地表水地质作用课件

,四川交通职业技术学院道桥系,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,自然界的水循环,自然界的水循环,第一节 地表水的地质作用,1.,概述,2.,暂时性流水地貌,3.,河流的地质作用,4.,河流地质作用与道路工程,第一节 地表水的地质作用1.概述,1.1,概述,地面流水：,是指地面流水是指陆地表面流动着的液态水。它们在重力作用下，沿地表从高处向低处流动。地面流水主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水 。地表流水可分为暂时流水和经常流水两类。,地面流水,暂时性地面流水,长期性地面流水,面流：,顺斜坡无固定流道的、面状流动的细小流水,洪流：,低洼的沟谷中呈线状流动的暂时性地面流水,河流：,具有一定河道的长期性地面流水称,回,1.1 概述 地面流水：是指地面流水是指陆地表面流动着的液,3,1.2,暂时性流水,暂时流水,是大气降水后短暂时间内在地表形成的流水，因此雨季是它发挥作用的主要时间，特别是在强烈的集中暴雨后，它的作用特别显著，往往造成较大灾害。,1.2 暂时性流水 暂时流水是大气降水后短暂时,4,暂时性流水地貌,1.,坡面流水的洗刷作用及地貌：,片流和细流的洗刷作用,坡积物及其工程性质,2.,山洪急流的地质作用及洪积扇：,冲沟,洪积扇,片流,细流,冲沟冲槽阶段（或细沟阶段）,平衡（冲沟）阶段,下切阶段（或切沟阶段）,休止（拗谷）阶段,暂时性流水地貌 1.坡面流水的洗刷作用及地貌：片流和细流的洗,5,1.2.1,面流的洗刷作用及坡积群,洗刷作用：,面流在斜坡上流动过程中，可冲走细粒物质，并将这些物质带到斜坡下部,。,面流的水动力微弱，仅能冲走颗粒较小的粉沙及泥土。可溶性岩石（石灰岩）组成的山坡还能产生溶蚀作用，形成溶沟、石芽地貌。,在山坡下部，无数细小股流水还具有一定的线状侵蚀能力。坡面在小股流水冲刷作用下，出现无数小沟。山坡上裸露的土壤常受到面流的洗刷，产生大量的土壤流失。,坡积群：分选不好，中下部较厚，厚度过大，不易扰动，例：兴文坪银杏乡。,1.2.1面流的洗刷作用及坡积群洗刷作用：面流在斜坡上流动过,6,地表水地质作用课件,7,1.2.2,山洪激流的地质作用及洪积扇,1.,洪（流）水特点 ：,洪（流）水发生具有突然性，水量猛增，水位暴涨，上下游落差突然增大，平时温驯的河流，显出排山倒海之势，也真有雷霍万钧之力。洪水所过，田园庐舍成墟，这时水对地面的破坏作用，表现得非常明显 。,1.2.2 山洪激流的地质作用及洪积扇 1,8,洪积扇,洪积扇,9,洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧壁约束，水流分散，动能迅速减弱，所搬运的碎屑物在沟口大量沉积，形成扇形,堆积地貌。,洪积扇,洪积裙,洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧壁约,10,山洪激流的地质作用及洪积扇,2.,冲沟形成发展的四个阶段：,1,、冲槽阶段（细沟阶段）,冲沟的开始，会淤塞边沟，毁损路面，破坏路基，填平沟槽，种植草皮保护坡面。,2,、下切阶段（切沟阶段）,公路避免从沟顶附近的沟壁通过，中下部通过应修截水沟，沟头设多级跌水石坎，沟底铺石加固。,3,、平衡阶段（冲沟阶段）,设跨沟桥，路基、桥涵高度应在洪水位以上，桥涵孔径应大于排洪量，加固沟壁，设置跌水、防止侧蚀水毁路基及切坡后内边坡失稳，防止崩塌滑坡的发生。,4,、休止阶段（拗谷阶段）治理同上,山洪激流的地质作用及洪积扇2.冲沟形成发展的四个阶段：,11,冲沟发展的第一阶段是形成细沟。,冲沟发展的第一阶段是形成细沟。