地下水的地質(zhì)作用

地下水將其剝蝕產(chǎn)物沿垂直或水平運動方向進行搬運。由于流速緩慢，地下水的機械搬運力較小，一般只能攜帶粉沙、細沙前進。只有流動在較大洞穴中的地下河，才具有較大的機械動力，能搬運數(shù)量較多、粒徑較大的砂和礫石，并在搬運過程中稍具分選作用和磨圓作用，這些特征類似于地表河流。

地下水主要進行化學(xué)搬運?；瘜W(xué)搬運的溶質(zhì)成分取決于地下水流經(jīng)地區(qū)的巖石性質(zhì)和風(fēng)化狀況，通常以重碳酸鹽為主，氯化物、硫酸鹽、氫氧化物較少。搬運物呈真溶液或膠體溶液狀態(tài)?；瘜W(xué)搬運的能力與溫度和壓力有關(guān)，隨地下水溫度增高和承受壓力加大而增大。地下水化學(xué)搬運物除少數(shù)沉積在包氣帶的中、下部外，大部分搬運至飽和帶，最后輸入河流、湖泊和海洋。全世界河流每年運入海洋的23.4億噸溶解物質(zhì)中大部分來源于地下水。

包括機械沉積作用和化學(xué)沉積作用，以化學(xué)沉積作用為主。

地下河流到平緩、開闊的洞穴中，水動力減小，在這些洞穴中形成礫石、砂和粉沙等堆積。由于水動力較小，地下河機械沉積物具有粒細、量少、分選性與磨圓性差的特征，沉積物中可能混雜有溶蝕崩落作用產(chǎn)生的呈角礫狀的崩積物。

含有溶解物質(zhì)的地下水在運移中，由于溫度、壓力變化，可發(fā)生化學(xué)沉積。例如，由于溫度升高或壓力降低，二氧化碳逸出，重碳酸鈣分解而發(fā)生沉淀；或由于水溫驟降或水分蒸發(fā)，水中溶解物質(zhì)達到過飽和而發(fā)生沉淀。

地下水中溶質(zhì)在粒間孔隙內(nèi)沉淀，可把松散堆積物膠結(jié)成致密的堅硬巖石。常見的起膠結(jié)作用的物質(zhì)有鐵質(zhì)（氧化鐵或氫氧化鐵）、鈣質(zhì)（碳酸鈣）和硅質(zhì)（二氧化硅）等。

地下水中溶質(zhì)在巖石裂隙內(nèi)沉淀或結(jié)晶，構(gòu)成脈體。如由碳酸鈣組成的方解石脈，由二氧化硅組成的石英脈。含鐵、錳的沉淀物在裂隙面上呈柏葉狀，稱假化石。

飽含重碳酸鈣的地下水，沿巖石的裂隙或斷層流入溶洞，壓力降低，二氧化碳逸出，水分蒸發(fā)，碳酸鈣沉淀。沉淀物呈錐狀、柱狀，橫切面具圈層構(gòu)造，稱為溶洞滴石，包括石鐘乳、石筍和石柱。

含有溶質(zhì)的地下水流出地表，在泉口處沉淀形成的化學(xué)堆積物，稱為泉華。泉華疏松多孔。成分為碳酸鈣的稱鈣華或石灰華，成分為二氧化硅的稱硅華。（見彩圖）

地下水的地質(zhì)作用

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地下水的剝蝕作用是在地下進行的，所以又稱為潛蝕作用。按作用的方式分為機械潛蝕作用與化學(xué)溶蝕作用。工程地質(zhì)學(xué)中的潛蝕概念不包括可溶性巖石的化學(xué)溶蝕作用。

地下水的地質(zhì)作用1、機械潛蝕作用

地下水在流動過程中，對土、石的沖刷破壞作用。地下水在土、石中滲透，水體分散，流速緩慢，動能很小，機械沖刷力量微弱，只能將松散堆積物中顆粒細小的粉沙、泥土物質(zhì)沖走，使其結(jié)構(gòu)變松，孔隙擴大。但經(jīng)過長時間的沖刷作用，也可以形成地下空洞，甚至引起地面陷落，出現(xiàn)落水洞和洼地。這種現(xiàn)象常見于黃土發(fā)育地區(qū)。疏松的鈣質(zhì)粉砂巖也易受到?jīng)_刷破壞。地下水充滿松散沉積物的孔隙時，水可潤滑、削弱、以至破壞顆粒間的結(jié)合力，產(chǎn)生流沙現(xiàn)象；或浸潤粘土物質(zhì)，使之具有可塑性，引起粘土體積膨脹,導(dǎo)致土層蠕動和變形。

