积物及冲积平原
(4) 泥石流
泥石流是山区特有的一种自然地质现象。 它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成 的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质，突 然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破 坏力的特殊洪流。 泥石流与一般洪水不同，它爆发时，山谷 雷鸣，地面震动，浑浊的泥石流体，仗着陡 峻的山势，沿着峡谷深涧，前推后拥，冲出 山外。往往在倾刻之间给人们造成巨大的灾 害。
D. 其他条件 如人为地滥伐山林，造成山坡水土流失；开 山采矿、采石弃渣堆石等，往往提供大量物 质来源。 上述条件概括起来为：①有陡峻便于集水、 集物的地形；②有丰富的松散物质；③短时 间内有大量水的来源。此三者缺一便不能形 成泥石流。
2)泥石流的分类
A. 根据泥石流流域形态分类 （1）沟谷型泥石流 （2）山坡型泥石流 B.按泥石流固体物质组成分类
2）离山较远地段为较细的洪积物，其成分 均匀、厚度较大，土质较为密实，通常也 是良好的地基；
3）在上述两部分的过渡地带，常常由于地 下水溢出地表而造成宽广的沼泽地带，因 此土质软弱而承载力较低。
（6）洪积物与坡积物的区别
• 坡积物与洪积物经常共存，在野外工作 时，应注意二者的区别：①由于坡积物 来自附近山坡，所以坡积物一般比洪积 物成分更单纯，另外坡积物中砾石含量 少，洪积物砾石丰富；②片流动力弱而 不稳定，故坡积物的分选性比洪积物差； ③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的 棱角较明显；④坡积物略显层状，不具 洪积物的分带现象；⑤坡积物多分布于 坡麓，构成坡积裾地形，而洪积物分布 于构口形成洪积扇地貌。
1)泥石流的形成条件
A. 地形条件 上游形成区的地形多为三面环山一面出口的瓢状或 漏斗状，地形比较开阔，周围山高坡陡。 中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡 大。 下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶 地。 B. 地质条件 地质构造 地质构造复杂，断层褶皱发育，新构造活动强烈， 地震泥石流的危害
残积土及其工程地质特征
（1）河流的侵蚀作用
➢ 河流的侵蚀作用：河水冲刷河床与岸坡，使河 床降低、河岸坍塌、河谷拓宽的作用。
➢ 按其破坏方式可分为溶蚀和机械侵蚀： ✓ 溶蚀：是指河水在流动过程中溶解岩石，使之
逐渐随水流失。河流的溶蚀作用在石灰岩、白云 岩等可溶性岩类分布地区比较显著。此外，溶蚀 作用使岩石结构松散破坏，有利于机械侵蚀作用 的进行。 ✓ 机械侵蚀：可分为冲蚀和磨蚀。冲蚀为流动的 河水对河床组成物质的直接冲击，而磨蚀为夹带 的砂砾、卵石等固体物质对河床的摩擦破坏。 ➢ 河流的侵蚀作用按侵蚀方向可分为下蚀作用和 侧蚀作用。
（四）残积土及其工程地质特征
➢ 残积土是岩石风化后未被搬运而残留在原地的松散岩屑 和土形成的堆积物。
➢ 残积层向上逐渐过渡为土壤层，向下逐渐过渡为半风化 岩石的弱风化层。
➢ 土壤层、残积层和风化岩层形成完整的风化壳。
1. 分布特征
➢ 残积土的分布主要受地形控制，分布在地表岩石暴露、 风化作用强烈和地表径流速度小的分水岭地带、平缓斜 坡地带和剥蚀平原等地区。
（三）岩石风化防治措施