,12,冲沟发展的第二阶段，以强烈的下蚀作用为主,冲沟发展的第二阶段，以强烈的下蚀作用为主,13,冲沟发展的第三阶段是使谷底逐渐变缓，同时冲沟的岸坡逐渐塌落，形成天然稳定的坡度,冲沟发展的第三阶段是使谷底逐渐变缓，同时冲沟的岸坡逐渐塌落，,14,1.3,河流地质作用及地貌,3.,河谷地貌：,侵蚀作用,沉积作用,搬运作用,典型河谷地貌的形态要素,1.,河流的侵蚀、搬运和沉积作用,2.,冲积层,河谷地貌分类,河流阶地,1.3河流地质作用及地貌 3.河谷地貌：侵蚀作用沉积作用搬,15,河流在纵向的特征,您好,河流的空间形态,河流在纵向的特征您好河流的空间形态,16,1.3.1,河流的侵蚀、搬运和沉积作用,1.,侵蚀作用：河水在流动过程中不断加深和拓宽河床的作用,底蚀作用（下蚀作用）：,河水对河床底部岩石破坏，使河谷加深的过程。,侧蚀作用：,河水对河床岩石破坏，使河谷拓宽的过程。,1.3.1 河流的侵蚀、搬运和沉积作用 1.侵蚀作用：河水,17,下蚀作用的结果,峡谷地貌,河流的下蚀作用,下蚀作用的结果峡谷地貌河流的下蚀作用,18,差异下蚀作用的结果,瀑布,差异下蚀作用的结果瀑布,19,下蚀作用的过程,河流的地质作用,下蚀作用的过程河流的地质作用,20,由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流的泥沙就会沉积，减缓，在凸岸河水携带河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会截弯取直。废弃的弯曲河道称为牛轭湖,河流的侧蚀作用,由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹,21,由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流减缓，在凸岸河水携带的泥沙就会沉积，河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会截弯取直。废弃的弯曲河道称为牛轭湖。,河流的侧蚀作用,由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹,22,牛轭湖的形成过程,牛轭湖的形成过程,23,时间上河流发育的早期以,下蚀作用为主，随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。,空间上河流的上游以下蚀作用为主，河流的下游以侧蚀作用为主。,下蚀作用与侧蚀作用的关系,时间上河流发育的早期以下蚀作用为主，随着坡度减小，逐渐转为以,24,河流的侵蚀、搬运和沉积作用,2.,搬运作用：河水在流动过程中 夹带沿途冲刷侵蚀下来的物质（泥沙、石块等）离开原地的移动作用。,影响因素：,河水的流量、流速。,物质来源：,谷坡洗刷、崩落、滑塌下来的产物和冲沟内洪流冲 刷出来的产物，河流侵蚀河床的产物。,搬运形式：,浮运、推移和溶运。,河流的侵蚀、搬运和沉积作用 2.搬运作用：河水在流动过程中,25,河流的侵蚀、搬运和沉积作用,3.,沉积作用：,河流在运动过程中，能量不断受到损失，当河水夹带的泥沙、砾石等搬运物质超过了河水的搬运能力时，被搬运的物质便在重力作用下逐渐沉积下来，形成河流冲积层。,河流的沉积特性：,具有明显的分选性。,河流的侵蚀、搬运和沉积作用 3.沉积作用： 河流在运动过程,26,河流沉积作用的主要方式是机械沉积作用。引起河流机械沉积作用主要原因是河水流速的降低，导致机械动能的减小，使河流的搬运能力降低而发生沉积 。根据沉积的部位分为：,山口,沉积作用,谷底沉积作用,河口沉积作用,河流的沉积作用及沉积物,河流沉积作用的主要方式是机械沉积作用。引起河流机械沉,27,河流的沉积物,山口沉积作用,来自山区的河流，携带着大量机械搬运物到山口开阔的平地上，由于河床坡降明显减小，水流又无地形约束而散开，河水动力突然大大减小，机械搬运能力迅速降低，搬运物就会山口沉积下来。