什么是垂直节理发育,黄土的直立性又是什么

什么是垂直节理发育,黄土的直立性又是什么,第1张

垂直节理发育:指在裂缝形成的两个断面一般没有或很少发生相对位置的移动。节理可以向垂直方向延伸。

黄土的直立性:指土的纹理是上下的,故在竖起方向承压能力较强,在黄土分布地区开凿窑洞不易崩塌,这种纹理容易被流水侵蚀。

黄土节理(loessjoint)是黄土土体中的破裂缝隙。土体沿缝隙两侧无明显位移。黄土节理在黄土层中发育极为普遍,特别是垂直节理更为普遍,构成黄土的主要特征之一。

黄土节理按产状可分为垂直节理和斜切节理,垂直节理在不同时代的黄土中都极为发育,斜切节理多发育在时代较老的,如下更新统黄土中。按成因可分为原生节理和次生节理。

原生节理是在黄土形成过程中,由于土体自身的重力、毛细管引力以及胶结等所引起的物理化学作用而形成的

次生节理是在黄土堆积以后形成的,多是由于黄土土体中的孔隙、土层干湿冷热变化引起土体的膨胀收缩,以及重力产生的水平张力等物理化学风化作用而形成的,也有少数次生节理是因构造应力作用形成的。

黄土节理按张开程度可分为张开节理和闭合节理。闭合节理在黄土工程地质中往往极容易被忽视,施工开挖后由于土体湿度变化以及地层应力释放而很快显现出来,极易给工程造成预想不到的危险。因此在工程设计中对黄土中隐蔽的闭合节理尤其要多加调查和研究。

参考资料:

百度百科

黄土

黄土节理

河南平原山前地区第四系萨拉乌苏阶(Qp3)分布普遍。其中,嵩箕山、伏牛山前为黄土状亚砂土堆积。依堆积分布的地貌部位和岩性差异,可分为上、下两段。上段岩性以灰**亚砂土、粉土堆积为主,亚砂土中普遍含小钙质结核。顶部有深灰色古土壤层,钙质薄膜富集,部分地段含底砾层或夹砂层透镜体。在山前低洼地带的河谷两侧,该段下部往往为砂砾石层,上部为亚砂土,组成低阶地或河谷平原;下段岩性颗粒较细,粉土特征更为典型,垂直节理发育,常形成陡壁。该段夹有1~2层褐棕色古土壤层(图331),含有较大的钙质结核。上、下段之间多呈侵蚀接触。

河南平原第四纪地质演化与环境变迁:兼论黄河发育演化与再造

大别山前为一套下蜀黄土,近山前地带上段呈大面积缺失;下段分布较广泛,堆积物呈褐黄、棕褐色微显红色,以亚黏土为主,钙质含量较高。局部夹有亚砂土、粉细砂层透镜体(图332)。

从地貌形态上看,大别山前萨拉乌苏阶地层,往往组成向北东方向倾斜的坡状岗地。而太行山前萨拉乌苏阶以冲洪积为主,在安阳、汤阴、淇县、辉县至修武、沁阳等地形成扇体或扇裙地貌。沉积物颗粒较粗,以亚砂土、亚黏土为主夹有砂砾石层透镜体,有砾卵石出露地表并被钙质胶结成砾岩。颜色多呈灰黄、褐**。沉积物中具风化壳及古土壤,上段多呈褐色,下段多呈褐棕色,淋溶淀积层发育,含钙核较多。大扇体及扇裙前缘堆积了一套以细粒物质为主并含有淤泥质的洼地相物质(图333)。

图330 河南平原第四系周口店阶(Qp2)开封组周口组地层剖面对比图

另外,太行山前还有黄土状土呈零星片状分布于各扇体之间及山前河谷两侧,厚度不大。岩性多以棕**亚砂土、亚黏土为主,含有部分钙质结核,上段较下段略粗,以砂性土为主。在卫辉市塔岗水库周边黄土中,发现有梅花鹿角化石,经鉴定,时代为萨拉乌苏期。

综上所述,山前地层区(Ⅰ)萨拉乌苏阶岩性在各地有所不同。太行山前多由砂砾石层、亚砂土组成;嵩箕山、伏牛山前颜色显棕,局部有砂砾石层,大部为黄土状土堆积,颜色显黄;大别山前纯为下蜀黄土,颜色棕褐显红。

图331 巩义市观沟实测地质剖面图

图331中各地层情况如下:

④ 亚砂土:黄土状,灰**,垂直节理发育,手搓易碎,粉土质含量高,内含较多钙质白条及蜗牛、螺类化石,具虫孔、植物根孔,含少量小钙核,与下伏地层为侵蚀接触。厚53m。

③ 亚砂土与亚黏土互层:上部深灰**,下部浅棕**,黄土状,手搓有砂感,含较多钙质白条及零星直径5~7cm钙核,虫孔、植物根孔发育,垂直节理较上层差,内夹薄层粉砂小透镜体,钙质含量较上层高,黏性增强。厚81m。