➢ 挖除法：当风化层较薄时，可将风化岩石全部挖除， 采用新鲜岩石作为建筑物地基；当风化层厚度较大时， 视岩层地质特性与工程建设要求，可将严重影响建筑 物稳定的岩石风化部分挖除。
➢ 胶结灌浆法：将水泥、水玻璃、沥青或粘土浆等材料 通过高压将其灌入岩石的裂隙内或喷射于表面，不仅 能起到隔绝作用，而且能提高岩石的强度和稳定性。
➢ 母岩的岩性影响残积土的粒度成分和矿物成分。残积 土与母岩之间逐渐过渡而无明显界限，其成分与母岩 成分及所受风化作用的类型有密切关系。
3. 工程地质性质
➢ 残积土的工程地质性质主要取决于矿物成分、结构和 构造等因素。
工程地质及土力学17第四纪沉积物的成因、类型与特征
三角洲平原
分布：河流入海口
三角洲沉积物：颗粒细， 含水量大，承载力低。有 时形成硬壳，承载力较下 面高，可很好利用这一层。
1.7.5 海洋沉积土层（Qm）
由卵石、圆砾和砂等粗作碎为地基，强度尚高，但
海岸带沉积层层屑，物具组水成平，或可缓能有倾粘斜性层透水夹理水易性软大化；，粘具性膨土胀夹性层。遇
1.7.6 湖泊沉积土层（Ql）
湖泊 含水量极高 淤塞
沼泽
透水性很低 沉积物
沼泽
压缩性很高 且不均匀， 承载力很低
1.7.7 风积土层（Ql）
风积土层是指在干旱的气候条件下，岩石的风化破碎物被风 吹扬，搬运一段距离后，在有利条件下堆积起来的一类土。
由粉土粒或砂粒组成，含可溶
黄土
盐，土质均匀，质纯，具大孔
②磨圆度差，分选性较差，可见斜层理和交错层理。
洪积扇
近山处 窄而陡
远离山处 宽而缓
1.7.3 洪积土层（Qpl）
1.7.3 洪积土层（Qpl）
洪积层的工程性质
靠近坡 脚段
中间段
远离山 区带
为较粗的碎屑 土，土质均匀 ，地势高、地 下水位低，地 基承载力高
由于受前沿细 颗粒的影响， 常有地下水溢 出，或形成沼 泽，承载力较 低。
1.8 土与土层
土与土层的特点：
1
土与土层是自然地质环境下形成的产物，按其
成因的不同分别形成不同的土类和土层。
2
土按其成因不同，分别形成由一种或多种矿物颗粒， 一组不同颗粒粒径和不同结构性能所组成的集合体，
分别具有明显不同的应力应变特性。
3
土层按其成因不同，分别形成由一种或多种土构成 层状构造的复合体，分别具有程度不同的不均匀性、
第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
河谷地貌
上游地区，由于坡度陡，流速大， 上游地区，由于坡度陡，流速大， 垂直侵蚀作用强。 在中游地区，一般两岸受侧方侵 在中游地区，一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强，因而河谷斜 坡的形状比较开展，谷底比较宽 阔。 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 作用强，河谷开展，成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多，成广大 平原，洪水容易泛滥。
洪积土： 洪积土：当山洪急流携带大量石块泥砂在山口以外
的平缓地带沉积下来便形成洪积土。
洪积土的特征： 洪积土的特征：
物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。 洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多 为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。 洪积物质随近山到远山 呈现由粗到细的分选作用， 但碎屑物质的磨圆度由于 搬运距离短而仍不佳。山 洪大小交替的分选作用， 常呈不规则的交错层状构 造，交错层状构造往往形 成夹层、尖灭及透镜体等 产状。
