工程地質（七）（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁大綱要求：地震的震級、烈度、近震、遠震及地震波的傳揚等基本概念斷裂活動和地震的關系活動斷裂的分類和識別及對工程的影響巖石的風化流水、海洋、湖泊、風的侵蝕、搬運和沉積作用滑坡、崩塌、巖溶、土洞、塌陷、泥石流、活動砂丘等不良地質現(xiàn)象的成因、發(fā)育過程和邏輯及其對工程的影響18.5動力地質18.5.1地震地殼內(nèi)部發(fā)生震動的地方稱為震源。震源在地面上的垂直投影稱為震中。震源與震中之間的距離叫震源深度。地震所引起的震動以彈性波的形式向各個方向傳揚，其強度隨距離的增強而減小。地震波首先傳到震中，震中區(qū)受破壞最大，距震中越遠破壞程度越小。地面上受震動破壞程度相同的區(qū)域的外包線稱為等震線地震相關術語全球主要地震帶1.環(huán)太平洋地震帶；2.地中海西馬拉雅地震帶（又稱歐亞地震帶或阿爾卑斯西馬拉雅地震帶）；3.大洋中脊地震帶。中國主要地震帶：西南、西北、華北、東南沿海及臺灣地區(qū)。1.地震的基本知識2.地震震級與地震烈度1)地震震級震級是對地震強度大小的度量，與所釋放的能量大小有關，釋放的能量(E)越大，震級(M)就越高。兩者的關系為：logE=11.8+1.5M。2)地震烈度地震烈度是指地震時一定地點的地面震動強弱程度的尺度，是對該地點范圍內(nèi)的平均水平而言。地震烈度不僅與震級有關，還和震源深度、距震中距離以及地震波通過的介質條件(巖石性質、地質構造、地下水埋深)等多種因素有關，普通情況下，震級越高、震源越淺、距震中越近，地震烈度就越高。一次地震惟獨一個震級，但震中周圍地區(qū)的破壞程度，則隨距震中距離的加大而逐漸減小，形成多個不同的地震烈度區(qū)，它們由大到小依次分布。但因地質條件不同，可浮上偏大或偏小的烈度異常區(qū)。地震烈度本身又可分為基本烈度、建造場地烈度和設防烈度。3.地震波的傳揚地震波通過地球內(nèi)部介質傳揚的稱為體波。體波經(jīng)過反射、折射而沿地面附近傳揚的波稱面波。體波分為縱波(P波)和橫波(S波)?？v波是由震源傳出的壓縮波，質點振動方向與波的前進方向一致，一疏一密地向前傳揚?？v波在固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)中均能傳揚?？v波的速度快，是最先到達震中的波動，所以又稱P波。它周期短，振幅小。橫波是由震源向外傳揚的剪切波，質點振動方向與波的前進方向垂直，傳揚時介質體積不變，但形狀改變，周期較長，振幅較大。因為橫波是剪切波，所以它只能在固體介質中傳揚，而不能通過對剪切變形沒有抵御力的流體。橫波是第二個到達震中的波動，故又稱S波。面波（L波）是體波到達地面后激發(fā)的次生波，它只在地表傳揚，向地面以下疾馳出現(xiàn)。面波波長大，振幅大，傳揚速度最慢。4.近震與遠震近震是距震中小于1000km的地震。用里氏震級。遠震是距震中大于1000km的地震。用面波震級。5.斷裂活動與地震的關系1）絕大多數(shù)強震的震中坐落于活動的大斷裂上或附近；2）許多破壞性強震（M=6.5或7）的形成都與當?shù)刂饕獢嗔炎呦蛞恢拢踔链篌w重合；3）曾經(jīng)發(fā)生過多次強烈地震的大斷裂，大都為切過震源破碎位置的深大斷裂4）我國絕大多數(shù)強烈地震的極震區(qū)和等震線的延伸方向與當?shù)卮髷嗔训淖呦蛞恢?。斷裂活動與地震的關系強震與活動斷裂帶的關系：不同方向的斷裂的交匯部位活動性深大斷裂的轉折部位活動性深大斷裂的端部或其它鎖閉段18.5.2活動斷裂的分類和識別及對工程的影響1.活動斷裂的分類活動斷裂或稱活動斷裂是現(xiàn)今仍在活動或者近期有過活動，不久的未來還可能活動的斷層。其中后一種也叫潛在活動斷裂。3.活動斷裂的判別標志活斷層的地質、地貌和水文地質鑒別標志①地質方面保留在最新沉積物中的地層錯開，是鑒別活斷層的最可靠根據(jù)。普通地說，只要見到第四紀中、晚期的沉積物被錯斷，無論是新斷層或老斷層的復活，均可判定該斷層的活動性。需注重與地表滑坡產(chǎn)生的地層錯斷的區(qū)別?