工程地质-第3章
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第三章 地应力的工程地质研究
3.1.4 研究历史
（1）世界上 1878年海姆提出天然应力； l932年，在美国胡佛水坝下的隧道中，首次
成功地测定了岩体中的天然应力； 到目前天然应力测点遍布全球，有几十万个
测点。大部分是浅部，最深5108米（美国密执安 水压致裂法）。 （2）中国 20世纪50年代末开始天然应力量测，有几万 个测点，最深的有3958米（天津大港）。
北东方向推进，这样一种巨大而持续的板块间的相互作用
•西南： 印度板块向NNE挤压 （5cm/a） •东： 太平洋板块向W俯冲 （1cm/a） •南： 菲律宾板块向N俯冲 •北： 西伯利亚板块阻挡
我国大部分地区最大主应力方向和量值的上述变化规
律，完全是由印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压所导致的。
一般认为，白垩纪末印度板块从西南向北北东方向推移， 并在始新世中期末，即大约距今3800万年前与欧亚板块相 碰撞（对接）。此后印度板块仍以每年约5cm的速度向北
3.2 我国地应力场的空间分布特点及变化规律
3.2.1 地应力场的空间分布及其与板块运动的关系
1、我国地应力场的空间分布特点
以东经100～105o为界分东西两区。 强度上：西强东弱（西高东低） 方向上：西： NNE-SSW为主，东：近E-W。
2、 地应力场的形成与板块运动的关系
中国板块处在四大板块环绕中，它们碰撞挤压，形成 了中国大陆岩体中的天然应力。
③.最小主应力轴σ3近于垂直，最大主应力与中间 主应力轴近于水平。喜马拉雅的前缘地区属于这种 类型。在此种应力状态下发生的破坏，是逆断型 的，即沿走向与最大主应力垂直的剖面X裂面产生 逆断活动，故可称为潜在逆断型。
上述为三种典型情况，大多数地区接近其中某 一种，有些地区应力状态属主应力轴倾斜的过度类 型。总之大量实测资料表明，世界上大多数地区岩 体内的天然应力状态是以水平应力为主。
《工程地质》第三章——河流地质作用
河流 地质 作用 之 搬运 作用
机械搬运 搬 运 分 为 化学搬运 滑动 滚动 推移质 机械搬运的方式 跳跃 二者相互转换的条件是流速 悬浮—悬移质 流量、流速 机械搬运的控制因素 自然地理状况(植被 坡度 地质条件等)
指：当地形坡度减小或搬运物质增加或流速减小时，河流 的搬运能力下降，所携带的冲积物在适当的地点沉积 下来的作用。
成绵高速广汉石亭江大桥全 广东11栋房屋坍塌事故原因查明 长396米，桥面宽 24.5米，13孔， 成绵高速公路最长大 最大孔跨径 30米。成绵高速公司 桥 —— 石亭江大桥面临严重 的一份报告显示，从去年底以来， 安全隐患。因采砂船在大桥 他们便发现有采砂船擅自进入石 下游200米控制区内进行采砂 亭江大桥下游 200米的公路控制 挖石作业，致使大桥基础底 区内，不断进行违法采砂挖石作 部已被掏空。昨(19)日，记者 业。目前，石亭江大桥河床标高 在现场看到：采砂船仍在疯 要原因，而河道上进行的 比原标高降低 1米多，致使大桥 工程建设等人类活动亦对 狂采砂。 承台底部被掏空，桥桩基础上部 河道流态发生影响。因此， 本次崩岸毁屋事件是一场 裸露。随着采砂挖石的继续，将 自然灾害，在某种意义上 直接导致大桥基础承载力下降； 也是人与水争地所造成的 如遇洪水，大桥甚至有被江水冲 后果。 毁的危险。
长江万州段河岸，何鹏摄于2002年3月
请体会山区、平原河流不同的侵蚀作用类型
河流侵蚀作用对工程建筑物的影响 • 下蚀作用的影响 • 侧蚀作用的影响
A section of Emery Crossing Road in Clarksville is 经与会专家现场评估 sliding down the bank along 及初步分析，沙口外坦塌 the Ohio River. 坡事故的原因主要有四方 The collapsed road is near a 面，但河道演变是影响岸 new $1.7 坡稳定的主要原因。 million bridge 与会专家认为，河道 that is part of the Ohio River 演变是影响岸坡稳定的主 Greenway.