地下水的地質(zhì)作用2、化學(xué)溶蝕作用

地下水可溶解可溶性巖石所產(chǎn)生的破壞作用，又稱喀斯特作用。地下水中普遍含有一定數(shù)量的二氧化碳，這種水是一種較強的溶劑，它能溶解碳酸鹽巖（如石灰?guī)r，化學(xué)成分為碳酸鈣），使碳酸鹽變?yōu)槿苡谒闹靥妓猁}，隨水流失。碳酸鹽巖中常發(fā)育裂隙，更易遭受溶蝕，巖石中的裂隙逐漸擴大成溶隙或洞穴。在碳酸鹽巖地區(qū)，喀斯特作用可產(chǎn)生一系列如溶溝、石芽、溶洼、溶柱、落水洞、溶洞、暗河、地下湖和石林等喀斯特地形（見喀斯特）。

學(xué)科：工程地質(zhì)學(xué)

詞目：工程地質(zhì)作用

英文：engineering geological process

釋文：工程地質(zhì)作用包括修筑建筑物引起的地基變形或失穩(wěn)；開挖邊坡、硐室、基坑引起的土(巖)體的滑動及坍塌；修筑水壩引起的壩下及水庫滲漏和滲透變形、岸巖坍塌和浸沒、誘發(fā)地震等。工程地質(zhì)作用直接影響到建筑物的安全和造價，是工程地質(zhì)研究的重要對象。也有人把與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)作用統(tǒng)稱為工程地質(zhì)作用。 2100433B