山口沉积物常形成扇状地貌：,冲积扇,。,谷底沉积作用,谷底包括两部分。一部分是被河水所覆盖的河床，在河床上产生的沉积作用称,河床沉积,；另一部分是平水位时谷底未被河水所淹没的平坦地形,河漫滩,。,河口沉积作用,河口是河流最主要的沉积场所。当河流入湖泊、海洋时受湖水或海水的顶托，流速迅速减小，使河水搬运能力减弱甚至消失，大量机械搬运物质在河口沉积下来。另一方面由于湖水、海水中富含有电解质，当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、海水相混合后，海水中的电解质破坏了胶体的稳定性，致使胶体凝聚，而沉积在河口。,在河流流入湖泊或海洋的地方，河流沉积物常形成锥形的沉积地貌（其外形象三角形）称为三角洲,。,河流的沉积物山口沉积作用来自山区的河流，携带着大量机械搬运物,28,河流的沉积物,河漫滩,沉积,河流的沉积物河漫滩沉积,29,1.,以机械碎屑为主,2.,砾石的磨圆好,3.,发育二元结构,4.,常发育层理,5.,沉积物分选性好,6.,从上游到下游沉积物逐渐变细,上游,下游,河流沉积物（冲积物）的特征,1.以机械碎屑为主2.砾石的磨圆好3.发育二元结构4.常发,30,1.3.2,冲积层,冲积物：河谷内由河流的沉积作用所形成的堆积物。,特性：,良好的磨圆度和分选性 。,分相：,河床相、河漫滩相、牛扼湖相、河口三角洲 相。,1.3.2 冲积层 冲积物：河谷内由河流的沉积作用所形成的,31,1.3.3,河谷地貌,1.,典型河谷地貌的形态要素：,形态要素,：,谷底、谷坡、阶地,2.,河谷分类：,影响因素：,受多种因素控制，包括和六个钟地质作用的强弱，地壳升降的幅度，组成河谷的岩石性质及地质构造。,形态：,“,V”,形谷, “U”,形谷。,3.,阶地：,按河谷发展阶段分类：,未形成河谷、河漫滩河谷、成形河谷。,按河谷走向与地质构造关系分类：,背斜谷、向斜谷、单斜谷、断层谷、横谷、斜谷等,成因：,地壳构造运动和河流的侵蚀、堆积作用的综合作用下。,类型：,侵蚀阶地、堆积阶地、基座阶地。,1.3.3 河谷地貌 1.典型河谷地貌的形态要素：形态要素：,32,河谷阶地的形成过程：,地壳相对稳定，下蚀作用逐渐减弱，侧蚀作用增强，发育较宽的河漫滩，形成宽阔的谷底。地壳上升，河流纵比降增加，下蚀作用增强，河床下降，原来宽阔的谷底相对升高，最终高于一般洪水期水面，从而在河谷两侧形成平坦的台地。,阶地,谷坡上的阶梯状平台。,1.3.3,河谷地貌,河流侵蚀作用与地壳运动的关系,河谷阶地的形成过程,河谷阶地的形成过程：地壳相对稳定，下蚀作用逐,33,一级阶地,二级阶地,四级阶地,五级阶地,三级阶地,一级阶地二级阶地四级阶地五级阶地三级阶地,34,成因,：地壳震荡式间歇性上升运动；,年代,：位置越高，级次越大，年龄越老；,类型,：侵蚀阶地，基座阶地，堆积阶地；,与公路的关系,：,一方面,，可以缓和山谷坡脚地形的平面曲折和纵向起伏，有利于路线平纵面设计和减少工程量；,另一方面,，又不易遭受山坡变形和洪水淹没的威胁，容易保证路基稳定。,在公路的高程能够满足的条件下，一般选择一级和二级阶地通过。,阶地特征,成因：地壳震荡式间歇性上升运动；阶地特征,35,1.4,河流地质作用与道路工程,（一）沿河路基水毁成因及防治：,（,二）桥梁水毁,成因及防治：,1.4 河流地质作用与道路工程 （一）沿河路基水毁成因及,36,王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段,王横线绛县路基、路面、挡墙冲毁路段,37,王横线垣曲境内路基、路面、挡墙冲毁路段,王横线垣曲境内路基、路面、挡墙冲毁路段,38,301,省道郧,(,西,),漫,(,川,),公路路基被洪水冲刷一空，路面塌陷，交通中断,301省道郧(西)漫(川)公路路基被洪水冲刷一空，路面塌陷，,39,咆哮的洪水切断了公路，阻断了交通,咆哮的洪水切断了公路，阻断了交通,40,洪水过后，路基荡然无存,洪水过后，路基荡然无存,41,公路水毁原因分析,影响因素,-,水,水的来源：,一、雨雪直接落至路面的大气降水,二、贯穿路基的沟、溪、河流水。