地质学第三章第四节沉积岩
思考：与次生岩石相对应的是什么岩石？ 变质岩属于哪一种？
Ⅰ、沉积岩的成分 （一）化学成分：在氧化环境下，在地表水、
CO2、生物界的参与下，以SiO2 、 Al2O3 为主，含较多的有机质 （二） 矿物成分 １碎屑矿物（继承矿物或原生矿物）：为比较 稳定的矿物。 ２粘土矿物（新生矿物）如 高粘土、铝土等 3 化学和生物成因矿物
1、概念 机械搬运
2类型
风、流水、海洋 具分 选、 磨圆作用，而 冰 川、重力 无分选、磨 圆作用
化学搬运 真溶液与胶体溶液搬运
3、浊流搬运
Ⅲ、沉积作用
1、概念
2、类型
水流、 风的沉积作用（具机械沉积分异规律）
机械沉积作用
冰川的沉积作用 冰川纹泥（无分异沉积规律）
化学沉积作用
胶体与真溶液
生物沉积作用
2 类型及主要沉积岩
（一）碎屑岩类
砾岩类
粗
①沉积碎屑岩亚类 砂岩类
粉砂岩类
粘土岩类 细
火山集块岩 粗
②火山碎屑岩亚类 火山角砾岩
凝灰岩
细
（二）化学岩及生物化学岩类
1、Al、Fe、Mn质盐岩类 铁矿（含铁量 >30%）主要形成于地质时代的浅海边 缘，同时向海洋进军开发Mn结核
2、Si、P质盐岩类
3、CO32-盐岩类
曲流河弯道示意图 凹岸有侵蚀坑，凸岸有点砂坝，主流线偏凹岸
图13-2 石钟乳（1）、石笋海 蚀 凹 槽
第四节 沉积岩
一、沉积岩的概念、物质组成、分布 和研究意义
二、 沉积岩的形成过程 三、沉积岩的特征 四、 沉积岩的分类和主要沉积岩
一、沉积岩的概念、物质组成、分布 和研究意义
1、沉积岩的概念 强调外力作用 广义 狭义的沉积岩 2、沉积岩的主要物质来源：三大类岩 石的破坏产物；次要物质来源:火山喷出 物质、生物遗体及生物碎屑，如珊瑚礁、 宇宙物质等。
工程地质(课件)第三章地质构造全篇
19/63
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
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第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike)：岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle)：岩层层 面与水平面的最大锐角。
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产状三要素(elements of attitude)
表示方法 ： 岩层产状一般用方位角表
示，通常格式是： 走向南西200°，倾角南东
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我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
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中国地势分布示意图
18/63
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
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岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
8/63
变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
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2. 岩浆岩与围岩接触关系
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
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第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike)：岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle)：岩层层 面与水平面的最大锐角。
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产状三要素(elements of attitude)
表示方法 ： 岩层产状一般用方位角表
示，通常格式是： 走向南西200°，倾角南东
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我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