這種作用在地質(zhì)、地形、地貌和場地地基上所表現(xiàn)的各種形式，稱為動力地質(zhì)現(xiàn)象。由于人類工程活動所引起的地殼表層形態(tài)或特征上的變動，稱為工程地質(zhì)作用。如過量開采地下水或油、氣而造成大面積的地面沉降，或因人工邊坡設(shè)計或整治不當而導(dǎo)致滑移等。自然地質(zhì)作用的歷史漫長，影響范圍較大。人類工程活動規(guī)模和影響范圍一般較小，但往往是突然發(fā)生的。并能造成一個局部地區(qū)自然環(huán)境極為顯著的變化。尤其當人類工程活動未能正確地反映客觀規(guī)律時，會觸發(fā)不良工程地質(zhì)作用的突然發(fā)生和發(fā)展，給工程建設(shè)帶來極其嚴重的危害。巖土滑移　包括崩塌、錯落、滑坡、巖層蠕動、坍塌等現(xiàn)象（見巖土滑移）。地震　地殼的一種快速顫動。按其成因分為：由地殼運動引起的構(gòu)造地震；由火山活動引起的火山地震；由塌陷和山崩引起的陷落地震；以及由人工爆破、水庫蓄水和深井注水等引起的人工誘發(fā)地震。構(gòu)造地震按其能量集中釋放的深度──震源深度，分為深源地震（震源深度大于300公里），中源地震(震源深度300～60公里)；淺源地震（震源深度小于60公里）。淺源構(gòu)造地震由于接近地表，容易造成震害。構(gòu)造地震是規(guī)模最大，數(shù)量最多的一種地震，約占地震總數(shù)的90％，其特點是在地震活動帶上頻繁發(fā)生，延續(xù)時間長，波及范圍廣，破壞性強，造成的災(zāi)害也大?；鹕降卣饍H限于火山活動地區(qū)，波及范圍不大，約占地震總數(shù)的7％。陷落地震多發(fā)生在可溶巖地區(qū)，影響范圍更小，約占地震總數(shù)的3％。強烈地震能導(dǎo)致強烈的地面變形與位移，如大面積的松散飽和土層的液化、震陷、滑移，造成地基失效，從而使各種建筑物、道路、橋梁及農(nóng)田水利設(shè)施等遭受嚴重破壞（見地震災(zāi)害、地震工程地質(zhì)勘察）。泥石流　在山區(qū)，暴雨或大量積雪突然融化，夾帶大量泥沙、巖屑和巖塊，形成一股暫時洪流，順溝而下，其勢兇猛，具有巨大的破壞力。泥石流的固相物質(zhì)含量有時超過水量。裹攜物質(zhì)以泥土為主的稱為泥流，以巖石碎塊、巖屑為主的稱結(jié)構(gòu)性泥石流或簡稱石流。泥石流是突然暴發(fā)，沿著狹窄的、坡度很大的溝谷，以極快的速度流動、沖出山口。這種具有強大動能的洪流能摧毀橋梁和各種地面工程建筑，掩埋田舍，給山前的一切設(shè)施以巨大的威脅。中國西藏東南部章龍弄巴溝，約在1900年暴發(fā)過一次巨大的泥石流，裹攜著大量的巨礫沖出山口，洪峰的主流沖過了60～80米寬的貢藏布江，沖向?qū)Π渡搅诌_300米，巨礫、巖屑、泥砂堆成了60～80米高的天然大堤，截斷河道，形成一個長22公里的山谷湖泊。中國許多山區(qū)都發(fā)生過不同程度的泥石流，但是西北、西南山區(qū)較為普遍，甘肅、新疆、西藏境內(nèi)發(fā)生的泥石流強度較大。其成因多半是自然因素形成的，也有因人類濫伐森林，使生態(tài)平衡失調(diào)形成。這類地區(qū)由于氣候干旱，植被稀少，風(fēng)化嚴重，溝谷常堆積較大厚度的崩落體和片石流。這類山區(qū)年降雨量少，但非常集中，在短暫的時間內(nèi)形成暴雨，或迅速融化的大量積雪，匯成猛烈的洪流，把匯水區(qū)內(nèi)堆積的巨厚松散堆積物裹攜，涌泄沖向下游。巖溶和土洞　巖溶也稱喀斯特(karst)，是指以碳酸鹽為主的可溶性巖石（石灰?guī)r、白云巖、石膏、巖鹽）地區(qū)，由于地表徑流和地下水流對巖石的溶蝕作用和機械破壞作用，在巖體中形成洞穴，或在巖層的表面形成奇峰異石等獨特的地貌景觀。南斯拉夫的喀斯特高原是典型地區(qū)，并因此得名“喀斯特”。中國從1966年開始改稱為巖溶。典型的分布區(qū)有廣西桂林、陽朔、柳州以及云南東部、貴州的大部分地區(qū)。巖溶的發(fā)育不僅破壞了巖體的整體性，降低了強度，而且也造成了地下水的富集地區(qū)。不利于地面和地下工程的興建，但往往為地下水開發(fā)利用和旅游提供了條件。巖溶在地表、地下有各種形態(tài)，按其形成規(guī)模和形狀主要有以下各類：①溶溝、溶槽、石芽。地表水沿可溶性巖層表面或裂隙流動，對巖石溶解和機械沖刷，使巖層表面形成一些大小不同的溝槽，分別稱為溶溝、溶槽。后期殘留的錐狀體稱石芽；林立的石芽稱為石林。②落水洞、豎井。地表水沿可溶性巖體向下滲漏的洞穴稱為落水洞，而沿裂隙溶蝕，擴大成通向巖體內(nèi)部溶洞或地下河的豎直通道，稱為豎井。③溶洞、暗河。地下水在沿可溶巖裂隙流動過程中，不斷地溶解巖石并攜走溶解物質(zhì)使裂隙擴大，在兼有沖蝕和塌陷的作用下，形成地下洞穴，稱為溶洞。貫穿溶洞的通道具有經(jīng)常性水流者，稱為暗河。溶洞大小相差懸殊，形狀千變?nèi)f化。含碳酸鈣的水從溶洞頂?shù)温?，在洞?nèi)沉淀，久之，在洞底自下而上形成狀如竹筍突起物，稱為石筍。自洞頂向下形成長條狀懸掛物稱為石鐘乳。石鐘乳與石筍連接，稱為石柱。④巖溶漏斗?？扇軒r被地下水溶蝕而成的低洼地形并伴隨溶洞塌陷所形成的倒圓錐形漏斗狀，稱為巖溶漏斗。⑤溶蝕盆地。漏斗、溶蝕洼地逐漸增多擴大成片，形成高陡的石灰?guī)r懸崖與周圍相隔的低洼盆地，稱為溶蝕盆地。⑥土洞。指埋藏在可溶性巖層地區(qū)的上覆土層內(nèi)的空洞。它是因地下水或地表水流入地下，將土體內(nèi)顆粒間的可溶成分溶解和攜走細小顆粒，把土體掏成洞穴。當這種潛蝕作用繼續(xù)到一定程度，或因抽水而使洞穴中水位下降時，上部土層發(fā)生塌陷，破壞地表原有形態(tài)，并危及建筑物的安全。在巖溶地區(qū)雖有奇特的地貌景觀可供游覽觀賞，但巖溶與土洞作用的結(jié)果，可產(chǎn)生一系列對工程很不利的地質(zhì)問題。如巖土體中空洞的形成、巖土結(jié)構(gòu)的破壞和變化、地表突然塌陷、地下水的循環(huán)和動態(tài)的變化等。一般情況下對巖溶地基的處理措施有挖填、跨蓋、灌注、疏導(dǎo)等，需視工程特點和具體的場地地基條件而定。此外，對埋藏在現(xiàn)代侵蝕基準面上各種不同高程的天然溶洞的利用，在經(jīng)濟上也很有意義。天然溶洞比較分散和隱蔽，在防空和防爆方面有特殊的天然條件，因而可以用作地下工廠、地下倉庫等，但需對天然溶洞的穩(wěn)定性作充分研究，認真解決天然溶洞內(nèi)的地下水，并注意評定洞底堆積物是否宜作建筑物的基地。沼澤　由湖泊退化或大片洼地長期積水而成。其中水草茂盛，大量有機質(zhì)聚集其中，久之則形成沼澤。于濱海瀉湖群地區(qū)，河流牛軛湖地區(qū)、地面低洼地下水位很淺的地區(qū)、山前地下水排泄不暢地區(qū)，均可形成沼澤。沼澤地中因大量的植物殘骸年復(fù)一年的堆積，可生成泥炭。泥炭因吸水量極高，干燥后體積收縮率極大，且在飽和時不易排水，因而不能作天然地基。區(qū)域性地面沉降　過量抽取地下水或油氣而產(chǎn)生的地面下沉。它是由于地下流體大量缺失，導(dǎo)致土層中的流動條件改變和土層本身的固結(jié)，造成在地面上產(chǎn)生下陷的現(xiàn)象。如美國加利福尼亞州圣華金流域，墨西哥的墨西哥城，日本東京，中國上海均存在因過量抽取地下水而產(chǎn)生的地面沉降現(xiàn)象。再如美國長灘市的地面沉降是采油造成的。這類現(xiàn)象均發(fā)生在未固結(jié)或欠固結(jié)的沉積層地區(qū)。地面沉降的形成與發(fā)展，嚴重影響城市及建筑物的安全，成為環(huán)境工程地質(zhì)方面的公害問題。由于地面沉降的繼續(xù)和發(fā)展，建筑物地基產(chǎn)生不穩(wěn)定問題，并且使地區(qū)低于海平面或受海水侵襲或長期積水，威脅人民的正?；顒印榇?，為了加固地基，需修筑海堤等各類設(shè)施。地下采空　由于采礦和地下工程開挖坑道，造成坑道或采空區(qū)周圍巖土松動。嚴重的可能波及地表產(chǎn)生裂縫及下陷。崩落帶以上的巖層，由于應(yīng)力解除而發(fā)生巖層的彎曲變形或裂縫。如果礦層埋藏淺，在地表形成陷坑；如礦層埋藏深，可能在地表形成洼陷。采空區(qū)一般是不宜進行建筑的地區(qū)。對于輕型單層平房建筑，亦需采取結(jié)構(gòu)加強措施，方可考慮建筑的可能性。（見彩圖） 2100433B