地下水主要来源于上层滞水、潜水、承压水,破坏公路的方式：,暴雨径流直接冲毁路肩、边坡和路基；积水的渗透和毛细水的上升可导致路基湿软，强度降低，重者会引起路基冻胀、翻浆或边坡塌方，甚至整个路基沿倾斜基底滑动；进人结构层内的水分可以浸湿无机结合料处治的粒料层，导致基层强度下降使沥,公路水毁原因分析 影响因素-水,42,面层出现剥落和松散；水泥混凝土路面由于接缝多，从接缝中渗入的水分聚集在路面结构中，在重载的反复作用下，产生很大的动水压力，导致接缝附近的细颗粒集料软化，形成唧泥，产生错台、断裂等病害。,总之，水的作用加剧了路基路面结构的损坏履路面使用性能变坏，缩短了路面的使用寿命。,面层出现剥落和松散；水泥混凝土路面由于接缝多，从接缝,43,(,一,),沿河路基水毁,(1),路线与河道并行，一面傍山，一面临河，许多路基是半挖半填或全部为填方筑成。路基边坡多数未做防冲刚加固措施，路基因洪水顶冲与淘剐发生坍塌破坏，出现许多缺口和坍塌半个以上路基。,(2),路基防护构造物因基础处理不当或埋置深度不足而破坏，引起路基水毁。,(3),半填半挖路基地面排水不良，路面、边沟严重渗水，路基下边坡坡面渗流、普遍出露、局部管涌引起路基坍垮。,(4),洪水位骤降，在路基半坡内形成自路基向河道的反向渗流，产生渗透压力和孔隙压力，造成边坡失稳。,(5),不良地质、地形路段，山体滑坡或路基滑移。,(一)沿河路基水毁 (1)路线与河道并行，一面傍山，一面临,44,(6),道路防洪标准低，路面设计洪水位标高不够或涵洞孔径偏小，道路排水系统不完善，造成洪水漫溢路面、水洗路面甚至冲毁路基。,(7),原有道路施工质量不佳，挡墙砌筑砂浆强度达不到设计要求，砂浆砌筑不饱满，石料偏小，砌体整体强度不够。,(8),原有路基边坡坡度太陡，没有达到设计要求。,(9),较陡的山坡填筑路基，原地面未清除杂草或挖人工台阶，坡脚未进行必要支撑，填方在自重或荷载作用下，路基整体或局部下滑。,(10),填方填料不佳，压实不够，在水渗入后，堆密度增大，抗剪强度降低，造成路基失稳。,(11),植被破坏，水土流失，在强降雨形成的地面径流冲击下，造成边坡坍方。,(12),道路养护工作跟不上，涵洞淤塞导致排水不畅，造成水洗路面甚至冲毁路基。,(6)道路防洪标准低，路面设计洪水位标高不够或涵洞孔径偏小,45,防治沿河路基水毁的措施,(1),种草防护适用于土质路堤、路堑有利于草类生长的边坡，它可以防止雨水冲刷坡面。但经常浸水或长期浸水的路堤边坡，种草不易生长，故不宜采用此法防护。,(2),草皮的作用与种草相同，当河床比较宽阔，铺设处只容许季节性浸水，流速小于,1,8m/s,，水流方向与路线近于平行的条件下可以使用,（,3,）植树一般是在路基斜坡上和沿河路堤之外漫水河滩上种植，直接加固路基和河岸，并使水流速度降低，防止和减少水流对路基或河岸的冲刷。,防治沿河路基水毁的措施 (1)种草防护适用于土质路堤、路堑有,46,(4),砌石防护分为干砌和浆砌两种。干砌片石用以防护边坡免受大气降水和地面径流的侵害，以及保护浸水路堤边坡免受水流冲刷作用，一般有单层铺砌、双层铺砌。在片石下面应设置垫层，它主要起整平的作用，并可防止水流将干砌片石下面边坡上的细颗粒土壤携带出来冲走，还能使防护的坡面具有一定弹性，从而增加对波浪、流冰及漂浮物冲击的抵抗力，使之不易破坏。干砌片石所用的石料，应是坚硬的、耐冻的和未风化的石块，为防水浸水及提高整体强度，可用水泥砂浆勾缝。