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中国地势分布示意图
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大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
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岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
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变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
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2. 岩浆岩与围岩接触关系
第三章 地质作用
纵波的传播速度最快，其次是横波，最慢的
是勒夫波和瑞雷波。
4.地震的分布
地震在全球的分布是不均匀的，地震多的地方
称地震区。地震区的震中常呈带状分布，也叫 地震带。 全球有三个地震带：环太平洋地震带、欧亚地 震带（也称阿尔卑斯地震带）和沿各大洋海岭 地震带。这是全球地震大环境。中国介于前两 个地震带之间，所以是一个多震国家。中国破 坏性地震多集中在一定的狭窄地带，按地震活 动性和地质构造特征，可分为23个强震活动 带。
（二）化学风化 化学风化系指岩石在水、水溶液和空气中的氧与二 氧化碳等的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳 酸化和氧化等一系列复杂的化学变化。 1.溶解作用 水是一种好的溶剂。矿物遇水后就会不同程度地被 水溶解，一些质点离开矿物表面进入水中形成溶液 流失。 2.水化作用 有些矿物和水结合形成新的矿物。岩石中的矿物大 都不含水，但在地表与水接触形成新的矿物，却几 乎都含水。 CaSO4+2H2O→CaSO4· 2H2O
一、暂时性流水的地质作用
1、淋滤作用及残积层
2、洗刷作用及坡积层
3、冲刷作用及洪积层
二、河流地质作用
2、搬运和沉积：→冲积层
三、河谷地貌
洪水位
1、河谷地貌：
小结：
1、风化作用
2、地表流水的地质作用
1）暂时性流水的地质作用 2）河流的地质作用
第三节 地 震 一、概述 （一）地震的基本概念 1.地震 地震是地壳快速震动的一种地质作用，是地壳运动 的一种表现形式。地震以弹性波的形式传播，通常 发生在地球内部，有深有浅。 2.震源、震中和震域 地壳或地幔中发生地震的地方称为震源。震源在地 面上的垂直投影称为震中。震源传出的地震波在地 表面所能涉及的到的区域称为震域。
工程地质第三章[2]
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补充讲解：活断层的工程地质研究
④砂基液化：饱和松散粉细砂最易产生液化现象； ⑤孤立突出的地形使震害加剧，低洼沟谷使震害减弱； ⑥地下埋藏愈浅，地震烈度增加愈大。 （4）防范措施 一般工程措施难以防御地震产生的破坏，因此，防 范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。 工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。
15
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
（2）大桥桥位：注意查明桥基部分有无断层存在，以便 根据不同情况，设计基础工程时采取相应的处理措施。 （3）隧道位置：当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量 避免与断层破碎带接触；在确定隧道平面位置时，要尽量 设法避开大规模断层破碎带。
16
第3章 地质构造及其对工程的影响
受区域性或地区性地应 力场的控制，断层常与相关 构造相伴生。并以一定的排 列方式组合在一起，形成不 同形式的断层带。 如阶状断层、地堑、地 垒和迭瓦式构造等。
14
阶状断层
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
4、断层的工程地质评价 断层破碎带内岩体破碎、风化严重、岩石强度低、稳 定性差；容易发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。 确定路线布局、选择桥梁和隧道位置时，应尽量避开 大的断层破碎带。 （1）路线布局：当路线与断层走向平行，路基靠近断 层破碎带时，开挖路基容易造成边坡发生大规模坍塌，影 响施工和公路的正常使用。
