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工程地质勘探野外编录培训教材2004年7月1北京地区地质地貌基本知识第四纪沉积第四纪沉积是指第四纪期间形成的沉积物。这些沉积物未经风化成岩作用，因而是松散的。广泛分布于自然界的碎石、卵石、砾砂、粘土等松散沉积统统称为“土”和“碎石土”。在基础深度影响范围内，称为地基土。这些土和土层绝大部分形成在第四纪时期，或经风化残留在原地，或经搬运沉积而成，因而它们有不同的特征，具有不同的工程性质。1、第四纪沉积物的基本特征1.1以陆地沉积为主。由于第四纪沉积物时代较新，出露地表以陆相为主。一般都没有经过石化作用；1.2具有松散性：第四纪沉积层一般都呈松散状态，未胶结成岩，常称为松散沉积；1.3具有多变性：第四纪沉积物沉积环境复杂，因而沉积层性质、结构和厚度迅速变化，水平方向和垂直方向变化迅速；1.4具有移动性：沉积时间短，为胶结成岩，又受各种营力影响，随时有被搬运、堆积的可能，难以找出原始产状；1.5第四纪沉积物常构成各种堆积地貌形态，并在各种地貌单元中呈现出有规律的变化和分布。2、第四纪沉积物成因类型第四纪沉积物的主要成因类型及其特征参见表11。土的主要成因类型及其特征表11成因类型堆积方式及条件堆积物特征残积岩石经风化作用而残留在原地的碎屑堆积物。碎屑物从地表向深处由细变粗，其成分与母岩相关，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山丘顶部较薄，低洼处较厚。坡积由雨水或雪水沿斜坡搬运及由本身的重力作用堆积在斜坡上或坡脚处。碎屑物从坡上往下逐渐变细，分选性差，层理不明显，厚度变化较大，在斜坡较陡处厚度变薄，坡脚地段较厚。2洪积有暂时性洪流将山区或高地的大量风化碎屑物夹带至沟口或平缓地带堆积而成。颗粒具有一定的分选性，但往往在大颗粒间充填小颗粒，碎块多呈亚角状，洪积扇顶部颗粒较粗，层理紊乱呈交错状，透镜体及夹层较多，边缘处颗粒细，层理清楚。冲积由长期的地表水流搬运，在河流的阶地、冲积平原，三角洲地带堆积而成。颗粒在河流上游较粗，向下游逐渐变细，分选性和磨圆度均好，层理清楚，厚度较稳定。淤积在静水或缓慢的水流中沉积，并拌有生物化学作用而成。沉积物以粉粒-粘粒为主，且含有多量的有机质或盐类，一般土质松软，有时粉砂和粘性土呈交互层，具清晰的薄层理。风积在干燥气候条件下，碎屑物被风吹扬，降落堆积而成。主要由尘土或砂组成，一般颗粒较均匀，质纯，孔隙大，结构松散。第四纪沉积的沉积类型、分布、产状、厚度与地貌紧密相连。如：山地、平坦山顶、平缓山坡多分布残积物；洪积物多以洪积扇形式分布在山麓、山沟沟口；坡积物分布在山坡和坡麓地段；冲积物分布在河谷段和山前冲积平原；沼泽沉积多分布在沼泽地和泉水溢出带。北京地区工程地质条件概述评价地基条件主要根据三个方面：即地（地形条件）、土（地层土质条件）和地下水三个条件。不论北京山区，还是平原区，或是山地与平原过度带，在工程建筑适宜性方面有很大差别，地质条件类型很多，但是我们以岩土成因和地貌为纲，抓住地、土、水三个因素仍有一定规律可循。根据多年来北京地区勘察资料整理分析，可以将北京地区划分为一些工程地质单元（地质地貌单元）加以叙述，概括说明北京地区工程地质条件。（一）第四纪以前基岩山地这一单元内地基岩性均未几乎不可压缩的岩石，其强度远远超过一般建筑的要求。这个单元没有地下水问题，只要地形条件适宜，没有自然地质现象的危害，没有不利的断层条件下，作为天然地基是相当稳定的。但不同成因的岩石，工程地质条件也存在一定的差异。在本单元内，建筑主要考虑有无影响场地稳定性的地质构造，不良的物理地质现象，风化层厚度，风化程度等问题。另一方面由于地面坡度陡，加大了整平土石方量。其次是上下水管道、交通工程量浩大，投资多。3（二）平原各地区的工程地质条件1、沿山地带工程地质条件北京地区西部和北部沿山地带的地貌单元主要有：洪积锥、河流阶地、黄土台地、残坡积斜坡、排洪沟道等。（1）洪积锥的工程地质条件及评价洪积锥多分布在大小山沟的沟口处，地形坡度一般在1-3%之间，排水条件好。地下水位埋藏较深。