第九章地表水作用的工程地質(zhì)研究

1、1.水流運動的幾種形式（1）紊流、層流和渦流（2）橫向環(huán)流 單向橫向環(huán)流彎曲河段 雙向橫向環(huán)流（循底分流式）寬闊或平直河段 雙向橫向環(huán)流（循底匯流式）寬闊或平直的河段 混合（多向）式環(huán)流寬淺的河道中，且河底的起伏變 化大的情況 2.河流地質(zhì)作用的水力學原理202vpK FgvbhlpS202pvhKblg b202pvhKblg bStgc02kpgbvtgcKh221024vpKdg/306sTfWfdWP1T/10413skpgvfdK懸浮質(zhì)的起動條件懸浮于流體中的顆粒，其頂部流速大側壓力小，底部流速小側壓力大，由此產(chǎn)生對顆粒的上游力P2，如水流垂直分速度為U則P2為222024UpKdg

2、WP2當P2 = W時，臨界懸浮垂直分速度Ukp0413SkpgUdK懸浮臨界流速(1220)kpkpvU 當河流的流速低于推移臨界流速時，土石體顆粒在重力作用下便發(fā)生沉積。顆粒的沉積與顆粒形狀、粒徑和流速的關系顆粒形狀與沉速：球體 橢圓體 立方體 片狀體流速流速10m/s：都侵蝕流速0.18m/s：都沉積 10m/s - 0.18m/s：按粒徑分 2-1000mm的礫石：啟動流速與臨界沉速都大，且兩者接近，故難動易沉 0.05-2mm的砂粒：啟動流速與臨界沉速都小，且兩者接近，故易動易沉。 0.05mm的粉粒與粘粒：啟動流速較小，臨界沉速較大，兩者相差較大，故易動難沉。山區(qū)河流a.按其 發(fā)育

3、程度和形態(tài)特征可分為：未成形河谷，河漫灘河谷，成形河谷；b.河谷的發(fā)育主要受構造控制：背斜谷、向斜谷、斷層谷、地塹谷等；c.河床地貌：巖檻、巖灘、深槽和瀑布；d.河谷覆蓋層的厚度。平原區(qū)河流a.河谷類型：游蕩型、叉道型、辨狀、地上河b.河床地貌：心灘、岸灘、沙洲河床類型 是河道中流水占據(jù)的部分谷底。按形態(tài)和彎曲度分類。 河道彎曲度(S)：S（兩點間河道彎曲度）= 河道長度（l）/河谷長度（L） （1）順直河床 （2）彎曲河床 （3）游蕩型河床 （4）叉道型河床黃河下游的地上河段，水流沖破自然堤時，不能形成決口扇，自然合攏，從而大改道。歷時上黃河大改道多次，淮河的入海口就是被黃河襲奪，造成淮河不

4、能入海，從而成為害河。50/hfDJ3.河床的穩(wěn)定性和壩閘下游河床再造（1）河床穩(wěn)定性河床穩(wěn)定性一般由河床的穩(wěn)定性系數(shù)（洛赫琴系數(shù)）fh表示fh 15-20時，河床基本穩(wěn)定；fh 2.5 安全 2）巖層傾角較緩的基巖 L/d 5 安全河床巖石沖刷破壞的機制：地質(zhì)因素 ：沖刷破壞是由于挑射水流在巖石裂隙間產(chǎn)生脈動壓力，使裂隙張開，巖塊松動、晃動，相互磨損破壞，裂隙逐漸擴大，脈動壓力也逐漸擴大，直至巖塊被沖走帶出。因此，巖塊的水下重量和巖塊間的摩阻力影響著巖石的抗沖能力。它與巖塊的大小、重度、幾何形狀、相互位置及巖塊間充填物的性質(zhì)有關。水力因素：挑流形式、單寬流量、入水流速和水墊厚度。形成沖刷坑的

5、地質(zhì)條件 1）斷裂破碎帶：往往控制著局部最大沖刷坑的位置、形狀、范圍（例如;雙牌、丹江口） 2）緩傾的軟弱結構面及軟弱夾層較陡傾者，容易形成較深的沖刷坑；（如：新安江） 3）節(jié)理裂隙的密度越大，巖塊體積越小，容易形成較深的沖刷坑。 4）巖層產(chǎn)狀橫谷（壩區(qū)）護岸工程在岸坡或淺灘地段種草、植被，增加洪水季節(jié)河床的粗糙度，達到消能防沖的目的；在岸坡上建筑石快或其他材料的護岸。4.河道整治的工程措施調(diào)整水流導流疏通與約束水流泥石流又稱山洪泥流或泥石洪流，它是一種含有大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)、突然爆發(fā)、歷時短暫、來勢兇猛，具有強大破壞力的洪流過程和自然現(xiàn)象。標準型標準型河谷型河谷型山坡型山坡型按流域形態(tài)