,当水流流速较大,(,如,4,5m/s),，波浪作用较强，以及可能有流冰、流木等冲击作用时，宜采用浆砌片石护坡，必要时，可与浸水挡土墙或护面墙同时设置。,(4)砌石防护分为干砌和浆砌两种。干砌片石用以防护边坡免受,47,(5),抛石防护主要用于防护水下部分的边坡和坡脚，免受水流冲刷及淘刷，也可用于防止河床冲刷，最适用于砾石河床。它不受水位高低变动的影响，亦不受施工季节的限制，新筑堤岸尚未沉实之前亦可施工。在附近盛产石料、沿线废石方较多的地区，应优先考虑此种防护措施。,(6),石笼防护的使用范围比较广泛，可用于防护河岸或路基边坡、加固河床、防止淘刷。,(7),浸水挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡，以保证土体稳定的建筑物。,(8),丁坝是指坝根与岸滩相接，坝头伸向河槽，坝身,与水流方向成某一角度，能将水流挑离河岸的结构物。,丁坝是用来束水归槽、改善水流状态、保护河岸的。,(5)抛石防护主要用于防护水下部分的边坡和坡脚，免受水流冲,48,地表水地质作用课件,49,地表水地质作用课件,50,桥梁水毁,桥梁水毁,51,(,二,),桥梁水毁成因,桥梁受洪水冲击，墩台基础冲空危及安全或产生桥头引道缺、断，乃至桥梁倒坍，称为桥梁水毁。其主要原因有下列两种：桥梁压缩河床，水流不顺，桥孔偏置时，缺少必要的水流调治构造物；基础埋置深度浅又无防护措施。,(二)桥梁水毁成因 桥梁受洪水冲击，墩,52,1,增建水流调治构造物防治桥梁水毁,(1),稳定、次稳定河段上桥梁水毁防治,稳定、次稳定河段上桥梁水毁防治措施，可根据调整桥下滩流、河床冲淤分布的实际需要以及水流流向等分情况加以选择，,正交桥位，两侧有滩地对称分布时，两侧桥头布置对称的曲线形导流堤。,两侧有滩地但不对称分布时，两侧导流堤一般布置成口朝上游的喇叭形。大滩侧为曲线形导流堤，小滩为两端带曲线的直线形导流堤。,桥位在河流弯道上，凹岸布置直线形导流堤，凸岸布置曲线形导流堤。,桥位与河槽正交，一侧引道向上游与滩地斜交，另一侧引道与滩地正交时，斜交侧桥头布置梨形堤，引道上游侧设置短丁坝群,。,1增建水流调治构造物防治桥梁水毁 (1)稳定、次稳定河段上,53,桥位与河槽正交，一侧引道伸向下游与滩地斜交形成,“,水袋,”,，另一侧引道与滩地正交时，斜交侧桥头设置曲线形导流堤，引道上游进行边坡加固，并在适当位置设置小型排水构造物，以排除,“,水袋,”,积水，正交侧桥头设置直线形导流堤。若斜交侧滩地不宽，可没封闭导流堤消除,“,水袋,”,。,斜交桥位，两侧有滩地对称分布时，根据河槽流向，锐角侧设梨形堤，另一侧设两端带曲线的直线形导流堤。,桥位与河槽正交，一侧引道伸向下游与滩地斜交形成“水袋”，,54,(2),不稳定河段上桥梁水毁防治,不稳定河段上桥梁的水毁防治，可根据河岸条件、河床地貌以及桥孔位置等分情况采取下列措施。,桥梁位于出山口附近的喇叭形河段上，封闭地形良好，宜对称布置封闭式导流堤。,引道阻断支岔，上游可能形成,“,水袋,”,。为控制洪水摆动，防止支岔水流冲毁桥头引道，视单侧或双侧有岔及地形情况，可对称或不对称设置封闭式导流堤。,一河多桥时，为防止水流直冲两桥间引道路基，可结合水流和地形条件，在各桥间设置分水堤。,桥梁位于冲积漫流河段的扩散淤积区，一河多桥而流水沟槽又不明显时，宜设置漫水隔坝，并加强桥间路堤防护。,(2)不稳定河段上桥梁水毁防治 不稳定河段上桥梁的水毁防治,55,地表水地质作用课件,56,2,增设冲刷防护构造物防治桥梁墩台水毁,桥梁墩台明挖,(,浅埋,),基础，应根据跨径大小、桥位河段稳定类型，分别增建基础防护构造物。当河床较稳定，冲刷范围小时，宜采用立面防护措施；当河床稳定，冲刷范围较大时，用平面防护措施。,2增设冲刷防护构造物防治桥梁墩台水毁 桥梁墩台,57,