其顶部主要为分选不良的洪积潭石，含有粘性土透镜体的砂砾卵石，和略有磨圆的碎石碎屑物质组成。其边缘以粘性土为主。土质均匀性差，但毕竟是水中沉积物，适宜作为一般建筑的地基。（2）河流阶地的工程地质条件及评价沿山大小河流的两岸，往往有阶地分布。地势较高，地形比较平坦完整，地下水位一般多大于4.5m供水条件也较好。地基土具有条理，不均匀性中等，主要为粘性土或粘性土砂砾卵石层互层组成。工程建筑条件好，适于作为一般建筑的地基。（3）黄土台地的工程地质条件及评价沿山地带分布很广泛，其外观为山前缓倾台地，近山及台地边缘冲沟发育，切割较深。地下水位埋藏都很深。低级岩性主要为结构疏松多大孔，土层比较均一。对工程的影响主要是具有湿陷性，易于冲刷，应适当采取措施。但北京地区多为次生黄土，湿陷性并不严重，稍加处理即可，仍可作为一般建筑的地基。但地下水源贫乏，供水条件较差。（4）山麓斜坡和起伏丘陵地北京西山和北山都存在山区向平原过度的山麓斜坡地带或起伏丘陵地。地形坡度大于5%。有残丘、孤山分布其间，冲够发育，地形变化复杂，高差显著。地基土主要为残积风化碎石屑或坡积碎石，碎石粘性土互层；地下水位埋藏无规律，变化很大。在这些地段进行工程建筑，应仔细进行勘察。适于兴建小型建筑。由于地形多变，土石方量大。上下水工程及市政设施比平原区投资要多一些。（5）山洪沟道雨季时作为排泄洪水通道，除修建水利设施及桥梁外，不宜作为建筑用地。2、各大河流冲洪积扇地形在山麓以下，就进入到各大河流冲洪积扇形地的范围。冲积洪积扇形地，地形一般自顶部向边缘呈辐射状倾斜低落，顶部平突，地势较高，地形坡度一般在1-5‰。4顶部以下的地形逐渐低平，坡度减小到1‰左右。其岩性在顶部以砂砾卵石为主，厚度20m以上。在顶部以下由砾卵石逐渐过度到以砂、粘性土为主，卵石层距地表渐深，粗粒、细粒与粘性土呈互层。在冲洪积扇顶部地下水埋藏较深，在顶部的外围，由于地形坡度一般大于地下水坡度，地下水位逐渐由深变浅，局部呈沼泽化现象。在洪积扇下部，由于地形坡度缓于地下水位坡度，水位又由浅变得深一些。这种变化的特性也就引起了冲洪积扇形地自上到下各部位工程地质条件的差异。在这里必须指出，位于永定河冲积扇地形的市区，随着建设事业的发展，大量开采地下水，改变了地下水位埋深的规律。（1）扇形地顶部的工程地质条件北京市西部田村、西黄村、吴家村、张仪村一线以细地段；密云县大新庄、靳各庄一线以北，以田各庄为中心地段；房山半壁点、毛家屯以西地段，分别为永定河、潮白河、拒马河冲洪积扇形地的顶部地区（顶部的下限在地形等高线60m左右）。这些地区地形坡度在3‰左右，排水条件良好。地基土为厚层砂、砾卵石层。地下水位埋藏很深。扇形地顶部是北京平原地区工程地质条件最好的地区，但要防止对地下水的污染。（2）扇形地中下部工程地质条件包括各大河冲积洪积扇形地潜水溢出带以下，直至冲积平原以上的广大地区。其下限在平原中部。这些地区地势略低，地形平坦，平均坡度1‰左右。地基土以粉质粘土为主，夹有粘质粉土、砂质粉土、粉细砂层，地下水位一般在1.5-4.5m。埋藏较深的地方，一般是地面相对较高的部位；埋藏较浅的部位，一般是相对低洼的地方，即便有些地区，地下水位较高，但处理也不复杂。总的情况看，扇形地中下部工程地质条件较好，适于作为一般工业与民用建筑的地基。（3）冲积平原工程地质条件在上述各大河流冲洪积扇形地以外的广大冲积平原，是北京地区地势最低的水流汇集之所，地形更平坦，坡度小于1‰，地基土主要是粘性土及粉、细砂层。在广大河流故道及泛滥区内有新近沉积粘性土和疏松粉细砂层。地下水位一般埋藏较浅。因此北京平原东部、南部的工程地质条件就差一些。需要考虑的是本地区广泛分布的饱和疏松粉细砂层，在地震作用下有发生液化的危险。在排水、防水问题方面也需采取适当处理措施。4、几个盆地和半盆地的工程地质条件5（1）延庆永宁盆地的工程地质条件延庆永宁盆地的地势自四周山地向平原过度地带，分布有洪积锥、黄土台地和残坡积覆盖的丘陵，其工程地质条件如前述。盆地中部平原地区，妫河贯穿其间。妫水河两岸发育两级阶地。阶地上地形平坦完整。Ⅱ级阶地上部主要是粘性土组成，下部有静水沉积的灰黑色粘性土分布，中高压缩性。