地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析

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1、第十讲　　地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析一、内容提要：本讲主要讲述①地貌和第四纪地质  各种地貌形态的特征和成因；第四纪分期。②岩体结构和稳定分析  岩体结构面和结构体的类型和特征：赤平极射投影等结构面的图示方法；根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。二、重点、难点：各种地貌形态的特征和成因、岩体结构面和结构体的类型和特征以及根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。三、内容讲解：第三节  地貌和第四纪地质    地貌即地表形态(地形)。地貌形态大小不等，千姿万态，成因复杂，但总的说来，地貌形态是内外地质营力互相作用的结果。第四纪是地球发展的最新阶段

2、，它包括更新世和全新世。    一、主要地貌形态的特征与成因地貌形态是由地貌基本要素所构成。地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点，它们是地貌形态的最简单的几何组分，决定了地貌形态的几何特征。自然界的地貌形态虽被人归结为上述三种地貌基本要素所构成。【例题1】构成地貌形态的地貌基本要素中不包括（　　）。A.　地形面　　　B.　地形线　　　C.　地形点　　　D.　走向线　　　　答案：D    地形面：可能是平面、曲面或波状面。例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等。    地形线：两个地形面相交组成地形线(或一个地带)，或者是直线或者是弯曲起伏线，例如分水线

3、、谷底线、坡折线等等。    地形点：两条(或几条)地形线的交点，或孤立的微地形体构成地形点，这实际上是大小不同的一个区域，例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点和河谷裂点等。    任何一种地貌形态的特点，都可以通过描述其地貌形态特征和形态测量特征反映出来。    地貌基本形态具有一定的简单的几何形状，但是地貌形态组合特征，就不能用简单的几何形状来表示，而必须考虑这一形态组合的总体起伏特征，地形类别和空间分布形状。例如，山前由若干洪积扇群集所构成的洪积平原，这是一种地貌形态组合，其中每一个洪积扇作为一个基本地貌形态，具有扇形几何特征；但这一形态组

4、合的特征则是纵向倾斜，横向和缓起伏，呈条状分布的洪积倾斜平原。    地貌的成因研究，涉及地貌形成的物质基础，地貌形成的动力和影响地貌形成发展的因素。地貌形成的物质基础是岩石和地质构造。地貌形成的动力主要有两类，即内力地质作用和外力地质作用。地貌的形成发展是内、外营力相互作用的结果。    (一)残积物及风化壳    地壳表层岩石遭受风化作用后，在原地形成的松散堆积物称残积物(层)。在地壳表层不同深度由于风化作用的因素、方式和强度不同，致使在垂直剖面上形成具有不同成分和结构的多层残积物，由这些残积物所构成的复杂剖面称为风化壳。在风化壳的顶部，通常是生物活

5、动的场所，生物在生命过程中分泌和产生大量的有机质，有机质与残积物不断发生化学反应，改造残积物，这个过程称成土(壤)作用，经成土作用改造过的富含腐殖质的残积物称土壤。因此，残积物和土壤都是风化壳的组成物质。由于风化作用的复杂性和基岩的性质不同，风化壳可以由单一的残积层组成，也可以由多层残积层组成。    风化壳中常含有多种有用矿产，风化成因的铁、锰、镍、钴、铝矿床是这些矿种中的主要类型。风化壳和残积层的结构特点对工程建筑也有直接影响，因此研究风化壳有着重要意义。    决定风化壳形成的主要因素是气候条件，在不同气候条件下，风化作用进行的方式、强度不同，因而

6、形成处于不同风化作用阶段和发育程度的风化壳。据此可把风化壳划分为下列四个主要类型：    1.岩屑型风化壳(机械风化壳)。岩石在物理风化作用下在原地产生碎裂，形成岩屑型风化壳。其化学风化作用微弱，元素迁移能力也弱，组成残积层的岩石成分与母岩基本一致。风化壳上层碎屑粒径细小，向下逐渐变粗，最下部是具风化裂隙的基岩。    岩屑型风化壳主要形成于寒冷气候带(冻原带)，由于气温低；化学元素极不活跃，仅有微弱的化学风化作用，使部分硅酸盐矿物风化成水云母和水绿泥石等风化程度低的矿物。    2.硅铝—硫酸盐型风化壳及硅铝—碳酸盐型风化壳。此类风化壳是在物理风化作用

7、基础上，化学风化作用开始阶段的产物。在氧和二氧化碳的作用下，硫化物受氧化成硫酸盐；铝硅酸盐矿物中的碱金属和碱土金属在碳酸化作用下，从矿物中析出，并形成碳酸盐。此阶段的典型矿物是石膏、方解石等，因水溶液呈碱性，有时可形成水云母等粘土矿物。此类风化壳形成于干旱气候带(荒漠带)及温暖的半干旱气候带(草原带)。整个风化壳因富含钙而呈黄—灰黄色，类似黄土又称黄土状风化壳，这类风化壳的厚度一般不大。    3.硅铝粘土型风化壳(高岭石型风化壳)。在化学风化作用深入进行下，钙、镁、钾、钠等元素全部被析出，硅也大量迁移。水溶液呈酸性反应，使硅酸盐、铝硅酸盐矿物分解，形成

8、高岭石、蒙脱石等粘土矿物，故称高岭石型风化壳。高岭石型风化壳主要形成于温暖湿润气