② 亚黏土:棕**,内含老地层团块及团粒。团块及团粒为棕红色,硬度大,手搓不易碎,与下伏地层呈侵蚀接触。厚05m。

① 亚黏土:黄棕、棕红色,内含碳化植物根系,较硬,风化易碎,分散钙含量高,垂直节理发育。出露厚度50m。

一、尚合年村崩塌(BT2010)

(一)概述

崩塌位于万花乡尚合年村。2002年10月19日晚发生崩塌,掩埋窑洞,4人被困。经9个小时抢救,人员方得以脱险。崩塌点下方现有居民居住,13孔窑洞和4间平房,及数十只养殖畜禽,总资产在20万元以上。

(二)崩塌基本特征

崩塌属于滑移式崩塌,在坡体上部可见因崩滑形成的滑动面,滑面光滑,坡度70°。在平面上,该崩塌呈“簸箕”形,后陡前缓,上窄下宽。坡向160°,坡体高差30m,整体坡度55°。坡体上残留崩塌堆积体由Qp3和Qp2黄土组成,颜色灰黄—浅**混杂,松散状,可塑。崩塌堆积体呈锥形,高23m,长20m,宽80m,体积18×104m3。堆积体上发育两处落水洞,直径1m和05m。

(三)崩塌失稳机理

崩塌为滑移式崩塌。原坡体垂直节理裂隙发育,雨水极易入渗,节理裂隙不断扩张,土体受拉张作用而产生崩塌。坡体上部冲沟发育,对坡体冲蚀作用强烈,小型崩塌剥蚀现象不断。坡体前部由于人工斩坡建窑,形成近直立人工边坡。由于建窑形成坡体空洞,窑洞周界应力集中。上部土体受雨水入渗侵蚀,坡体重量增大,窑洞周界应力加大。雨水沿裂隙向窑洞入渗,当水流从坡体前部表面渗出时,坡体内部径流带形成。经长时间水流作用,径流带上下土体不断受侵蚀、软化,强度降低,形成坡体内近陡立、距离短的软弱带。随着雨水不断入渗,坡体重力增加,窑洞顶面应力集中加剧,坡体后部塌落。土体在重力作用下推动土体沿软弱带滑动,从窑洞顶部剪出掩埋窑洞。

(四)崩塌稳定性分析

崩塌处斜坡目前稳定性较差,坡体后部坡度70°,冲沟发育,土块剥落、塌土现象时常发生。残留崩塌堆体积较大,疏松破碎;崩塌体上落水洞发育,雨水易于入渗。在暴雨或雨季,崩塌体有失稳可能,落水洞雨水集中汇流下渗,对坡体下部房屋、窑洞稳定性影响较大。建议采取坡体后部削坡,地表排水,崩塌体清除,落水洞填埋夯实等措施,确保安全。

二、麻塔崩塌(BT1114)

(一)概述

崩塌位于桥儿沟镇麻塔村新建210过境公路西侧黄土斜坡上,为倾倒式崩塌。崩塌原坡体由于人工斩坡建房,形成高25m、宽30m、坡度65°边坡。由于人工开挖建窑,边坡于2005年9月中旬凌晨失稳,发生崩塌。崩塌堆积体高数米,将坡体前部两层楼房掩埋,并造成门窗破坏。崩塌原坡体岩性:上部为Qp3和Qp2黄土,下伏下侏罗统富县组砂岩。

(二)崩塌基本特征

崩塌坡体坡向95°,坡度65°。坡体所产生崩塌体沿坡体前部两层楼房后墙体堆积至顶面附近,掩埋整个墙体,致使楼房后面门窗受崩塌体冲击变形破坏。崩塌体物质主要由Qp3和Qp2黄土组成,颜色灰黄—黄褐色混杂,土体散乱疏松,可塑,崩塌体为粉碎土体,夹杂崩塌土块。土块大小不一,数厘米至数十厘米不等。坡体发生崩塌后,形成上凸下凹的坡形,有再次发生失稳的可能。

(三)崩塌形成机理

崩塌为倾倒式崩塌。崩塌坡体为人工斩坡建房所形成的边坡。边坡高差25m,坡度65°。由于人工开挖边坡坡脚建窑,坡体上部土体外凸,下部近于悬空。土体在重力作用下向外侧产生拉力,形成外倾力矩。在雨季或暴雨天气,雨水使坡体重力增大,降低土体强度。在不断增大的外倾力矩作用下,土体开裂形成危岩体,达到极限平衡状态,发生拉裂变形、倾倒崩塌。

(四)崩塌稳定性分析

崩塌发生后,形成上凸下凹坡形,整体坡度陡峭,依然存在崩塌隐患。崩塌体尚未清除,在暴雨天气或连阴雨天气,可能会形成泥流泥浆,影响居民正常生活。坡体前部紧邻210国道,如发生破坏,会给国道交通造成一定影响。建议加强坡体表面排水,进行削坡治理,清除崩塌堆积体。

三、裴庄西公路边崩塌隐患点(BT2037)

