岩石的断裂方式与裂隙构造精讲
岩石断裂分析
岩石断裂分析引言：岩石是地壳的组成部分，其断裂特征对于地质学及工程学具有重要意义。
岩石断裂分析可以揭示岩石受力、岩层移位和内部结构等信息，有助于科学家和工程师进行地质和工程设计。
本文将探讨岩石断裂的类型、形成机制以及岩石断裂分析的方法和应用。
一、岩石断裂类型：岩石断裂可以分为几种不同类型，包括：剪切断裂、拉拔断裂、折断裂和溃裂等。
1. 剪切断裂剪切断裂是岩石中最常见的一种类型。
它是指岩石在受到剪切应力作用下发生的断裂。
剪切断裂可以进一步细分为水平剪切断裂、倾斜剪切断裂和复合剪切断裂等。
这些断裂会使岩石产生错动和滑动。
2. 拉拔断裂拉拔断裂是指岩石在受到拉伸应力作用下发生的断裂。
拉拔断裂发生在板块运动或构造运动中，通常以断层的形式出现。
拉拔断裂常伴随着断层和褶皱的形成。
3. 折断裂折断裂是指岩石断裂时同时发生的压应力和剪应力导致的破碎现象。
这些断裂通常会在岩层中形成断层构造，如逆断层、正断层和走滑断层等。
4. 溃裂溃裂是指岩石在承受较大应力时发生的大面积断裂。
溃裂通常发生在地下工程中，如水坝、地下隧道和岩石挡墙等。
溃裂会引发岩层的塌陷和滑动。
二、岩石断裂形成机制：岩石断裂形成的机制涉及多个因素，主要包括：地壳构造运动、地震、岩石强度、断裂面性质以及周围岩石的应力情况等。
1. 地壳构造运动地壳构造运动是岩石断裂形成的主要驱动因素之一。
板块运动和构造运动会在地壳中造成应力集中，引发地震、断层和岩石溃裂等断裂现象。
2. 地震地震是岩石断裂的重要原因之一。
地震发生时，地壳中的岩石受到剧烈振动和扰动，导致断裂面发生破坏和滑动。
地震断裂的研究对于地震灾害的防治具有重要意义。
3. 岩石强度岩石的强度是岩石断裂形成机制的重要因素之一。
强度低的岩石容易发生断裂，而强度高的岩石则相对稳定。
岩石强度受到岩石类型、物理性质和应力环境等因素的影响。
4. 断裂面性质断裂面的性质对岩石断裂有重要影响。
断裂面的粗糙程度和形态会影响岩石的抗剪强度和滑动性质。
5岩石的断裂及损伤理论
ａ．裂纹尖端要产生应力集中； ｂ．应力集中是局部的； ｃ．裂纹尖端愈尖锐，应力集中的程度愈高 。
三、裂纹端部的应力、位移及应力强度因子
裂纹端部指的是裂纹尖端附近的区域，有的文
献也称为裂纹前端或顶端，它的应力场和位移场是
研究岩石断裂的基础．假设裂纹体是线弹性材料，
用弹性理论可以求出不同类型裂纹的应力场和位移
第五章 岩石的断裂及损伤理论
第一节 岩石断裂力学基础
断裂力学是研究含裂纹材料断裂韧性和裂纹扩 展规律的学科，它已被引入到岩石力学中拓宽了解 决岩石力学问题的思路。
一、断裂力学的基本概念
断裂力学是以连续介质力学为基础的，但它主
要研究的是裂纹尖端的应力奇异性，研究裂纹端部 应力与位移场的强弱程度，从而构成了岩石断裂破 坏的条件，产生断裂判据。实践证明，许多脆性材 料，包括岩石、水泥、陶瓷、玻璃等，其构件在远 低于屈服应力的条件下发生断裂，即所谓“低应力 脆断”，这正证明材料中存在的裂纹效应。
实验证明，宏观裂纹出现之前，损伤已经影响
了材料和结构的强度与寿命。
一、
损伤现象
混凝土圆柱体做加载——卸载压缩试验，试验 结果表明：试件的纵向和横向的弹性模量都随着载 荷过程而变化。
混凝土应力应变曲线图
岩石在单轴拉，压的加载——卸载试验曲线也 表现出同样的特性。试验表明：岩石的杨氏弹性模 量随着损伤的增加而逐渐变小。
砂岩在单轴应力下微裂纹分布密度
研究表明：随轴向应力的不断增加，与轴向应力方 向较小角度的微裂隙数目的增加速度较之于与轴向 应力方向较大角度的微裂隙数目增加速度要快得多。 由此可以进一步推证；随着轴向应力的不断增加， 其内部所产生的大量微孔隙几乎都是近乎平行于轴 向应力方向的。
岩石中裂尖微裂纹区裂纹密度随载荷的变化
断裂构造详解演示文稿
（优选）断裂构造
峨眉山玄武岩原生节理
峨眉山紫红色页岩构造节理
风化节理
