5第二章 地质构造及其对工程的影响

断层的要素
断层面和破碎带、断层线、上盘和下盘、断距。
断层基本类型
指上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层； 正 断 层 正断层一般是由于岩体受到水平张应力及重力作用，使上盘沿断 层面向下错动而成。 上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层； 逆 断 层 逆断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用，使上盘 沿断面向上错动而成。
如图: a.b.c三种岩层产状对公路边坡稳定有利 d.e 两种岩层产状易形成边坡坍塌和滑动 f 极易形成滑塌
岩层产状与路基工程的关系
三 岩层产状—岩层的空间位置 产状三要素： 走向：岩层面和任一假想水平 面交线的延伸方向，如图中AB 线。 倾向：岩层的倾斜方向，与走 向线垂直。只有一个，图中CD 线。 倾角：岩层层面与水平面的最 大锐角，如图中∠α 。
裂隙的类型，按成因分为两类：构造裂隙、非构造裂隙
• 构造裂隙：是岩体受地应力作用，随岩体变形 而产生的裂隙。
特点：成因上与相关构造有密切联系；空间分布有一定的规律性。 分类：
张性裂隙：张开较宽，断裂面粗糙，间距较大，分布 不匀，延伸不远。常出现在背斜和向斜的轴部。 扭（剪）性裂隙：平直闭合，分布较密，延伸较远、 深，裂隙面光滑，有擦痕。常出现在褶曲的翼部和断 层附近。
褶皱的类型
1、根据轴面产状分类：
1） 直立褶皱
图示
2）
3） 4） 5）
斜歪褶皱
倒转褶皱 平卧褶皱 翻卷褶皱
褶皱的类型
2、根据枢纽产状分：
1）水平褶皱
2）倾伏褶皱
倾伏方向的判断：
转折端：由一翼弯向另一翼的曲线部分 背斜：倾伏方向为转折端的尖端的指向 （外倾转折） 向斜：倾伏方向为转折端的尖端的指向的反 方向。（内倾转折）
注意 褶皱的野外识别
避免现代地形与褶皱形态的混同 背斜处不一定是山，向斜处不一定是谷
垂直地层走向行走，看地层是否对称重复出现 分析地层新老关系，确定褶皱类型 据两翼产状判别褶皱形态类型
识别步骤
褶皱的工程地质评价
一般特征：岩层变形强烈, 岩体较破碎, 透水性强, 水工建筑应尽量避开
背斜核部：发育向上发散的断块 向斜核部：发育向下发散的断块 核部 核部进行洞室施工时应注意洞顶围岩的稳定问题（尤其是向斜核部） 洞室布置时洞室的轴线最好大角度与褶皱轴线相交 向斜应注意两侧边坡的稳定性 道路选线经过褶皱垭口时 应加强此处路基的处理措施
向斜是良好的地下水储水构造 褶皱的流体地质特征 背斜是良好的储油、气构造
§2.3 断裂构造
岩层受力变形、超过强度、发生破裂——断裂构造：节理 断层
节理：沿破裂面无明显位移
断层：沿破裂面有明显位移（规模大） 节理（裂隙）：一般几十厘米到几米，长可延伸几 百米、上千米 节理张开程度不同，有的闭合 节理面：平坦光滑、粗糙
轴迹：轴面与地面的交线，代表了褶皱的延展方向
二、褶皱的类型
两种基本形态：背斜、向斜
背 斜 背斜
向 斜
向斜
共用翼部
遭受剥蚀的背斜与向斜
在长期外力作用下，差异性侵蚀逐渐明显，背斜遭受侵蚀的速度较 快，向斜遭受侵蚀的速度要缓慢得多，经过长期地质演变，发生了 地形倒置现象，这就是逆地形。
褶皱构造 两个或两个以上褶曲构造的组合。
§2.2 褶皱构造
褶皱构造：地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成 一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。
褶 皱 图
一、褶曲---褶皱构造中的一个弯曲
核部：出露在地面上或勘查范围内的褶曲中心部位的岩层
褶皱 翼部：褶曲核部两侧对称出露的岩层
枢纽：同一褶皱层面上最大弯曲点的连线
要素 轴面：过相邻枢纽而连成的面
第二章 地质构造及其对工程的影响
水平构造 单斜构造 岩层产状 褶皱构造 断裂构造
地壳运动与地质构造
地壳运动：由内力地质作用引起的地壳组成物质 和结构发生变形、变位的运动。分为垂直运动和 水平运动。 地质构造：保留在岩层中的由地壳运动引起的变 形、变位现象，如褶皱、断裂等。
应力及可能的变形
应加强坝基防渗处理 应论证其对库岸稳定的影响 若断层出现在库区
水利 工程
应论证其引发库区渗漏的可能性
断层的存在易于诱发地震，应加强相关的论证 正断层 —— 良好的地下水储集构造 水文地质意义 逆断层 —— 良好的地下水阻水构造
断层的野外识别
在野外可以根据与断层构造有关的伴生构造、地貌现象等标志来识别断层： （1）地貌特征：当断层（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前 缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形，如图；断 层破碎带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形；此外，如山 脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，都可能是断裂错 动在地貌上的反映。
剪切节理
节理对工程的影响
节理将岩层切割成块，影响岩体强度和稳定 性 节理间距越小，岩体破坏程度越高，岩体承 载力越小