第四章
第四纪沉积物及其工程地质特征
内容提要： 内容提要：
一、风化作用及残积土 二、地表流水的地质作用 三、海洋的地质作用 四、湖泊的地质作用 五、冰川的地质作用 六、风的地质作用
第四纪地质Quarternary 第四纪地质Quarternary Geology
第四纪沉积物和其工程地质基本特征
创造了条件。地下水的渗入，又促进岩石进一步风化。如有些岩
石直接暴露在大气中一、二天就开始风化崩解。岩石不同，其在
相同条件下的风化情况不同，岩石相同，风化作用性质不同、经
受的风化程度不同、沉积环境不同，其生成物的性质也不尽相同。
显然，一般情况下不宜将建筑物设置在风化严重的岩层上，但 是工程中又往往不可能完全避开风化岩层。如隧道进出口地段的 岩层，大多有不同程度的风化，施工中如不注意加强支护，易造 成崩塌。对有些易风化的岩层，在隧道施工开挖后，要及时作支 护，防止岩石继续风化失稳增加山体压力，否则会引起坍塌。风 化岩层中的路堑边坡不宜太陡，同时还要采取防护措施。风化的 岩石更不宜作建筑材料。因此，从工程建筑观点来研究岩石的风 化特性、分布规律，对选择建筑物的合理位置，如隧道的进出口 位置，路堑边坡坡度，隧道的支护方法及衬砌厚度，大型建筑物 的地基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着重要的 意义。
岩石风化后，其物质状态、物理力学性质和化学性质等均发
生了剧烈的变化。很多情况下，风化能使岩石破碎，形成细小颗
粒的次生粘土矿物—高岭石、蒙脱石及伊利石等，改变了岩石的
矿物成分。同时，在风化带中常有可溶盐的富集，如碳酸钙及石
膏。由于岩石风化后，节理、裂隙发育，使岩石整体性降低，孔
隙度增加，抗剪、抗压强度降低，透水性增大，这为地下水活动
被剥离的岩石碎块、岩屑等在雨、雪水流、风力等的夹带下向别处搬运， 并在地壳相对下降的地方堆积起来。在搬运过程中，土颗粒进一步破碎 分散，并使其中较大的颗粒变得浑圆光滑。与此同时，空气中的二氧化 碳、氧气、二氧化流及地表水和地下水还会在与岩石及岩石颗粒的直接 接触过程中发生一系列的化学反应，从而生成新的矿物。上述作用会使 已经破碎的岩石颗粒变得更加细小甚至非常细小。以上就是岩石风化成 土的过程。
浅谈淮北平原第四纪地层沉积物及地貌特征
浅谈淮北平原第四纪地层沉积物及地貌特征论文以安徽省北部城市亳州市为例，说明了淮北平原第四纪地层沉积物的划分，并讨论了淮北平原典型的地质地貌及其他自然地理特征。
在文章的最后，讨论了淮北平原以旱涝灾害为主的自然灾害的影响。
标签淮北平原；亳州；第四纪沉积物；地貌特征引言淮北平原，即淮河干流以以北，沙颍河以南的地区。
淮北平原是由黄河泛滥和淮河冲积形成的，气温高，水源充沛，由于以前黄河泛滥，淤积淮河干道，造成这一带经常性灾荒，淮河经过疏通治理后，淮北平原成为中国水稻的主产区之一。
亳州市是安徽省省辖市，位于皖西北边陲，淮北平原腹地，下面着重介绍亳州市第四纪以来的地层沉积物和地质地貌特征。
以此来分析得出淮北平原的相关情况1 亳州地区第四纪地层亳州地区第四纪地层厚约160~200m，岩性特征自老到新描述如下：1.1 早更新世地层：分上、中、下三段。
下段岩性以棕红、棕黄及灰绿色粘土、粉质粘土为主，夹薄层浅黄色细砂、粉砂，局部钙块富集；中段为棕黄色粉质粘土、深灰色淤泥质粉质粘土于灰黄色泥质粉砂、细砂、粉土互层，底部铁锰质结核富集；上段主要为灰黄色细砂、粉砂、中细砂、含砾中粗砂与棕红、青黄色粉质粘土互层，富含钙质结核。
