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论文综述
太原理工大学
本科毕业论文文献综述
课题名称:
黄土中节理的成因分析以及节理对地质体的影响
学院:
矿业工程学院地球科学系
年级专业:
2010级资源勘查1003班
学生姓名:
刘磊
指导老师:
赵金贵
完成日期:
5.1|2014
目录
前言3
1黄土节理的分类3
2黄土的本质特征3
3黄土在山西的分布特点3
4节理发育的各种猜想:
4
4.1潘式猜想4
4.2冯连昌假说4
4.3李希霍芬假说5
5黄土的形成5
5.1黄土的成分5
5.2黄土的分类和特征6
5.3黄土中节理特征6
6黄土的节理分类简述:
7
6.1黄土的风华节理7
6.2黄土的滑塌节理和湿陷节理7
6.3黄土节理对窑洞的影响7
6.4节理的统计方法7
6.5公路边坡的防护和治理7
7黄土的本质和节理的概述7
7.1黄土的本质7
7.2张节理8
7.3剪节理8
7.4节理的组合8
7.5节理的分布规律8
8黄土边坡变形破坏的机理讨论9
9总结9
参考文献10
前言
通过对黄土中存在的节理的测量和总结,我们发现节理的存在对边坡的稳定性有着巨大的影响,可以直接或者间接导致次生灾害的发生,通过这个课题我们可以得到一些启示,对于保护人民群众财产,维护边坡路基稳定,建造房子地下找水,控制水土流失有很好的借鉴意义。
关键词:
节理黄土稳定性分类地质体第四纪
1黄土节理的分类
一般来说节理的分类大致分为以下几个方面:
节理:
岩石中的裂隙,其两侧岩石没有明显的位移。
地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。
而黄土中的节理,顾名思义,就是存在于黄土中的断裂构造。
按照节理的成因我们可以分为原生节理和次生节理。
原生节理是在成岩过程中形成的节理,次生节理是在岩石形成后形成的。
节理与岩层产状的关系也可以分为走向节理;倾向节理;斜向节理和顺层节理。
经过研究黄土和岩石一样,存在这节理,按照其分类可以分为构造节理和非构造节理,构造节理可以分为扭裂面,张裂面,张扭面。
压扭面。
非构造节理包括原生节理、风华节理、滑塌节理、湿陷节理、卸荷节理等。
2黄土的本质特征
1:
浅灰黄色。
2:
高孔隙度,包括可见到的大孔隙,大孔隙直径一般在3厘米以下。
3:
富含碳酸钙碳酸镁成分。
4:
无清楚的层理。
无卵石,无砾石或砂的夹层。
5:
组成成分均以。
以砂土砾为主。
粘土沙粒的含量在10%以下。
6有形成垂直节理的性质。
7:
在长期浸水时形成湿陷性质。
8:
有较高的渗透性,渗透性质在0.2-0.6公尺每周夜。
9:
有较显著的粘聚力,有所含的盐类的胶结作用引起。
10:
浸水时能迅速的崩解。
11:
含有大量的易溶盐。
3黄土在山西的分布特点
黄土及黄土状岩石在山西地区的分布有显著不同.它们多为不连续的分布,且厚度均不大,一般在数米到二十米左右.在岩性上变化较复杂,且成分各地不一,差别很大总的说来,有三种分布形式,其一为河谷冲积物,其二为山坡上的残积或坡积物,第三为山前的洪积物属于第一种分布形式的黄土及黄土状岩石经常构成不同的河谷阶地,在其下则有底部砾石层.属于第二种形式的黄土状岩石常位于暗红色粘土层之上(第三纪).换言之,凡在有红色黏土分布的地区,在红色黏土之上则有黄状岩石存在。
如果红色毅土分布高程增大,则黄土状岩石分布高程也随之增大.同时,在有基岩出露而在基岩上无红色茹土的地方,亦不见黄土状岩石,即在基岩之上直接为土壤层或一般的非黄土质的亚黏土层,这是一个非常值得注意的现象.呈第三种分布形式的黄土状岩石成分多较租,含有粗的岩石碎肩材料,在岩石颜色上也显著地不同于前述两类,为淡红黄色.