节理裂缝——地下水通道
——风化作用增强
对路堑边坡
节理主要发育方向与路线走向平行,倾向与边 坡一致时,易发生崩塌等不稳定现象。 路基施工中，如果岩体存在节理，还会影响爆 破作业的效果。 因此，当节理构造可能成为影响工程设计的重要因 素时，应当对节理进行深入的调查研究，详细论证 节理对岩体工程建筑条件的影响，采取相应措施， 以保证建筑物的稳定和正常使用。
测量倾向时，将罗盘的短边紧贴层面，注 意将罗盘的北端朝向岩层的倾斜方向，水 准泡居中，读指北针所示的方位角，就是 岩层的倾向。 测量倾角时，需将罗盘横着竖 起来，使长边与岩层的走向垂 直，紧贴层面，等倾斜器上的 水准泡居中后，读悬锤所示的 角度，就是岩层的倾角。 测量走向时，使罗盘的长边紧贴 层面，将罗盘放平，水准泡居中 ，读指北针所示的方位角，就是 岩层的走向。
断层组合类型

叠瓦式结构
产状相同、平行排列
逆断层
叠瓦式断层
断层组合类型
阶梯状断层 产状相同的正断层 平行排列
断层的工程地质评价
断层带岩体破碎、强度低，大型工民建选址应尽量避让 隧道 选线时更应避开大的断层带
工程 或使其轴向尽量与大断裂带的走向垂直或大角度相交
一般性 评 价
公路 工程
应注意断裂带上路基的处理 应注意断裂带边坡的支护 公路布线也宜尽量与大断裂带大角度相交 应加强坝基稳定性处理 若断层出现在坝基
节理的观测与统计
对节理的性质、分布规律、形态观测与统计
目的：评价岩体稳定性
野外观测： （1）观察地层岩性、地质构造、测量地层产状，确 定测点所在构造部位
（2）观察节理性质与发育规律 造节理、张节理、剪节理
非构造节理、构
（3）测量登记：节理的产状、粗糙度、节理密度、 节理充填物等
节理的观测与统计
室内资料整理统计——节理玫瑰图 （1）节理走向玫瑰图
（2）地层特征：如岩层发生重复或缺失，岩脉被错断， 或者岩层沿走向突然发生中断，与不同性质的岩层突然 接触等地层方面的特征，则可能存在断层。
（3）伴生构造现象：指是断层在发生、发展过程中遗 留下来的形迹，常见的有岩层牵引弯曲、断层角砾、糜 棱岩、断层泥和断层擦痕等。
断层擦痕与阶步
地层中出现牵引构造
岩层产状要素及其测量示意图
产状要素的表示方法
一组走向为北西320°，倾向南西230°，倾角35°的岩层产 状，可写成：N320°W，S230°W，∠35° 由于岩层的走向与倾向相差90°，所以在野外测量岩层的产 状时，往往只记录倾向和倾角。如上述岩层的产状，可记录 为SW230°∠35°形式。如需知道岩层的走向时，只需将倾向 加或 减90°即可。 在地质图上，岩层的产状用符号“┥”表示，长线表示岩层的 走向，与长线垂直的短线表示岩层的倾向（长短线所示的均为 实测方位），数字表示岩层的倾角。
评价方法： 发育程度的表示： 裂隙率：岩石中裂隙的面积与岩石总面 积的百分比。 裂隙频率：在长度上，每米通过的裂隙 数量。
具体发育程度，不同的系统具有不同 的评价方法。
断层 (fault): 有明显位移的断裂。
断层的定义及其组成要素 岩体受力断裂后 两侧岩块发生显 著位移的断裂构 造。
断 层
玄武岩的 原生柱状 裂隙
易影响边坡的稳定性（不稳定的顺坡 。较稳定的反坡） 翼部 坝址布置在倾向上游的一翼有利于坝基的稳定
山区由翼部平整出的场地应注意地基不均匀沉陷问题
上游
顺坡 反坡
Folds and axial planar cleavage. Old Red Sandstone (Devonian), SW Wales, UK.
§2.1 水平构造和单斜构造
一、基本概念 水平构造：未经构造变动的岩层，其形成的原始产状是水平的， 先沉积在下，后沉积在上。
单斜构造：是由于地壳运动
使原始水平的岩层发生倾斜，岩 层层面与水平面倾斜构造，亦称 倾斜岩层。
它常是褶皱的一翼或断层的一 盘，也可是区域内的不均匀上 升或下降所形成的。
二 单斜岩层与工程的关系
• 非构造裂隙：由成岩作用、外动力、重力等非 构造因素形成的裂隙。 分类：风化裂隙 原生裂隙 卸荷裂隙 特点：分布凌乱、没有规律性
张节理（裂隙）：主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开 较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布 不匀，沿走向和倾向都延伸不远。
扭（剪）性节理（裂隙）：一般多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延 伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形 成扭裂带，将岩体切割成板状。有时两组裂隙在不同的方向同时出现，交叉成 “X”形，将岩体切割成菱形块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。
（2）节理倾向玫瑰图
裂隙走向玫瑰图
在一任意半径的半圆上，画上刻度网。 把所测得的裂隙按走向以每5°或每10°分组， 统计 每一组内的裂隙数并算出其平均走向。 自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂隙平均 走向的方位，射线的长度代表每组裂隙的条数。 然后用折线把射线的端点连接起来，即得裂隙走向玫 瑰图。