1
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
3.3.1 裂隙
裂隙：存在于岩体中的裂缝，岩体受力断裂后两侧岩 块没有显著位移的小型断裂构造，也称为节理。 1、裂隙的类型 裂隙按成因可分为：构造裂隙和非构造裂隙。 （1）构造裂隙：岩体受地应力作用随岩体变形而产生的 裂隙。按力学性质的不同，构造裂隙可分如下两种：
《工程地质》第三章——地下水岩溶水库渗漏分析
2. 岩溶形态的垂直分带 位 置：地表以下、最高地下水位以上
岩溶垂直发育带 水流特征：垂直运动 岩溶特点：岩溶连同性差 位 置：地下水最高水位和最低水位之间
岩溶交替发育带 水流特征：水平、垂直两向流（分期） 岩溶特点：岩溶连通性较好
垂直发育带
最高地下水位
交替发育带 最低地下水位
岩溶水平
位 置：最低地下水位以下,下限为地方性侵蚀基准面 水流特征：水平方向为主
Ic 可—能陷临因，界近此水千导人力致疏坡土散度壤。据疏初松
分类
化学 潜蚀
Ic(G 1 )(1n )0 .5 nG
分为 发 展 型
n
非发展型
—引发步土塌分颗析陷粒，。密事度故原因可能 — 是陷土主。的下孔水隙道度爆裂(小引数发地)
渗流 渗流力 土颗粒被带走 潜蚀发生
管涌 形成 过程
岩土体渗透变形（结构变松、强度降低） 渗流出口处侵蚀成孔洞
指：由渗透水流的动水压力冲塌走陷细的，贫小民未颗区造粒突成然人发员生地伤陷亡，。
潜蚀
机械 潜蚀
产生 条件
单位动水压单力位≥动潜水蚀压处力的北的D细京工造深当小市作成度地w颗I一为一政人粒个家1污员0w的直三0 水说米L径口h浮处，的为被重污理塌当7度0水场系陷米坑淹、统处。
渗透水流的水力坡度＞产下生方死潜有，蚀另一的有污临2水0界多井间水渗房力水屋坡下，度
现象
渗透系数越小，排水性能越低，愈易形成流砂
危害
影响开挖工作面上的施工 影响开挖工作面附近地面建筑物的稳定
4. 砂土液化
均容易发生在饱水的粉倒细塌砂的土楼层房中位于上海
砂土液化
相同或 相似处
中山南路，这是正在 机理上均与土层的瞬时施排工水中不的畅地有铁关4号线 结果上均造成了地基土（层浦承东载南力路的至降南低浦大
工程地质学第3章
3.2.4
褶皱构造的工程地质评价和野外观察
1、褶皱构造对工程建设的影响 在由全型褶曲构成的褶皱山区，岩层强烈破碎，顺向坡岩体极 易沿层面或节理面产生滑动，造成土坡失稳，危及工程安全。例如 台湾基隆河畔1974年9月发生的顺层滑坡，破坏了周围的村庄、道 路，阻断了河流。 在背斜、向斜的脊部，张性节理发育，加速了风化作用的进行， 造成岩体强度的降低，并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向斜 式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难。
水平构造
3 、 一般认为，倾斜构造是原来水平或近水平沉积的
地层，在地壳运动的影响下产状改变而发生倾斜变 化，此时岩层面与水平面就有了一定的倾角，成为 具有倾斜构造的岩层。但不可否认，自然界中有的 地层在沉积中就是倾斜的，例如洪积地层。这样的 地层如果在其后的漫长地质岁月中变质成岩，其产 状显然也是倾斜的。 除此以外，还有的地层在大的空间范围内可能属 于褶皱构造，是一个背斜或一个向斜的一翼岩层， 但在一定的工程范围内，则表现为单向倾斜的构造 形式。这样的地层对某个具体工程而言，显然也可 作为倾斜构造来看待。因此，广义的倾斜构造应包 括上述所有三种情况。
（a）
（b）
图3-15 裂隙玫瑰图 （a）裂隙走向玫瑰图； （b）裂隙倾向玫瑰图
五、裂隙（节理）的调查、统计和表示方法
为了弄清楚工程场地节理分布规律及其对 工程岩体稳定性的影响，在进行工程地质勘察 时，都要对节理裂隙进行野外详细调查和室内 资料整理工作，并用统计图表的形式把岩体裂 隙的分布情况表示出来。
（一）节理的野外调查
⑴ 在调查之前，先要了解调查区的构造轮廓和构 造应力场特征。
岩层产状的测定及表示方法
测定：用地质罗盘 测定方法：如图所示
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褶皱要素
22
3.2.2 褶皱分类
褶曲的基本类型： 背斜：岩层向上弯曲，核部老，两翼新 向斜：岩层向下弯曲，核部新，两翼老
背斜和向斜在剖面上的特征
褶皱构造的成因： 水平挤压作用形成的褶皱 水平扭动作用形成的褶皱 垂直运动形成的褶皱
23
根据轴面产状分类
直立：轴面直立，两翼岩层倾角基本相同，横剖面上两翼对称。 倾斜：轴面倾斜，两翼岩层倾角不等，横剖面上两翼不对称。 倒转：轴面倾斜程度更大，一翼层位正常，另一翼老岩层覆 盖于新岩层之上，层位发生倒转。 平卧：轴面水平或近于水平，两翼岩层近于水平，一翼层位正 常，另一翼发生倒转。