(一)概述

崩塌隐患点位于枣园镇裴庄村西侧公路边,斜坡高15m,坡宽90m,坡向190°,坡度88°。整个坡体坡面形态呈凸形,受风化严重,节理裂隙发育,将岩体分割成不同大小的岩块。坡面时有岩块剥落,威胁过往行人及车辆。坡体岩性上部为灰白—灰**侏罗纪砂岩与灰色泥岩互层,下部为灰色炭质泥岩,在坡脚出露高度约2m。

(二)崩塌隐患点基本特征

受区域地质构造作用,裴庄崩塌隐患点节理裂隙发育,产状为200°∠88°,160°∠70°。两组节理裂隙将岩体分割为不同大小的岩块。受风化作用影响,部分节理裂隙扩张为卸荷裂隙。整个坡体高差15m,呈凸形。坡体表面风化较严重,由于泥岩受上部砂岩垂直挤压作用外倾,鼓胀裂隙发育,坡体外倾形成凸形坡。下伏泥岩受风化作用破碎,致上部岩体悬空。由于岩体垂直节理裂隙发育,局部岩体受剪切作用产生错断破坏,坡体表面参差不齐。

(三)崩塌隐患点失稳机制

崩塌隐患点坡体风化严重,节理裂隙发育,坡体鼓胀呈凸形,存在安全隐患。失稳主要由以下几方面决定:

(1)坡体高差15m,坡度陡峭,近直立,为坡体失稳提供了临空面。

(2)坡体垂直节理裂隙发育,岩体被分割成块状。由于坡体上部为砂泥岩互层,泥岩强度较低,受上部坚硬砂岩垂直挤压而产生沉降并向外侧滑移,上部砂岩岩块随之外移,垂直节理裂隙不断扩张形成鼓胀裂隙,坡体鼓胀外凸。随着鼓胀裂隙的不断发育,坡体会因岩体受挤压作用失稳,发生鼓胀式崩塌破坏。

(3)坡体下部岩性为炭质泥岩,强度低,抗风化能力差,受风化作用破碎,致使坡体上部悬空。坡体垂直节理裂隙发育,被分割为大小不同的岩块,因重力产生剪切作用。在风化及剪切力长期作用下,坡体沿垂直节理面、裂隙面产生剪切破坏,发生错断式崩塌。

(四)崩塌隐患点稳定性分析

崩塌隐患点坡体风化严重,垂直节理裂隙发育,发展成为鼓胀裂隙,坡体外凸。下伏泥岩受风化作用破碎或被侵蚀,上部岩体悬空。在重力产生的剪切力作用下,可能沿垂直节理面、裂隙面产生破坏。过往车辆震动及降雨、风化作用,将会加剧引发崩塌破坏。

四、燕沟台崩塌隐患点(BT1007)

(一)概述

燕沟台崩塌隐患点位于柳林镇燕沟台村,由于人工斩坡、建房而形成岩质边坡。边坡高12m,宽20m,坡度68°,坡向70°。边坡岩性为灰—灰**中层—薄层中侏罗世砂岩,垂直节理裂隙发育;坡体中部夹有3m厚灰色炭质泥岩。边坡下部为数间平房,尚未有人居住。从长期发展看,坡体对下部居民安全存在隐患。

(二)崩塌隐患点基本特征

崩塌隐患点为岩质边坡,由于人工斩坡开挖建房而形成,呈上凸下凹形态。坡体上部为薄层砂岩,受风化作用较严重,岩体风化裂隙、拉张裂隙发育,表面破碎;中部3m厚的炭质泥岩风化裂隙发育,沿风化裂隙可见黄褐色氧化物;下部为薄—中厚层砂岩,受风化程度较弱,垂直节理、裂隙发育。由于中部泥岩受风化作用剥蚀坠落,上部砂岩外凸悬空,对下部居民直接构成威胁。

(三)崩塌隐患失稳机制

崩塌隐患点所在岩质边坡风化严重,节理、风化及拉张裂隙发育,岩体破碎,部分岩块摇摇欲坠。中部炭质泥岩强度低,抗风化能力弱。受风化作用,剥蚀严重,上部砂岩外凸,形成悬空。随着风化裂隙及拉张裂隙的不断发育,岩体在拉张力作用下逐步向坡体外侧倾斜。当重力所产生的拉张力超过岩体自身强度时,岩体发生拉裂破坏,形成拉裂式崩塌,直接对下部居民构成威胁。

(四)崩塌稳定性分析

崩塌隐患点边坡节理、拉张裂隙及风化裂隙发育,岩体破碎,泥岩风化剥蚀严重;上覆岩体外凸悬空,部分岩块摇摇欲坠;坡体高差大,对下部居民安全构成威胁。拉张裂隙及风化裂隙的不断发展,坡体稳定性将愈来愈差,对下部居民生命财产安全构成直接威胁。

垂直节理是黄土的主要特征之一,由于土体自身的重力、毛细管引力以及胶结等所引起的物理化学作用而形成的;一般认为黄土是风积形成的,在百万年来不间断的均匀堆积,形成了其特殊的近乎无层理的特征

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