工程動力地質(zhì)作用內(nèi)動力地質(zhì)作用

內(nèi)動力地質(zhì)作用一般認為是由于地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能和放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能等，引起地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及地表形態(tài)發(fā)生變化的作用和過程，如巖漿侵入與火山噴發(fā)，地殼運動導(dǎo)致的褶皺、斷裂、地震等。地殼運動包括垂直升降運動和水平運動，這種動力是巨大的。六千五百萬年前，整個青藏高原包括喜馬拉雅山在內(nèi)都是一片汪洋大海，由于從這時起該地區(qū)地殼開始逐漸抬升，現(xiàn)在這里成為世界的屋脊。在同一個地區(qū)不同時期內(nèi)，上升運動和下降運動常常是間歇性的，河流就是在這種運動中形成的。當?shù)貧ど仙飨虑性械膸r土體，沖刷出一條較窄而深的河床，一般呈“"_blank" href="/item/峽谷">峽谷地貌；當?shù)貧は陆?，河水的下切能力就減弱，如果沒有人工治理，河水泛濫，河床變的寬闊，接受沉積，形成所謂的沖積平原，如現(xiàn)在黃河下游的華北平原，長江中下游平原。我們把在洪水期能夠淹沒的部分叫河漫灘，枯水期能夠淹沒的部分叫河床。如地殼再一次抬升，河流會進一步下切，河床原有的沖積層遭受侵蝕，以前的河床和漫灘即使在洪水期也不能被水淹沒，在河流兩岸形成平坦的臺地，我們稱之為階地。地殼的間歇性上升，導(dǎo)致河流從新到老有一級、二級、三級甚至更多的階地。目前黃河在蘭州附近就有六級階地，渭河在西安有三級階地；

工程動力地質(zhì)作用外動力地質(zhì)作用

是以外能為主要能源在地表及其附近進行的地質(zhì)作用。其中重力是最主要的參與者，起著非常重要的作用。外力作用的實質(zhì)是各種形式的水、大氣和生物為動力，塑造和改造地殼表層的過程。根據(jù)作用過程和結(jié)果可將外動力地質(zhì)作用的類型劃分為風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用、沉積成巖作用和下坡運動。2100433B