厚度60m左右。
1.2 中更新世地层：分上、下两段。
下段以棕黄、浅棕红色粉质粘土为主，夹灰黄、青黄色粉质粘土、粉土；上段以青黄色、棕黄色粉质粘土与灰黄色粉土互层，夹薄层分细砂。
厚度40m左右。
1.3 晚更新世地层：分上、下两段。
下段：上部为灰黄、黄灰色粉质粘土及灰黑色淤泥质粉质粘土；下部为黄色细砂、粉细砂及粉砂。
上段：下部为灰黄色细粉砂，含较多的铁锰质结核；中部为灰黄色粉土、粉细砂；顶部为青黄色粉质粘土。
厚度50m左右。
1.4 全新世地层：为灰黄色薄层粉砂和粉质粘土互层，水平层理发育。
厚度10m左右。
主要分布有古近、新近纪和第四纪地层，第四纪地层覆盖全区。
[1]2 亳州地区地质地貌及土壤2.1 地质构造亳州市地处中朝准地台的淮河台坳二级构造单元中，褶皱、断裂构造均较为发育。
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残积土
特征 ●易溶物质被淋滤 ●和母岩在成分上有直接的关系 ●颗粒大小不一，棱角明显 ●厚度变化较大
残积土 母岩
雨雪水地质作用及坡积土
岩石风化产物在雨水,融雪水的 地质作用下被缓慢的洗刷剥蚀, 顺着斜坡向下逐渐移动,沉积在 斜坡下部和坡脚处形成的沉积 物
2 坡积物
特征 ●经过松散 ●成分和基岩无关系 ● 颗粒小，有棱角 ● 厚度小
生物风化作用
岩石在生物活动作用下所引起地破坏 机械作用 化学作用
岩石风化程度的划分和防止风化的措施
五个等级 未风化 微风化 中风化 强风化 强风化
防止措施
加覆盖材料 灌注胶结和防水材料
残积土
岩石风化后产生的碎屑物质除 被风和大气降水带走一部分外, 其余都残留在原地,这种残留在 原地的碎屑物质称为残积土
C 周期性干湿循环带 ◆多分布黏性土 ◆工程性质取决于干湿状态
A BC
洪积扇地形
河流地质作用及冲积土
冲击土是在河流地质作用下 将两岸基岩及其上部覆盖的 坡积物,洪积物剥蚀后搬运, 沉积在河流坡降平缓地带形 成的沉积物
4.冲积土 (Qal)
（1） 冲积土的基本概念 （2） 河流的风化作用
在温度,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 物质
物理风化作用
原因 温度,地下水,树木的根系,掘地动物 特征 碎屑的成分不发生变化,与母岩相同
化学风化作用
水化作用 氧化作用 水解作用 溶解作用
U字型河谷 （中游）
成形型河谷地上河 （下游）
海洋的地质作用及海相沉积物
破坏作用(冲蚀,磨蚀,融蚀) 沉积作用
(1) 海岸带沉积物 (2) 浅海带沉积物
湖泊地质作用
破坏作用 沉积作用
湖积物
风的地质作用及风积土
风力破坏 风力搬运 风力沉积
河谷横断面及各部位名称
第4章 第四纪沉积层的形成及其工 程地质特征
内容提要
§4-1 §4-2 §4-3 §4-4 §4-5
风化作用及残积土 地表流水作用及坡积土，洪积土,冲积土 海洋的地质作用及海相沉积物 湖泊的地质作用及湖泊沉积物 风的地质作用及风积土
1 土的基本概念 土是第四纪时期以来形成的多孔松散堆积物，土
是岩石经过风化、剥蚀、搬运和沉积作用形成的， 土是由矿物颗粒、空气和水组成的多相物质。
山洪急流地质作用及洪积物
山洪急流,暴雨或骤然大量的融雪 水形成搬运力很强的急流,他能冲 刷风化岩石,形成冲沟,并把大量的 碎屑物质搬运到沟口或平原而成 堆积洪积土
3 洪积物
A 地下水深埋带 ◆颗粒较大（砾石或粗砂） ◆低压缩和高承载力 ◆ 磨园度低
B 地下水溢出带 ◆砂性土和黏性土交错分布 ◆地下水埋藏浅