大型褶皱
定义：一系列褶皱复合组成 。 复背斜：中央部位的次级褶皱的地层老于两侧次级褶皱的地层。
复向斜：两侧次级褶皱的次级褶皱的地层老于中央部位的地层。
27
3.2.3 褶皱的野外识别
穿越法
沿着选定的调查路线，垂直于岩层走向观察。
追索法：
沿着选定的调查路线，平行于岩层走向观察
背斜成谷
向斜成山
3.1 岩层产状
3.1.1 水平岩层和倾斜岩层
地壳在地质历史中，受地球内、外动力地质作用的影响，不 停地运动和演变。地壳运动的结果，形成地壳表面各种不同的地 质构造形态，因此，又把地壳运动称为构造运动。地壳运动基本 类型有两种：升降运动和水平运动。
升降运动
定义：组成地壳的物质沿垂直于地球表面方向的运动，即地壳上升 与下降。
T1
A T2
P1 C1 C2
C3
b
P1 P2
F1
T3 T2 J2
P2
b
T2
C3 b
C2 P2
T3 J3 T2 J2 F2 J3 P2
J3 J
2
J2
T2
P2 T2 Q K1
C3 P1 C2 B
C1
1
第3章 地质构造
3.1 3.2 3.3 岩层产状 褶皱构造 断裂构造
3.4
地质图
2011-10-08
2
意大利古罗马废墟塞拉比斯古庙三根大理石柱的升降变化示意图
3
水平运动
定义：组成地壳的物质沿平行于地球表面方向的运动。这
种运动是地壳受到挤压、拉伸、平移甚至旋转。
水平运动
4
水平岩层
定义：地层倾角近似水平沉积岩层组成的地貌。 特征：在地面和地形地质图上的特征是地质界线与地形等 高线平行或重合；在沟谷处界线呈尖牙状，其尖端指向上 游，在孤立的山丘上，界线呈封闭的曲线。
28
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
主要是倾斜岩层的产状与路线或隧道轴 线走向的关系。一般情况下，没有特殊 不良影响。
对深路堑和高边坡
路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向 平行但岩层倾向与边坡倾向相反，对路 基边坡稳定有利。
路线与岩层走向平行，边坡与岩层倾向 一致，对路基边坡稳定不利。
（a）向斜山
40
环形断层及放射状断层：若干产状不同的在平面上呈环状 或放射状分布的断层组合成环状断层或放射状断层。 旋扭断层：一种规模小的弧形断层多见于较大的断裂之旁。 按断层走向与岩层走向的关系分：
F1
走向断层：断层走向与岩层走向一致。 倾向断层：断层走向与岩层走向垂直。
F2
斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。 F3
33
节理所在岩层产状分类 走向节理：节理走向与岩层走向一致。 倾向节理：节理走向大致与岩层的走向垂直（与倾向一致）。 斜向节理：节理走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是 斜交。 顺层节理：节理面大致平行于岩层层面。
1-走向节理 2-倾向节理
3-斜交节理 4-顺层节理
34
节理与地质构造的关系分类（教材图3.31） 以节理走向与区域褶皱主要方向（褶皱轴的方位）、断层 的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系而划分： 纵节理：二者关系大致平行。 横节理：二者大致垂直。 斜节理：二者大致斜交。
41
按断层与褶皱轴的关系分： 纵断层：二者一致。
F1
横断层：二者垂直。 F2 斜断层：二者斜交。 F3
42
断层的标志
构造（线）不连续 ：断层发生时，各种地质 体（如地层、矿脉、侵入体等）与围岩接触界 线突然中断、错开，造成构造（线）不连续。
直接标志
断层F1
断层F2
43
地层的重复或缺失 ：单向性地层重复，局部性的地层缺失。
9
岩层产状要素的测量方法
走向测量 将罗盘长边与岩层层面紧贴，然后转动罗盘，使底盘圆形水准器的水泡 居中，读出指针所指刻度即为岩层走向。 倾向测量 将罗盘北端指向岩层向下倾斜方 向，罗盘南端紧靠着岩层层面并 转动罗盘，使底盘圆形水准器水 泡居中，指北针所指刻度即为岩 层的倾向。 倾角测量 将罗盘直立，并以罗盘长边靠着 岩层的真倾斜线，沿着岩层作用 移动罗盘，并用中指搬动罗盘底 部的活动扳手，使测斜管水准器 气泡居中，测斜指针所指最大度 数即为岩层的真倾角。
岩层产状测量示意图
10
3.1.3 地层接触关系
整合接触
定义：在构造运动处于持续下降或者持续上升的背景下发 生连续沉积而形成。 特征：时间上连续，产状上一致。 反映地壳连续均匀下降。
11
不整合接触
定义：沉积过程发生间断导致岩层在形成年代上不连续，中 间缺失沉积间断期的岩层，岩层之间的这种接触关 系，称为不整合接触。 分类：平行不整合接触、角度不整合接触和超覆不整合接触。