6、按流域形態(tài)泥水流泥水流水石流水石流泥石流泥石流按物質(zhì)組成按物質(zhì)組成按流體性質(zhì)按流體性質(zhì)粘性粘性(結構型結構型)稀性稀性(紊流型紊流型)按水源補給按水源補給暴雨型暴雨型冰雪融水型冰雪融水型潰決型潰決型標準型泥石流流域-泥石流形成區(qū)；-泥石流流通區(qū)；-泥石流堆積區(qū)；-泥石流堵塞河流形成的湖泊。河谷型泥石流流域山坡型泥石流流域泥流泥流固體物質(zhì)主要由細粒的泥砂組成，含有少量巖屑和碎石。粘度比較大，呈稠糊狀。 泥泥石石流流流體中含有大量的粉砂、粘土等細粒物質(zhì)和巨大的石塊、漂礫等。 水水石石型型固體物質(zhì)數(shù)量不多，主要由細粒砂和粘土形成稀泥漿，同時還挾有少量的大石塊 按按流流體體性性質(zhì)質(zhì)分分類類暴雨型泥石流

7、由暴雨形成的洪水對坡面的沖刷所引起的冰雪融水型泥石流由冰川、積雪急劇消融的洪水沖蝕冰磧物造成潰決型泥石流由高山冰湖、冰磧湖及滑坡崩塌造成的堵塞湖突然潰決而產(chǎn)生按水的補給來源和方式分類11cccG ff（1）泥石流的重度固體物質(zhì)的比重，固體物質(zhì)體積與水的體積之比（2）泥石流的流量cccQF V1cBcQQD/HBQQ1cBcQQPFc為泥石流流體的橫斷面積vc 為 泥石流的流速 QB為泥石流溝的清水流量DC為泥石流陣流堵塞系數(shù)QH 為 泥石流的固體流量為泥石流的修正系數(shù) Pc為泥石流的修正系數(shù)與土壤的重度和天然含水量有關 5.泥石流的防治形成區(qū)形成區(qū)流通區(qū)流通區(qū)堆積區(qū)堆積區(qū)1-壩和堤防2-導流堤

8、護路明洞護路明洞護路廊道護路廊道泥石流選線方案(成昆鐵路安寧河)扇后繞避方案選定的扇身通過方案扇前繞避一方案扇前繞避二方案蘭新線高橋跨越泥石流，橋墩前建造護墩工程a.防治鹽井溝5號泥石流的垂面隔欄壩b.蘭新線防治宣家溝泥石流的立體格欄壩baa.蘭青線防治泥石流的斜面格欄壩b.防治八步里溝泥石流的攔沙壩a.b 海（湖）岸帶的形式、結構、物質(zhì)組成以及岸線的位置是可變的，在促成其變化的因素中，以波浪的作用最為重要。此外，潮汐、海流和入海（湖）河流的作用在某些岸帶上也產(chǎn)生巨大的影響。 波浪是存在于海（湖）岸帶上的主要動力，它是海（湖）水體能量傳遞的一種形式1.海(湖)岸帶上水的動力因素 （1）波浪波浪運動與水深的關系1）當水深H/2時，水質(zhì)點作圓周運動；2）當水深H/2時，水質(zhì)點作橢圓周運動，水體運動的性質(zhì)是具有波動特征的強盡水流，產(chǎn)生破浪。波浪的能量波浪的折射（2）潮汐是海水在月球和太陽引潮力作用下發(fā)生的周期性漲落現(xiàn)象。潮汐類型杭州灣內(nèi)的錢塘潮（3）海流2.海(湖)岸帶物質(zhì)運移及沖蝕、堆積的一般規(guī)律（1）物質(zhì)的橫向運動與水下岸坡的形成物質(zhì)的橫向運移水下岸坡的形成與演化（2）物質(zhì)的縱向運移與沉積物流岸帶上物質(zhì)的縱向運移沉積物質(zhì)3.