108国道荣经段节理造成坍塌
碧峰峡节理造成坍塌
张家界大型节理导致山体崩塌
张家界大型节理剪切山体
内昆铁路危岩
（3）按与岩层产状关系分类：
走向节理：节理走向与 岩层走向平行。 倾向节理：节理走向与 岩层倾向平行。 斜交节理：节理走向与 岩层走向斜交。
3.裂隙的描述： （1）走向或倾向玫瑰图。 （2）记录表及分级。
三. 裂隙的工程地质评价
岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性。
裂隙将岩层切割成块体，这对岩体强度和稳定性都有 很大影响，裂隙（节理）间距越小，岩石破碎程度就 越高，岩体承载力将明显降低。
岩层中发育的节理裂隙是地下水的通道，同时也会对 风化作用起着加速的效应。
断层线
断层面
2. 断层分类： （1）按断层两盘相对运动方向分类：
①正断层：上盘相对下降的断层.（符号表示为： ） 特点：地层不对称重复。上盘新，下盘老。
老新
老新
多数情况下断层线附近：新老地地层层为为下上升升盘盘。。
② 逆断层：上盘相对上升的断层.（符号表示为
）
特点：地层不对称缺失。上盘老，下盘新。
（4）按张开程度分类：
宽张节理：缝宽：D＞5mm 张开节理：缝宽：D＝3－5mm 微张节理：缝宽：D 1 3mm 闭合节理：缝宽：D 1mm
二. 裂隙的产状及调查
1.裂隙的产状：走向、倾向、倾角。 2.裂隙（节理）的调查： （1）节理成因类型和力学性质。 （2）节理组数、密度、产状。密度一般用条／米表示。 （3）节理张开度、长度、节理面壁粗糙度。 （4）节理充填物、充填厚度、含水情况。 （5）节理发育程度分级。
四 断裂构造――裂隙PPT课件
• 张节理多开口，常被矿脉充填。
Hale Waihona Puke • 简单地说，就是短、小、粗糙不平，延伸 不远，长呈豆荚状、树枝状，常绕开砾石。
• ②剪（扭）性裂隙。它是由剪应力超过 了岩石的强度所形成的。一般产生在与 作用力大体成45’的方向上，形成两组 近似互相垂直的节理面，这种节理面在 野外常同时出现，交叉成“x’型，将岩 体切割成菱形块体。特是：节理面多平 直闭合，面上有擦痕，延伸较远，方向 稳定，常切断砾岩中的砾石。发育在褶 曲中的剪节理常与褶曲轴平行或斜交。
• 简要地说，就是长、大、平直光滑、延伸 稳定，常呈X型，可切穿砾石。
垂直节理风化后形成的 地貌
• ③劈理。指那些形态细微，分布密集，相 互平行排列的构造裂隙。其间距一般由几 毫米至几厘米，可将岩石切割成薄扳状或 薄片状，多数劈理面与岩层层面不一致， 很容易和岩层中的片理面和层理面相混淆。 劈理面常出现在褶曲的两翼或大断层的两 侧处，在塑性岩层中较为突出。
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
• (2）非构造裂隙
• 指岩石在形成过程中产生的原生裂隙、后 期的风化裂隙，以及沿沟壁岸坡形成的卸 荷裂隙等。具有普遍意义的是风化裂隙。 风化裂隙主要发育在岩体靠近地面的部分， 可达地面下IOm到15m右的深度。这种裂隙 的特点是分布零乱、没有规律性，岩石多 成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分 均有明显变化。
• 根据裂隙的成因，可把裂隙分为 构造裂隙和非构造裂隙两类。
第七章,岩石的断裂方式与裂隙构造
修正的格里菲斯破裂准则
张裂：与主压应力平行。 张裂：与主压应力平行。σ3 ≥ -σt ，σ1-σ3 ≤ 4σt ； 或平均应力≤ 破裂曲线相交于（ 或平均应力≤1.5σt, 破裂曲线相交于（0，-σt ）点。 剪裂：与主压应力斜交。 剪裂：与主压应力斜交。0.8σt ≥σ3 ，σ1-σ3≥ 5.6σt 或平均应力≥2σt，临界摩尔圆交于纵坐标或其右侧， 或平均应力≥2σt，临界摩尔圆交于纵坐标或其右侧，形 成共轭剪裂隙，90° 共轭角≥45° 成共轭剪裂隙，90°≥共轭角≥45°。 压性破裂：与主压应力垂直。 压性破裂：与主压应力垂直。0.8σt < σ3， 5.6σt； 4σt <σ1-σ3 < 5.6σt；或平均 应力< 2σt。 应力< 2σt。