Ⅰ级阶地主要为砂、砾、卵石层，上部有不厚的新近沉积的粘性土。地下水位一般埋深1.5-4.5m。工程地质条件较好。（2）昌平、平谷山麓半盆地这两个地区是三面环山，一面开口的半盆地。地形坡度要比一般平原陡一些，排水条件良好。地基土主要为厚层中高-中等压缩性的粘性土，上布为褐黄色，下部为褐灰色。粉细砂仅局限在河流附近。工程地质条件要比各大河流扇形地中下部差一些。在山麓与平原交界低洼处，常有新近沉积的高压缩性有机土、及草炭夹层，工程地质条件差些。5、河流沿岸及河漫滩地带工程地质条件在各大河流沿岸存在自然堤后洼地。例如永定河西岸芦沟桥以下的稻田村—闫仙垡一带，东岸的北天堂、芦城、鹅房村一带，地势低洼，地下水位高及透堤水的影响，经常处于沼泽状态，工程地质条件差。此外在河流两岸附近阶地的边缘、冲沟发育、地形破碎，需要处理。在各大河流沿岸地区，常常有冲积砂砾被风吹扬成砂丘地。地形上成波状起伏，与洼地做有规律的交替。地基土多为疏松粉细砂层，地下水位，因地形起伏而变化较大，工程地质条件较差。几条大河两侧的河漫滩，随河流摆动而变化。历史上曾都是被淹没部分，一般工程建设都不能利用。永定河、潮白河流域大，物质成分比较复杂，出山后冲积洪积扇部位的河漫滩的组成物质多为粗砂、砾砂、卵石，可做为开采建筑砂石基地。在下游的河漫滩的物质，主要为新近沉积的细颗粒粘性土及砂土。6、北京旧城人工堆积区工程地质条件北京旧城及其关厢为古老的城市活动范围，建筑物兴废变迁甚多，地层受人工破坏比较严重。同时也有被淹没的历史河、湖、沟、坑分布。因此，堆积有很厚的、不同性质的人工填土，其中有素填土，也有垃圾、炉灰、房渣等杂填土。分布极不规律，压缩性不一，不均匀性严重，有的还有湿陷性。被淹埋的历代河、湖、沟坑6分布地带，在底部往往有淤泥夹杂其间。作为工程建筑地基时，必须进行慎密的勘测设计。一般来说地基处理较复杂，投资费用大，如兴建带有地下室的高层建筑反而比较经济。岩土的工程地质分类及土的野外描述目的是正确判断与评价岩土的物理力学性质，为评价建（构）筑物的工程地质条件取得可靠的原始资料。作为建筑地基的岩石，可分为岩石、天然土和人工填土等。一、岩石岩石应为颗粒间牢固联结呈整体或具有节理裂隙的岩体。在工程地质勘察工作中，一般根据岩石的风化程度划分为微风化、中等风化和强风化三等，描述风化程度的特征，包括结构和构造、矿物变异、坚硬程度以及可挖性或可钻性等。岩石按风化程度分类表1风化分类坚固性分类硬质岩石（如:花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、石灰岩、石英砂岩等）软质岩石（如:页岩、千枚岩、绿泥石片岩、云母片岩等）风化特征微风化岩质新鲜，仅节理有铁锰质浸染，裂隙少，镐不能挖掘，岩心柱呈圆柱状。岩石结构、构造清楚，岩体层理清晰，裂隙发育，用镐难挖掘，岩心柱分裂，但可拼成圆柱状。中等风化岩石结构、构造清楚，岩体层理清晰，裂隙发育，用镐难挖掘，岩心柱分裂，但可拼成圆柱状。岩石结构、构造及岩体层理尚能辨认，裂隙很发育，岩块为2-20cm，碎块用手可折断，用镐可挖掘，岩心柱破碎不能拼成圆柱状。强风化岩石结构、构造都不甚清晰，易风化的矿物成分大部分变质，颗粒间联结力明显减弱，岩块为2-20cm，用手可捏碎，用镐可挖掘，标准贯入试验锤击数大于50击。岩质以呈土状，用镐可挖掘，手钻不易钻进。二、碎石土7碎石土应为粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土。（1）按粒径组成及形状进行分类定名：碎石土分类表2土的名称颗粒形状粒组含量漂石圆形、亚圆形为主粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量50%。块石棱角型为主卵石圆形、亚圆形为主粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量50%。碎石棱角型为主圆砾圆形、亚圆形为主粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%。角砾棱角型为主注：分类时应按粒组