工程地质学-地表水作用的工程

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1、第九章地表水作用的工程地质研究第3节、海（湖）岸带的动力工程地质研究第2节、泥石流第1节、河流地质作用的工程地质研究第1节、河流地质作用的工程地质研究1.水流运动的几种形式（1）紊流、层流和涡流（2）横向环流单向横向环流——弯曲河段双向横向环流（循底分流式）——宽阔或平直河段双向横向环流（循底汇流式）——宽阔或平直的河段混合（多向）式环流——宽浅的河道中，且河底的起伏变化大的情况2.河流地质作用的水力学原理（1）冲蚀与流速垂直断面上突起体承受的动水压力γ0为水的重度;K为形状系数；F为受压面积。vbhlpƮS突起体在动水压力的反复作用下，沿可能滑动面产生的剪切应力：突起体抗冲稳

2、定性判断；①突起体的抗剪强度大于剪切应力——稳定②突起体的抗剪强度小于剪切应力——不稳定③突起体的抗剪强度等于剪切应力——极限状态确定极限状态时的临界流速（2）搬运推移质的起动条件推移质颗粒直径为d，迎水面所受动水压力为P1颗粒滚动时，受河底摩擦阻力T为W’P1T当P1=T，颗粒处于极限状态，推移质临界流速悬浮质的起动条件悬浮于流体中的颗粒，其顶部流速大侧压力小，底部流速小侧压力大，由此产生对颗粒的上游力P2，如水流垂直分速度为U则P2为WP2当P2=W时，临界悬浮垂直分速度Ukp悬浮临界流速（3）沉积当河流的流速低于推移临界流速时，土石体颗粒在重力作用下便发生沉积。颗粒的沉积

3、与颗粒形状、粒径和流速的关系颗粒形状与沉速：球体>椭圆体>立方体>片状体流速流速>10m/s：都侵蚀流速<0.18m/s：都沉积10m/s-0.18m/s：按粒径分①2-1000mm的砾石：启动流速与临界沉速都大，且两者接近，故难动易沉②0.05-2mm的砂粒：启动流速与临界沉速都小，且两者接近，故易动易沉。③‹0.05mm的粉粒与粘粒：启动流速较小，临界沉速较大，两者相差较大，故易动难沉。流速>10m/s：都侵蚀流速<0.18m/s：都沉积10m/s-0.18m/s：按粒径分2-1000mm的砾石：启动流速与临界沉速都大，且两者接近，故难动易沉。0.05-2mm的砂粒：启动流

4、速与临界沉速都小，且两者接近，故易动易沉‹0.05mm的粉粒与粘粒：启动流速较小，临界沉速较大，两者相差较大，故易动难沉。山区河流a.按其发育程度和形态特征可分为：未成形河谷，河漫滩河谷，成形河谷；b.河谷的发育主要受构造控制：背斜谷、向斜谷、断层谷、地堑谷等；c.河床地貌：岩槛、岩滩、深槽和瀑布；d.河谷覆盖层的厚度。平原区河流a.河谷类型：游荡型、叉道型、辨状、地上河b.河床地貌：心滩、岸滩、沙洲2.河床演变的基本规律（1）河谷的形成和形态特征河床类型是河道中流水占据的部分谷底。按形态和弯曲度分类。河道弯曲度(S)：S（两点间河道弯曲度）=河道长度（l）/河谷长度（L）（1

5、）顺直河床（2）弯曲河床（3）游荡型河床（4）叉道型河床河床的横向变化有三种基本形式横向摆动：边滩的迁移、心滩冲刷和沙洲的下移小改道：主槽在河床范围内突变性的摆动。1）主流移夺另一股叉流；2）截弯取直cut-off：大改道：河流袭夺其他河道或另辟新河道。（2）河床冲淤变化的过程及条件黄河下游的地上河段，水流冲破自然堤时，不能形成决口扇，自然合拢，从而大改道。历时上黄河大改道多次，淮河的入海口就是被黄河袭夺，造成淮河不能入海，从而成为害河。六合垸六合垸是这一段最近的一次裁弯取直，1972.7.19，原20公里长的河道缩短为1公里。素有九曲回肠之称，河谷的长度87公里左右，但河道的

6、长度达240公里。3.河床的稳定性和坝闸下游河床再造（1）河床稳定性河床稳定性一般由河床的稳定性系数（洛赫琴系数）fh表示fh〉15-20时，河床基本稳定；fh<5时，河床泥沙在平水期也有移动；fh≤1时，河床极不稳定；如果考虑水深对水流搬运能力的影响时，可用D50/HJ作为河床稳定性判别指标。H表示与河漫滩齐平时的河床水位；岩质河床的再造问题从坝、闸和溢洪道宣泄下来的水流具有很大的能量，其宣泄方式有：1）面流消能：适用于两岸岩石强度高；2）底流消能：有软弱夹层和岩石（破碎带）3）挑流消能：要求河床的强度高；4）消力戽消能（2）坝（闸）下游河床再造二滩表中孔对幢消能采用底流消能

7、形式时，在下游易形成冲刷坑，构成临空面，危机坝基岩体的稳定。一般采用挑射距离（L）与冲刷坑深度（d）的比值来粗略估计冲刷坑是否危机坡脚或大坝安全：1）岩层倾角较陡的基岩L/d>2.5安全2）岩层倾角较缓的基岩L/d>5安全河床岩石冲刷破坏的机制：地质因素：冲刷破坏是由于挑射水流在岩石裂隙间产生脉动压力，使裂隙张开，岩块松动、晃动，相互磨损破坏，裂隙逐渐扩大，脉动压力也逐渐扩大，直至岩块被冲走带出。因此，岩块的水下重量和岩块间的摩阻力影响着岩石的抗冲能力。它与岩块的大小、重度、几何形状、相互位