(4)常常组成共轭“X”型共轭裂隙，锐角中分线指示主压应力 常常组成共轭“ 型共轭裂隙 型共轭裂隙， 常常组成共轭 方向。 往往成等距排列。 方向。 往往成等距排列。 (5)主剪裂面由羽状微裂面组成。 主剪裂面由羽状微裂面组成。 主剪裂面由羽状微裂面组成
二、张裂隙
(1) 产状不稳定，延伸不远。单条节理短而弯曲。 产状不稳定，延伸不远。单条节理短而弯曲。 (2)裂隙面粗糙不平，无擦痕。 裂隙面粗糙不平， 裂隙面粗糙不平 无擦痕。 (3)在胶结不太坚实的砾岩或砂岩中常常绕砾石或粗砂粒而过， 在胶结不太坚实的砾岩或砂岩中常常绕砾石或粗砂粒而过， 在胶结不太坚实的砾岩或砂岩中常常绕砾石或粗砂粒而过 如切穿砾石，破裂面也凹凸不平。 如切穿砾石，破裂面也凹凸不平。 (4) 一般被矿脉充填。脉宽变化较大，脉壁不平直。 一般被矿脉充填。脉宽变化较大，脉壁不平直。 (5)张节理有时呈不规则的树枝状，各种网 张节理有时呈不规则的树枝状， 张节理有时呈不规则的树枝状 络状，有时也追踪“ 型共轭剪节理形 络状，有时也追踪“X”型共轭剪节理形 成锯齿状张节理、 成锯齿状张节理、单列或共轭雁列式张 节理， 节理，有时也呈放射状或同心圆状组合
断裂构造图文分析
一、节理（一）基本概念1、节理：岩石受力作用形成的破裂面或裂纹，称为节理，它是破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种构造。
节理的产状也可用走向、倾向和倾角进行描述。
2、节理组和节理系：在同一时期，同一成因条件下形成的，彼此相互平行或近于平行的一群节理叫节理组；在同一构造应力作用下，形成有规律组合的节理组，叫节理系。
（二）节理分类1、按节理的成因分类节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理。
(1)原生节理：指岩石形成过程形成的节理，如玄武岩的柱状节理(2)构造节理：是岩石受地壳构造应力作用产生的，这类节理具有明显的方向性和规律性，发育深度较大，对地下水的活动和工程建设的影响也较大。
构造节理与褶皱、断层及区域性地质构造有着非常密切的联系，它们常常相互伴生，是工程地质调查工作中的重点对象(相对于节理、表生节理)。
(3)表生节理：又称风化节理、非构造节理，是岩石受外动力地质作用(风、水、生物等)产生的，如由风化作用产生的风化裂隙等，这类节理限在空间分布上常局限于地表浅部岩石中，对地下水的活动及工程建设有较大的影响。
2、按力学性质进行分类(1)张节理:在垂直于主张应力方向上发生张裂而形成的节理，叫张节理。
张节理大多发育在脆性岩石中，尤其在褶皱转折端等张拉应力集中的部位最发育，它主要有以下特征：裂口是张开的，剖面呈上宽下窄的楔形，常被后期物质或岩脉填充；节理面粗糙不平，一般无滑动擦痕和磨擦镜面；产状不稳定，沿其走向和倾向都延伸不远即行尖灭；在砾岩或砂岩中发育的张节理常常绕过砾石、结核或粗砂粒，其张裂面明显凹凸不平或弯曲；张节理追踪X型剪节理发育呈锯齿状。
(2)剪节理：岩石受剪应力作用发生剪切破裂而形成的节理，叫剪节理，它一般在与最大主应力呈45°夹角的平面上产生，且共轭出现，呈X状交叉，构成X 型剪节理。
它具有以下特征：剪节理的裂口是闭合的，节理面平直而光滑，常见有滑动擦痕和磨光镜面；剪节理的产状稳定，沿其走向和倾向可延伸很远；在砾岩或砂岩中发育的剪节理常切砾石、砂粒、结核和岩脉，而不改变其方向；剪节理的发育密度较大，节理间距小而且具有等间距性，在软弱薄层岩石中常常密集成带出现。
《地质构造断裂构造》PPT课件
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3、断层构造 8〕、断层形成的时代的判别