倾斜线下倾方向在水平面上的投
影线所指的方位就是该岩层的倾 向。
岩层产状要素示意图
7
3.1.2 岩层产状
倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐 夹角就是该岩层的（真）倾角。
30°
岩层产状 在地形图 上表示方 法。
走向 倾向 岩层产状要素示意图
请注意：特殊产状岩层—水平岩层与直立岩层 它们的产状是规定的：水平岩层的倾角为0°;直立岩 层的倾角为90°,走向有两个数值. 8
线形褶曲：褶皱的长度与宽度的比大于10:1 。 短轴褶曲：褶皱向两段倾伏，长宽比介于3:1~10:1。 穹窿：褶皱长宽比小于3:1的圆形背斜。 构造盆地：褶皱长宽比小于3:1的圆形向斜。
根据褶皱的横剖面形态分类（教材图3.20）
圆弧褶皱：转折端呈圆弧。 尖棱褶皱：转折端为尖顶状。 箱状褶皱：转折端宽阔平直，两翼产状较陡，形如箱状。 挠曲：平缓岩层中，一段岩层突然变陡，表现为褶皱面膝状弯 26 曲。
• 构造节理：构造运动产生的节理。 张节理：垂直于主应力方向上发生张裂而生成的节理。产状不稳 定，在平面上和剖面上的延展均不远，节理面粗糙，擦痕不发育。
张节理
32
剪节理：剪应力产生的破裂面，产状稳定，在平面和剖面上延 续均较长，走向和倾向延伸较远，节理面较平直光滑，节理 两壁之间紧密闭合。
剪节理
沉积接触
16
断层接触
定义：地层与地层或地层与岩体接触时，以断层为接触面的地 层接触关系。 某地区地质剖面图， 如图所示。试确定 （1）各地层之间的接 触关系。 （2）岩浆岩与围岩的 接触关系。
（3）岩浆岩的形成时 代。
17
18
19
20
3.2 褶皱构造
定义：指岩石在主要由地壳运动所引起的地应力长期作用下 所发生的永久性弯曲变形。
平行不整合接触
定义：先沉积的和后沉积的地层之间平行叠置，但并不连 续，且具有沉积间断。 特征：时间上不连续，产状一致。反映地壳间断上升。
12
角度不整合接触
定义：先沉积的和后沉积的地层之间呈一定角度相交，有明显 的沉积间断、时代不连续，新、老地层产状不一致并以 角度相交。 特征：时间上不连续，产状不一致。反映地壳剧烈运动。
直立
倾斜
倒转
平卧
24
根据枢纽产状分类
水平：褶曲的枢纽水平展布，两翼岩层平行延伸。 倾伏：褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合。
平面上，两 翼岩层在转 折端闭合是 倾伏褶曲区 别水平褶曲 的显著标志。
水平
倾伏
25
根据褶皱的平面形态分类（教材图3.19）
依据褶曲同一岩层在平面上出露的纵沟长度和横向宽度 之比将褶曲分为以下四种类型：
岩层在侧向挤压应力作用下形成褶皱的过程
21
3.2.1 褶皱要素
核部：褶皱的中心部分（褶皱中 央最内部的一个岩层）。 两翼：位于核部两侧，向不同方 向倾斜的部分。 轴面：从褶皱顶部平分两翼的面。
轴线：轴面与水平面的交线（轴的
方位表示褶皱的方位，轴的 长度表示褶皱延长的规模）。 枢纽：轴面与褶皱同一岩层层面的 交线（水平、倾斜或者波浪形）。
（b）背斜山
（c）单斜山 山坡岩层地质构造影响 1-有利情况；2-不利情况 29
对隧道工程
有利部位：褶皱的翼部， 岩层比较均一，有 利稳定。 不利部位：背斜的顶部，向 斜的核部。 背斜顶部岩层受到张力作用可能塌 落。 向斜核部储水较丰富，若中间有松 软岩层或软弱构造面，则在顺倾向 一侧的洞壁，有时会出现明显偏压 现象，严重时导致支撑破坏，发生 局部坍塌。
岩层产状的表示方法
方位角表示法: 倾向∠倾角 岩层产状记录中最常用的方法。 一般只记录倾向和倾角。如右图 走向 150°∠30°，表示某岩层倾向为 倾向 SE150 °，倾角为30 °,其走向可 用倾向加减90 °计算，得240 ° 或60 ° 按顺时针方向计算方位角 象限角表示法 以南、北方向作为标准，记为0 °，一般记录走向、倾向、倾 角。如N60 °E/30 °SE，表示某岩层走向为北偏东60 °，倾 角为30 °，倾向南东。 地质学上象限角表示法很少用，通常采用方位角表示法。
褶皱构造与隧道位臵选择 1、3-不利；2-较好
30
3.3 断裂构造
定义：构成地壳的岩体，受构造应力作用发生变形，变形超 过岩石的强度极限时，岩体的连续性和完整性遭到破 坏，产生各种大小不一的断裂。它包括节理和断层。
22
3.2.2 褶皱分类
褶曲的基本类型： 背斜：岩层向上弯曲，核部老，两翼新 向斜：岩层向下弯曲，核部新，两翼老
背斜和向斜在剖面上的特征
褶皱构造的成因： 水平挤压作用形成的褶皱 水平扭动作用形成的褶皱 垂直运动形成的褶皱
23
根据轴面产状分类