；顢鄬拥臄鄬訋?面)普通都由松散的破碎物質所組成，而非復活老斷層的破碎帶均有不同程度的膠結；所以松散、未膠結的斷層破碎帶，也可作為鑒別活斷層的地質特征。陪同有強烈地震發(fā)生的活斷層，當強震過程中沿斷裂帶常浮上地震斷層陡坎和地裂縫，是鑒別活斷層的霞要根據(jù)。非構造的地裂縫普通無一定的方向性。②地貌方面活斷層分布地段往往是兩種截然不同的地貌單元直線相接的部位，其一側為斷陷區(qū)。而另一側為隆起區(qū)。因為在近期地質時期內(nèi)斷塊的持久活動，高聳區(qū)和低洼的平原、盆地分化幅度很大。地貌上的驟然變化及沉積物厚度的顯著差別是活動性斷裂存在的重要標志。走滑型的活斷層，常使通過它的河流、溝谷方向發(fā)生顯然的變化；當一系列的河谷向一個方向同步移錯時，即可作為決定活斷層位置和錯動性質的佐證。按照水系移錯的距離和堆積物的絕對年齡，即可推算該活斷層的錯動速率。山脊、山谷、階地和洪積扇等的錯開，也是鑒別走滑型活斷層的標志。近期斷塊的差異升降運動，可使同一級夷平面分離解體，高程相差數(shù)百米，以至上千米。為數(shù)不少的活動斷裂在地貌上為深切的直線形河谷，當斷層兩盤相對地升降，則兩岸階地的高度有差別，同一級階地的高程在斷層兩側顯然不同。因為階地形成的時代較夷平面新，所以在鑒定活斷層時更為可靠。此外，在活動斷裂帶上滑坡、崩塌和泥石流等工程動力地質現(xiàn)象常呈線形密集分布。③水文地質方面活動斷裂帶的土石裂隙和孔隙發(fā)育，使得巖性透水性和導水性強，常形成脈狀含水層，因而當?shù)匦蔚孛矖l件合適時，沿斷裂帶泉水成線狀分布，植被發(fā)育。此外，當斷層活動時產(chǎn)生的機械能轉化成了熱能的緣故，許多活斷層沿線常有溫泉出露，并亦表現(xiàn)為沿斷裂帶呈線狀分布的特點。我國東南地區(qū)的溫泉大體上是沿活動性斷裂呈串珠狀分布的。因為活斷層普通比較深大，地下水在循環(huán)交替過程中能攜帶深部的某些化學成分，主要表現(xiàn)為某些微量元素含量的顯著增強，例如氡、氦、硼、溴等。因此，也可按照地下水中這些微量元素的異常探測活斷層。4.活動斷裂對工程的影響活動斷裂對工程建造的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：①活動斷裂的蠕動位移對建造物的直接影響：活動斷裂常具有水平及垂直移動，倘若建造物跨越這種部位，就會被拉裂，發(fā)生變形破壞。②活動斷裂發(fā)震對附近（一定范圍）建造物的破壞。18.5.4巖石的風化1.風化作用及其類型分布在地表或地表附近的巖石，經(jīng)歷太陽輻射、大氣、水溶液及生物等因素的侵襲，逐漸破碎、松散或礦物成分發(fā)生化學變化，甚至生成新的礦物的現(xiàn)象，稱為巖石的風化作用。巖石風化后物理力學性質發(fā)生顯著變化，力學強度顯然降低。各種工程建造所碰到的巖石，絕大多數(shù)是經(jīng)歷過不同風化程度的巖石。按照風化作用的性質及其影響因素，可分為物理風化、化學風化和生物風化作用等三種類型(見下頁表）。2.影響巖石風化的因素巖石風化是一個復雜的地質過程，是許多因素綜合作用的結果。影響巖石風化速度、深度、程度以及分布邏輯的因素，主要有下列幾種。1)氣候、地形和地下水的影響2)巖石性質的影響3)斷層、裂隙的影響3.巖石（體）風化程度的劃分因為風化因素都是從巖石（體）表面開始侵入，所以由表面向深處風化程度也由嚴重到輕微。風化程度的不同使巖石的性狀和物理力學性質有很大差別，因此在工程勘察設計中需要對風化程度舉行等級劃分。4.防治風化的措施防治巖石風化作用的措施之一是向巖石孔隙、裂隙灌注各種漿液，提高巖石整體性態(tài)和強度，增強巖石抗風化能力；措施之二是在巖石表面噴抹水泥砂漿、瀝青或石灰水泥砂漿封閉巖面，防止空氣、水分與巖石接觸或滲入其中，也是防治巖石風化的有效措施?；A工程建設中，對于已經(jīng)存在的嚴重風化層，若其厚度不大應予清除，使建造物基礎落在未風化或微、弱風化的巖石上，若厚度較大不能所有挖除，則應采取相應措施，如樁基等。對邊坡、隧道工程可按照風化層厚度及風化程度采用加強支護、支擋、襯砌等措施。18.5.5流水的地質作用1.