P C O1-2
∈
Pt1
K
P
J
C
O1-2
∈
Pt1
《地质构造断裂构造》 PPT课件
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
地质构造：指地质体〔岩层、岩体、矿体等〕存在 的空间形式、状态及相互关系，是地壳运动所造成 的岩石〔或矿体〕变形、变位等现象。
C O1-2
γ
∈
Pt1
第三节 断裂构造
9〕、断层的描述
①、断层名称：地名＋断层类型 ②、断层通过的主要地点、延伸长度和范围 ③、断层切割的地层时代、地层产状、地层重复与缺 失以及地层界限错开情况 ④、断层面特征及伴生构造 ⑤、断层的产状、两盘运移情况 ⑥、与相邻构造的关系。
4、地质图的综合判读
地层与地质构造第五节断裂构造
完整版课件ppt
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第五节 断裂构造
（3）按断层面产状与褶曲轴线走向关系分类： 纵断层：断层走向曲与轴褶线平行。 横断层：断层走向曲与轴褶线垂直。 斜断层：断层走向曲与轴褶线斜交。
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（4）按力学性质分类：
压性断层：由压应力成形。 张性断层：由张应力成形。 扭性断层：由剪应力成形。
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黄果树断层瀑布（旱情）
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漓江断层三角面
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第五节 断裂构造
（2）断层性质判定：寻求两盘运动方向，并据此 确定断层性质。
步骤：
首先判定断层位置 （依据地质界线和不地连层续不对称重失复或、对缺顶 再依据断层产状、找下出盘上。 再依据断层线附新近老地关层系确定上运、动下方盘向。 最后依据上、下方盘向运确动定断层性质。
§2.5 断 裂 构 造
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1
第五节 断裂构造 断裂构造：
岩层受构造运动作用，当所受的构造应力超 过岩石强度时，岩石的连续完整性遭到破坏，产 生断裂。
按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的相对位移 分为节理和断层
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2
第五节 断裂构造 一. 节理（Joint） 1. 节理分类 （1）按成因分类：
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（2）、按力学性质分类：
剪节理：剪应力形成的。 张节理：张应力形成的。
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雁列张节理
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雁行式张节理
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4. 节理与应力－应变场
二、原生节理
岩浆岩侵位冷却过程中形成的非构造成因节理
1.侵入岩节理
流面、流线 L节理：∥流面，∥流线； S节理：⊥流面，∥流线； Q节理：⊥流面，⊥流线； 斜节理
花岗岩区险绝奇观的成因 华山、泰山和黄山
2.火山岩节理
柱状节理：垂直于熔岩流面， 截面呈规则多边形（4～6边） 冷凝成因
一、脉体的充填方式