直立：轴面直立，两翼岩层倾角基本相同，横剖面上两翼对称。 倾斜：轴面倾斜，两翼岩层倾角不等，横剖面上两翼不对称。 倒转：轴面倾斜程度更大，一翼层位正常，另一翼老岩层覆 盖于新岩层之上，层位发生倒转。 平卧：轴面水平或近于水平，两翼岩层近于水平，一翼层位正 常，另一翼发生倒转。
大型褶皱
定义：一系列褶皱复合组成 。 复背斜：中央部位的次级褶皱的地层老于两侧次级褶皱的地层。
复向斜：两侧次级褶皱的次级褶皱的地层老于中央部位的地层。
27
3.2.3 褶皱的野外识别
穿越法
沿着选定的调查路线，垂直于岩层走向观察。
追索法：
沿着选定的调查路线，平行于岩层走向观察
背斜成谷
向斜成山
3.1 岩层产状
3.1.1 水平岩层和倾斜岩层
地壳在地质历史中，受地球内、外动力地质作用的影响，不 停地运动和演变。地壳运动的结果，形成地壳表面各种不同的地 质构造形态，因此，又把地壳运动称为构造运动。地壳运动基本 类型有两种：升降运动和水平运动。
升降运动
定义：组成地壳的物质沿垂直于地球表面方向的运动，即地壳上升 与下降。
T1
A T2
P1 C1 C2
C3
b
P1 P2
F1
T3 T2 J2
P2
b
T2
C3 b
C2 P2
T3 J3 T2 J2 F2 J3 P2
J3 J
2
J2
T2
P2 T2 Q K1
C3 P1 C2 B
C1
1
第3章 地质构造
3.1 3.2 3.3 岩层产状 褶皱构造 断裂构造
3.4
地质图
2011-10-08
2
意大利古罗马废墟塞拉比斯古庙三根大理石柱的升降变化示意图
3
水平运动
定义：组成地壳的物质沿平行于地球表面方向的运动。这
种运动是地壳受到挤压、拉伸、平移甚至旋转。
水平运动
4
水平岩层
定义：地层倾角近似水平沉积岩层组成的地貌。 特征：在地面和地形地质图上的特征是地质界线与地形等 高线平行或重合；在沟谷处界线呈尖牙状，其尖端指向上 游，在孤立的山丘上，界线呈封闭的曲线。
28
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
主要是倾斜岩层的产状与路线或隧道轴 线走向的关系。一般情况下，没有特殊 不良影响。
对深路堑和高边坡
路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向 平行但岩层倾向与边坡倾向相反，对路 基边坡稳定有利。
路线与岩层走向平行，边坡与岩层倾向 一致，对路基边坡稳定不利。
（a）向斜山
40
环形断层及放射状断层：若干产状不同的在平面上呈环状 或放射状分布的断层组合成环状断层或放射状断层。 旋扭断层：一种规模小的弧形断层多见于较大的断裂之旁。 按断层走向与岩层走向的关系分：
F1
走向断层：断层走向与岩层走向一致。 倾向断层：断层走向与岩层走向垂直。
F2
斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。 F3
33
节理所在岩层产状分类 走向节理：节理走向与岩层走向一致。 倾向节理：节理走向大致与岩层的走向垂直（与倾向一致）。 斜向节理：节理走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是 斜交。 顺层节理：节理面大致平行于岩层层面。
1-走向节理 2-倾向节理
3-斜交节理 4-顺层节理
34
节理与地质构造的关系分类（教材图3.31） 以节理走向与区域褶皱主要方向（褶皱轴的方位）、断层 的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系而划分： 纵节理：二者关系大致平行。 横节理：二者大致垂直。 斜节理：二者大致斜交。
41
按断层与褶皱轴的关系分： 纵断层：二者一致。
F1
横断层：二者垂直。 F2 斜断层：二者斜交。 F3
42
断层的标志
构造（线）不连续 ：断层发生时，各种地质 体（如地层、矿脉、侵入体等）与围岩接触界 线突然中断、错开，造成构造（线）不连续。
直接标志
断层F1
断层F2
43
地层的重复或缺失 ：单向性地层重复，局部性的地层缺失。
9
岩层产状要素的测量方法
走向测量 将罗盘长边与岩层层面紧贴，然后转动罗盘，使底盘圆形水准器的水泡 居中，读出指针所指刻度即为岩层走向。 倾向测量 将罗盘北端指向岩层向下倾斜方 向，罗盘南端紧靠着岩层层面并 转动罗盘，使底盘圆形水准器水 泡居中，指北针所指刻度即为岩 层的倾向。 倾角测量 将罗盘直立，并以罗盘长边靠着 岩层的真倾斜线，沿着岩层作用 移动罗盘，并用中指搬动罗盘底 部的活动扳手，使测斜管水准器 气泡居中，测斜指针所指最大度 数即为岩层的真倾角。
岩层产状测量示意图
10
3.1.3 地层接触关系
整合接触
定义：在构造运动处于持续下降或者持续上升的背景下发 生连续沉积而形成。 特征：时间上连续，产状上一致。 反映地壳连续均匀下降。