图1黄土对比示意图
4节理发育的各种猜想:
4.1潘式猜想
许多学者早已注意到黄土垂直节理特征。
潘德阳指出,黄土垂直节理表面不规则,它们在各类黄土层中,包括在新、老黄上中,在山坡、平原、河谷的黄土中,甚至人工的黄土墙壁中,都相当发育。
但是,并非所有黄土层中同等发育,一般在干燥固结的黄土中特别发育;在薄层的浸湿较重的黄土层中不发育。
由此推断,黄土垂直节理的形成,是黄土成岩过程中的产物。
换言之是将黄土垂直节理主要作为原生节理看待。
4.2冯连昌假说
冯连昌等也提出黄土中存在原生闭合垂直节理,认为结构特征和构造联合作用产生的原生节理与黄上分层层理垂直、有的近于平行、有的斜交,它们的走向变化无常,又常常具有弯曲的面,构成不规则的复杂形状。
在马兰黄土中,垂直的原生节理间距较小,密度很大,是构造节理密度的数十倍。
近似平行黄__仁分层层理的横向原生节理,断面呈贝壳状,两断面之间距较大,一般为30~100厘米。
它们所划分的节理,在形状上类似四方和六方的角柱型和角锥型的多角体,以及其他不规则的形状,节理外形显而易见。
原生节理一般不穿切它所在的黄上分层。
渭河盆地呈不规则棱柱体的原生节理,只限在上更新世灰黄色的黄土中。
而到离石黄土状砂质粘上中,原生节理密度变稀,显得隐蔽,间距较大,成为方柱状、块状黄土。
各个黄土分层的原生节理,在分层界线上截然中止。
马兰黄土底部古土壤,一般成为渭河盆地上下层原生节理形态和走向变化的截然分界线。
各分层原生节理的走向常不相同。
4.3李希霍芬假说
李希霍芬曾认为:
黄土垂直节理是植物根系作用的结果。
有的则认为,黄上垂直节理是垂直孔隙发展的结果。
水分沿着垂直孔隙向下运动,渐渐扩展了孔隙,并使之相连成为节理。
可溶盐类和细粒土沿垂直孔隙移动,由于地下水的蒸发使盐类固结在孔壁上,这样就形成了黄土的垂直节理。
大多数中外学者认为由于黄土具有多孔性,随着地下水的变化,黄上层本身不断遭受浸湿和变干,孔隙度因而减少,引起了黄上体的收缩,便产生了垂直节理。
潘德扬也认为黄上的多孔性和固结程度是支配黄上垂直节理发育的因素。
由于水在黄土层中有着物态上的转化和变化,从而引起黄土本身结构上的变化。
特别是土体的收缩,在黄土垂直节理形成过程中起了重要作用,黄土垂直节理的形成,是具有特殊岩性的黄土进行成岩作用过程中的产物。
5黄土的形成
5.1黄土的成分
黄土是干旱气候条件下形成的多空性具有柱状节理的第四纪陆相黄色粉砂质土状堆积物。
具有湿陷性或者非湿陷性。
黄上的粒径多以0.0}^-0.005mm的粉粒为主,矿物成分有碎屑矿物、熟上矿物及自生矿物3类。
碎屑矿物主要是石英长石和云母,占碎屑矿物的8000,其次有辉石、角闪石、绿帘石、绿泥石、磁铁矿等;此外,黄上中碳酸盐矿物含量较多,主要是方解石。
如上矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。
黄上的化学成分以Si0:
占优势,其次为三氧化二铝,再次为氧化镁,氧化铁氧化锰。
二氧化钛。
氧化钠等。
黄上的物理性质表现为疏松、多孔隙,垂直节理发育,极易渗水,且有许多可溶性物质,很容易被流水侵蚀形成沟谷,也易造成沉陷和崩塌。
黄上颗粒之间结合不紧,孔隙度一般在000到5000。
中国黄上的分布区很广,呈东西向带状分布,位于北半球中纬度沙漠一黄上带东南部。
5.2黄土的分类和特征
更新世Q3马兰黄上构成黄上层的上部,为典型黄上。
其质地疏松,无层理,大孔隙结构发育,有垂直节理裂隙,有较强的湿陷性或自重湿陷性。
其节理可分为:
风化节理、卸荷节理及原生节理和构造节理,往往以原生节理或构造节理为基础。
卸荷节理,发生在黄上边坡上方,由于重力作用而形成,平行于边坡延伸方向。
风化节理、卸荷节理分布具有局部性,只有成岩节理和构造节理分布比较]’一泛,具有区域性州。
原生节理有的与黄上分层层理垂直、有的近于平行、有的斜交,它们的走向变化无常,又常具有弯曲的面,从而构成不规则的复杂形状。
在Q3马兰黄上中,垂直的原生节理间距较小,密度很大,是构造节理密度的数十倍。
黄上的原生节理一般不贯穿于它所在的黄上分层。
例如渭河盆地呈不规则棱柱体的原生节理,只局限于Q3马兰黄上中;而到Q:
离石黄上状砂质熟上中,原生节理密度变稀,显得隐蔽,间距较大,成为方柱状、块状的黄上块。
各黄上分层的原生节理,在分层界限上截然中黄上这种成岩节理既然是张应力所成,它的表面就不光滑而是粗糙的在走向和深度上也不是笔直的,而是曲折和弯曲的,在平面展布上呈多边形在发育上往往受岩性的影响而限制在同一地层内。
一般不穿切它所在的黄上分层,只局限于其中。
在Q3马兰黄上中,垂直的原生节理间距较小,密度很大,是构造节理密度的数十倍。
渭河盆地Q3马兰黄上质地松散,原生节理间距5}-10cm,张II宽0.1}-3mm,节理面粗糙,凹凸不平;Q2离石黄上质地较硬,原生节理间距大于30cm,皆闭合、隐蔽,节理面光滑,两者节理中均未见填充物万。
黄上质地均一,以手搓之易成粉末,含多量钙质或黄上结核,多孔隙,有显著的垂直节理(倾角一般在300}-90。
范围均有出现),层理不明显,在干燥时较坚硬,一被流水浸湿,通常容易剥落和遭受侵蚀,甚至发生坍陷。
因此,在黄上地区进行各种工程建设时,如果对黄上的特性不了解,往往会给工程带来严重的损失和破坏。
需要对黄上的特性必须全而综合地加以研究。
5.3黄土中节理特征
黄土中的节理不如岩石中的节理具有很好的力学性质。
但是他的结构面的各种力学性质可以鉴定。
黄土的力学性质与黄土的性质和黄土的埋藏深度有关,一般情况下,黄土的物理性质是容重和含水量随着深度的增加而加大。
孔隙比随着深度的增加而减小。
所以马兰黄土比下面的离石黄土要硬,构造节理的力学性质显而易见,近似松散岩石的构造节理。
上覆的新黄土质地松软,结构面特征不如老黄土清晰。
有时需要配合进行配套分析和对照下覆老黄土的同组构造节理的力学性质才能判定。
全新世黄土的土壤构造节理性质显示较差。
特点:
同一组黄土的节理在很大的一片区域内具有大致相同的程度发育。
我们实地测量了黄土中节理的产状,疏密度,排列组合,尾端变化,擦痕,张开度,填充物,含水程度,发育程度等,通过测出节理的玫瑰花土和赤平投影图来统计其中的规律。
可以得出黄土节理中得成生联系。
以及全新世以来黄土受构造影响的结果。
我们在测量中观察到大量的黄土的垂直节理,存在于各种黄土剖面中。
其成因是黄土成岩过程的产物,我们可以把垂直节理等同为黄土的原声节理。
原生节理一般与黄土分层的层理垂直。
但是,一般情况下,他不穿切他所在的黄土分层。
在物理生物和化学作用的影响下,马兰黄土常常沿着原生节理开裂成棱柱状的崩塌物。
李希霍芬认为黄土中的垂直节理是植被根系作用的结果。
也有的认为是垂直空隙发展的结果。
大多数人认为黄土具有孔隙性,随着地下水的变化,黄土层本身不断遭受侵蚀和变干。
孔隙度减少,引起黄体的收缩,便产生了垂直节理。
6黄土的节理分类简述:
6.1黄土的风华节理
黄土的风华节理:
黄土在风化时,出现分裂碎块的节理网。
主要是由于黄土的原生节理和构造节理的扩展和张开加宽的。
以及新的风化节理生成的。
一般情况下,风华节理的形状比较复杂,黄土节理方位变化无常,常出现分支曲折现象。
6.2黄土的滑塌节理和湿陷节理
黄土的滑塌节理和湿陷节理:
黄土的滑塌节理和湿陷节理都是局部的,区域性的受黄土滑动移动的影响。
它们在滑坡后缘发育它与滑坡的大小,移动速度。
含水性,植被有关。
卸荷节理:
当黄土卸去其上的压力时,就开始自由膨胀。
黄土受自重的影响,引起黄土体积的压缩。
可以沿着各方向发展的静液压力类似。
当黄土平原出现细沟时并逐渐发展成切沟和河谷时,黄土便开始向各个方向扩展。
形成黄土碎块和黄土板块。
6.3黄土节理对窑洞的影响
黄土节理对窑洞的影响,对黄土的节理的力学性质和含水量的测量。
沿节理塑性区首先在近洞周围出现,当节理在洞顶两侧出现时土体的塑性区沿着节理面迅速发展,若两侧同时出现节理拱体中部被节理充填分割。
形成危险滑体。
节理的塑性区和上覆的黄土黄土发育的位置有关。
6.4节理的统计方法
在黄土节理的统计中,我们传统上采用节理的极密图法,产状玫瑰花图法,频率直方图法,等角度统计方法但在实际操作中人为影响较大。
难
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