扩张性脉：流体侵入裂隙并使 其两壁张开而形成的岩脉。 非扩张性脉：流体与围岩交代 而占有空间形成的岩脉。 破裂－愈合脉：由于孔隙压力 周期性变化，裂隙周期性张 开和闭合所形成的脉体。 充填物质来源：外来流体和围 岩因压溶析出（扩张、破裂 －愈合脉）流体与围岩交代 形成（非扩张脉）
二、脉体生长方式
追踪张裂隙
三、张剪裂隙 四、压剪性裂隙
五、雁列裂隙
由一组呈雁行状斜列裂隙形成的构造，常被脉体填充而形成 雁列脉，实质是沿剪裂方向发育的一组张裂隙
六、压溶－缝合线构造
不纯碳酸盐岩石发生压溶形成的一种压性面理 尖端指向主压应力
第二节 构造脉
裂隙被流体充填，流体中矿物沉淀形成构造脉 根据充填物质称为。。。脉，最常见的为石英、方解石脉等 常形成自然水晶矿、石英脉型金矿
二、张裂隙
(1) 产状不稳定，延伸不远。单条节理短而弯曲。 (2)裂隙面粗糙不平，无擦痕。 (3)在胶结不太坚实的砾岩或砂岩中常常绕砾石或粗砂粒而过， 如切穿砾石，破裂面也凹凸不平。 (4) 一般被矿脉充填。脉宽变化较大，脉壁不平直。 (5)张节理有时呈不规则的树枝状，各种网 络状，有时也追踪“X”型共轭剪节理形 成锯齿状张节理、单列或共轭雁列式张 节理，有时也呈放射状或同心圆状组合
第八章 岩石的断裂方式与裂隙构造
第一节
岩石的断裂方式
破裂：岩石所受应力达到或超过其强度而产生不连续面的变形。 破裂构造 断层：破裂面两侧有明显位移 裂隙：无规则分布 裂隙：破裂面两侧无明显位移 节理：规则分布 劈理：密集分布
fault fracturing crack
Brittle deformation
脉体充ห้องสมุดไป่ตู้物的晶体常显示纤维状习性，而且矿物纤维 生长的方向代表张应力的方向。 根据矿物生长方式可分为四类：A 对向生长（同向型） 脉；B 背向生长（反向型）脉；c 复合型脉；d 拉伸矿物 纤维脉
C 复合型脉
D 拉伸矿物纤维脉
Mechanism of Fault Valve Sibson, R. H. 1988
2
1 / 2( 1 2 )
P( , )
1
2
2
1/ 2 1 2 ,0
1
1/ 21 2 2 2 1/ 21 2 2
Coulomb-Griffith failure criteria
根据裂隙与应力方向可将裂隙划分为 三种主要类型： 张裂隙 张剪裂隙 剪裂隙
压剪裂隙
压性裂隙（非破裂成因面）
张裂隙： 与主压应力平行。-σ3 = T ，σ1-σ3 ≤ 4T； 或平均应力≤1.5T, 破裂曲线相交于（0，-T ）点。
剪裂隙：与主压应力斜交。0.8σ t ≥-σ 3 ，σ 1-σ 3≥ 5.6σ t 或平均应力≥2σ t，遵循库仑破裂准则，形成共轭剪裂隙， 90°≥共轭角≥45°。 自然界最常见的破裂面
压性裂隙：与主压应力垂直。非破裂面
压剪性裂隙 张剪性裂隙
一、剪裂隙
(1) 产状稳定，延伸较远。 (2) 平直光滑，有时具剪切滑动擦痕。未被矿物充填时是平直 闭合缝，如被充填，脉宽较为均匀，脉壁较为平直。 (3) 发育于砂、砾岩等岩石中的剪裂，一般穿切砾石和胶结物。
(4)常常组成共轭“X”型共轭裂隙，锐角中分线指示主压应力 方向。 往往成等距排列。 (5)主剪裂面由羽状微裂面组成。
岩石中有一定排列规律的无明显位移的裂隙 节理 构造节理 原生节理
一、构造节理 1.成因分类
张节理 剪节理 张剪节理 成因与特征见前述裂隙分类
发育最广泛的节理 为共轭剪节理
2.与岩层产状关系的分类
1.走向节理；2.倾向节理；3.斜向节理；4.顺层节理
3.与褶皱轴面产状关系的分类
a.纵节理；b.斜节理；c.横节理
1. Prefailure 2. Seismogenic fault failure 3. Postfailure discharge 4. Self-sealing 5. Repetion
第三节 节 理
断层：破裂面两侧有明显位移 破裂构造 裂隙：破裂面两侧无明显位移 裂隙：无规则分布 节理：规则分布 劈理：密集分布