11
不整合接触
定义：沉积过程发生间断导致岩层在形成年代上不连续，中 间缺失沉积间断期的岩层，岩层之间的这种接触关 系，称为不整合接触。 分类：平行不整合接触、角度不整合接触和超覆不整合接触。
倾斜线下倾方向在水平面上的投
影线所指的方位就是该岩层的倾 向。
岩层产状要素示意图
7
3.1.2 岩层产状
倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐 夹角就是该岩层的（真）倾角。
30°
岩层产状 在地形图 上表示方 法。
走向 倾向 岩层产状要素示意图
请注意：特殊产状岩层—水平岩层与直立岩层 它们的产状是规定的：水平岩层的倾角为0°;直立岩 层的倾角为90°,走向有两个数值. 8
线形褶曲：褶皱的长度与宽度的比大于10:1 。 短轴褶曲：褶皱向两段倾伏，长宽比介于3:1~10:1。 穹窿：褶皱长宽比小于3:1的圆形背斜。 构造盆地：褶皱长宽比小于3:1的圆形向斜。
根据褶皱的横剖面形态分类（教材图3.20）
圆弧褶皱：转折端呈圆弧。 尖棱褶皱：转折端为尖顶状。 箱状褶皱：转折端宽阔平直，两翼产状较陡，形如箱状。 挠曲：平缓岩层中，一段岩层突然变陡，表现为褶皱面膝状弯 26 曲。
• 构造节理：构造运动产生的节理。 张节理：垂直于主应力方向上发生张裂而生成的节理。产状不稳 定，在平面上和剖面上的延展均不远，节理面粗糙，擦痕不发育。
张节理
32
剪节理：剪应力产生的破裂面，产状稳定，在平面和剖面上延 续均较长，走向和倾向延伸较远，节理面较平直光滑，节理 两壁之间紧密闭合。
剪节理
沉积接触
16
断层接触
定义：地层与地层或地层与岩体接触时，以断层为接触面的地 层接触关系。 某地区地质剖面图， 如图所示。试确定 （1）各地层之间的接 触关系。 （2）岩浆岩与围岩的 接触关系。
（3）岩浆岩的形成时 代。
17
18
19
20
3.2 褶皱构造
定义：指岩石在主要由地壳运动所引起的地应力长期作用下 所发生的永久性弯曲变形。
平行不整合接触
定义：先沉积的和后沉积的地层之间平行叠置，但并不连 续，且具有沉积间断。 特征：时间上不连续，产状一致。反映地壳间断上升。
12
角度不整合接触
定义：先沉积的和后沉积的地层之间呈一定角度相交，有明显 的沉积间断、时代不连续，新、老地层产状不一致并以 角度相交。 特征：时间上不连续，产状不一致。反映地壳剧烈运动。
直立
倾斜
倒转
平卧
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根据枢纽产状分类
水平：褶曲的枢纽水平展布，两翼岩层平行延伸。 倾伏：褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合。
平面上，两 翼岩层在转 折端闭合是 倾伏褶曲区 别水平褶曲 的显著标志。
水平
倾伏
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根据褶皱的平面形态分类（教材图3.19）
依据褶曲同一岩层在平面上出露的纵沟长度和横向宽度 之比将褶曲分为以下四种类型：
岩层在侧向挤压应力作用下形成褶皱的过程
21
3.2.1 褶皱要素
核部：褶皱的中心部分（褶皱中 央最内部的一个岩层）。 两翼：位于核部两侧，向不同方 向倾斜的部分。 轴面：从褶皱顶部平分两翼的面。
轴线：轴面与水平面的交线（轴的
方位表示褶皱的方位，轴的 长度表示褶皱延长的规模）。 枢纽：轴面与褶皱同一岩层层面的 交线（水平、倾斜或者波浪形）。
（b）背斜山
（c）单斜山 山坡岩层地质构造影响 1-有利情况；2-不利情况 29
对隧道工程
有利部位：褶皱的翼部， 岩层比较均一，有 利稳定。 不利部位：背斜的顶部，向 斜的核部。 背斜顶部岩层受到张力作用可能塌 落。 向斜核部储水较丰富，若中间有松 软岩层或软弱构造面，则在顺倾向 一侧的洞壁，有时会出现明显偏压 现象，严重时导致支撑破坏，发生 局部坍塌。
岩层产状的表示方法
方位角表示法: 倾向∠倾角 岩层产状记录中最常用的方法。 一般只记录倾向和倾角。如右图 走向 150°∠30°，表示某岩层倾向为 倾向 SE150 °，倾角为30 °,其走向可 用倾向加减90 °计算，得240 ° 或60 ° 按顺时针方向计算方位角 象限角表示法 以南、北方向作为标准，记为0 °，一般记录走向、倾向、倾 角。如N60 °E/30 °SE，表示某岩层走向为北偏东60 °，倾 角为30 °，倾向南东。 地质学上象限角表示法很少用，通常采用方位角表示法。
褶皱构造与隧道位臵选择 1、3-不利；2-较好
30
3.3 断裂构造
定义：构成地壳的岩体，受构造应力作用发生变形，变形超 过岩石的强度极限时，岩体的连续性和完整性遭到破 坏，产生各种大小不一的断裂。它包括节理和断层。