河流的地質作用包括侵蝕、搬運和沉積作用。1）河流的侵蝕作用河流在流動過程中，以其自身的動力（活力）以及所挾帶的泥沙對河床的破壞，使其加深，加寬和加長的過程稱為河流的侵蝕作用。河流的侵蝕作用可分為機械和化學兩種方式。總的說來，機械的侵蝕作用更為主要些。河流侵蝕作用按侵蝕的方向又可分為下蝕作用和側蝕作用。2）河流的搬運作用河流的搬運作用是河水把沖刷下來的物質搬運到其他的地方。例如，把沖刷下來的物質從上游搬運到中游或下游，從陸地搬運到海洋。河流的搬運方式可分為機械搬運和化學搬運兩種。流水的機械搬運力和搬運量的大小，決定于流速及流量的大小。流水的搬運力與流速的六次方成正比，所搬運物質的顆粒普通是上游顆粒較粗，愈向下游顆粒愈細。這就是河流的分選作用，在搬運的過程中，被搬運的物質與河床摩擦，或互相之間碰撞，帶棱角的顆粒就變成了圓形或亞圓形的顆粒；例如石塊變成了卵石、圓礫。機械搬運方式又可分為推移、躍移和懸移三種。河流對可溶性物質的化學搬運，則主要與氣候條件、可溶性物質的溶解度以及其在河水中的存在狀態(tài)有關。3）河流的沉積作用河流在河床坡降平緩的地帶及河口附近，河水的流速變緩，水流所搬運的物質便沉積下來，這種沉積過程稱為河流的沉積作用，所沉積的物質稱為沖積土或河流沉積物。河流沉積的物質有粗碎屑的漂石、塊石、卵石、礫石等及細碎屑的砂、粘性土、淤泥等。沖積土的特征：物質有顯然的分選現(xiàn)象。上游及中游沉積的物質多為大塊石、卵石、礫石及粗砂等，下游沉積的物質多為中、細砂、粘性土等；顆粒的磨圓度較好；多具層理，并有尖滅、透鏡體等現(xiàn)象。河流沖積土在地表分布很廣，可分為：平原河谷沖積物、山區(qū)河谷沖積物、山前平原沖積物、三角洲及溺谷沉積物等類型。2.片流的地質作用及坡積物3.洪流的地質作用及洪積物2）洪積物及洪積扇洪流的沉積作用很普遍，異常是在干旱和半干旱地區(qū)，洪流是主要的地質營力。當洪流攜帶大量碎屑物質，抵達沖溝口時，水流驟然凝聚，碎屑物質便沉積下來，由洪流形成的沉積物叫洪積物。洪積物在沖溝口所形成的扇狀堆積體叫洪積扇。18.5.6海洋的地質作用1.海洋分區(qū)按照海水的深度及海底的地形可以把海洋區(qū)域分為以下幾個帶：①海岸：是海水高潮和低潮之間的地區(qū)，海水深度0~20m；②大陸架(或陸棚)淺海帶：海水深度20~200m，坡度很平緩；③大陸坡次深海帶：海水深度200~3000m，坡度普通自幾度到二十幾度；④深海帶：海水深度3000~6000m。偶爾在臨近大陸處有深達萬米的海淵。(1)海洋環(huán)境地貌暗示圖（2）海岸帶特征海洋邊緣，海洋與陸地的接觸帶是海洋與陸地互相作用的地帶，稱為海岸帶，包括沿岸陸地部分及水下岸坡，范圍自濱海平原至外陸架坡折帶?，F(xiàn)代海岸帶包括現(xiàn)代海浪對地面作用所達到的范圍。其上界，在巖岸是現(xiàn)代海蝕崖的頂部，在沙質和泥質海岸是海岸沙丘或海灘頂部生長植被的地方；其下界相當于水深等于1／2波長處?，F(xiàn)代海岸帶自陸地向海洋普通劃分為海岸、海灘和水下岸坡三個部分。海岸是高潮線以上狹窄的陸上地帶，如海蝕崖、灘肩或沿岸沙堤及海岸沙丘等，它們常常裸露于海水面之上，僅在特大高潮或暴風浪時才被海水吞沒。這一地帶又稱潮上帶或后濱。海灘是高低潮之間的地帶，它們在高潮時被淹，低潮時出露，其寬度受潮差影響，相當于潮間帶，也稱前濱。水下岸坡是低潮線以下向來到波浪作用所能到達的海底部分，其下限相當于1／2波長的水深處，通常約10—20米。水下岸坡不露出水面，是波浪破碎頻繁的地帶，在沙質海岸，常形成沿岸沙壩和凹槽，這一帶又稱潮下帶或近濱。外濱(或濱外)是波基面以下的淺海部分。2.海洋的剝蝕作用波浪、潮汐及沿岸流等對海岸帶的破壞作用，總稱為海蝕作用。海蝕作用的方式有：沖蝕、磨蝕和溶蝕等。沖蝕作用：是指波浪對海岸的撞擊作用。在坡度較大的海岸，波浪到達岸邊時，波浪的能量將所有作用于海岸，岸邊所受的壓力，受波高影響最大。磨蝕作用：主要是激浪流所挾帶的沙礫對海岸舉行研磨與鑿蝕的作用。參加磨蝕的礫石多變成扁平狀。溶蝕作用：是海水對巖石的溶解作用，除了對碳酸巖溶解外，對其他巖石和礦物如玄武巖、正長巖、角閃石及黑曜巖等溶解也較顯然。3.海洋的搬運作用（