土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来,生成年代越久,土与岩石的工程性质越好。地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。地球形成至今大约有60亿年的历史,在这漫长的地质年代里,地壳经历了一系列复杂的演变过程,形成了各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。
地质年代有绝对和相对之分,相对地质年代在地史的分析中广为应用。它是根据古生物的演化和岩层形成的顺序,将地壳历史划分成一些自然阶段,分为五大代(太古代、元古代、古生代、中生代和新生代),每代又分为若干纪,每纪又细分为若干世及期。在每一个地质年代中,都划分有相应的地层。地质年代和地层单位、顺序和名称的对应关系如表5.1。
表5.1 地质年代和地层单位、顺序、名称的对应关系
通常所说的土为新生代第四纪更新世(距今约100万年),更新世又分为早更新世(Q1)、中更新世(Q2)、晚更新世(Q3),其后为全新世(Q4)。
地表的岩石经风化,剥蚀成岩屑,又经搬运、沉积而成的沉积物,年代不长,未经压紧硬结成岩石之前,呈松散状态,称为第四纪沉积层,即土。
根据搬运和沉积的情况不同,可分为以下几种类型:残积层,坡积层,洪积层,冲积层,海相沉积层,湖沼沉积层。
不同成因类型的第四纪沉积物,各具有一定的分布规律和工程地质特性。
1.残积层
残留在原地未被搬运的那一部分风化产物。颗粒不能被磨圆或分选,没有层理构造。残积物与基岩之间没有明显界限,其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。由于残积物没有层理构造,均质性很差,颗粒多为棱角状的粗颗粒土,孔隙度较大,作为建筑物地基容易引起不均匀沉降。如图5.2所示。
图5.2 残积物(层)断面
2.坡积层
雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地冲刷剥蚀、顺着斜坡向下移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直接关系。由于坡积物形成于山坡,常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动;还由于组成物质粗细颗粒混杂,土质不均,厚度变化大。新近堆积物,土质疏松,压缩性较大。如图5.3所示。
图5.3 坡积物(层)断面(www.xing528.com)
3.洪积层
由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流,具有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表,挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山前倾斜平原而形成洪积层。如图5.4所示。
图5.4 洪积物(层)断面
离山渐远,颗粒变细,分布范围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡,离山远处宽而缓,形如锥体,故称为洪积锥(扇)。由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。
洪积物的颗粒虽因搬运过程中的分选作用呈现渐变现象,但由于搬运距离短,颗粒的磨圆度仍不佳。此外,山洪是周期性产生的,每次的大小不尽相同,堆积物质也不一样。因此,洪积物常呈现不规则的层理构造,如具有夹层、尖灭或透镜体等产状。如图5.5所示。
图5.5 土的层理构造
1—表土层;2—淤泥夹黏土透镜体;3—黏土尖灭层;4—砂土夹黏土层;5—砾石层;6—石灰岩层
靠近山地或离山较远地段的洪积物的承载力高,而过渡地带由于地下水溢出地表造成沼泽地带,土质软、承载力低。
4.冲积层
冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。其特点是呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著,碎屑物质由带棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒,其搬运距离越长,则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积物,可分为平原河谷冲积层(图5.6)和山区河谷冲积层等。
图5.6 平原河谷横断面示例(垂直比例尺放大)
1—砾卵石;2—中粗砂;3—粉细砂;4—粉质黏土;5—粉土;6—黄土;7—淤泥
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