-第3章地质构造及其对工程的影响

1本章知识点【知识点】岩层产状及其测定和表述方法，褶皱，褶皱对工程的影响，断裂构造，裂隙，裂隙工程地质评价，断层，断层的工程地质评价，断裂构造对工程的影响，地质图的阅读，岩体结构特征，结构面的极射赤平投影图示方法。【重点】岩层产状及倾斜岩层露头特征的V字型法则，褶皱构造及断裂构造对工程的影响，地质图阅读与分析，岩体结构及结构岩体稳定性的极射赤平投影分析。【难点】倾斜岩层露头特征的V字型法则，各种地质构造对工程的影响，根据结构面和临空面的空间组合关系进行稳定分析。13地质构造及其对工程的影响23.1概述地质构造是地壳运动的产物。把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种形迹称为地质构造。地质构造的规模有大有小地质构造复杂化地质构造与工程项目密切相关33.2岩层产状3.2.1岩层岩层→岩层是指由两个平行或近于平行的界面所限制的、同一岩性组成的层状岩石。岩层在空间的展布状态?43.2.1.1水平岩层水平构造的地貌景观（阶梯状陡崖）（水平构造）指倾角为0°(一般倾角小于5°)的岩层。53.2.1.2倾斜岩层倾斜岩层（单斜构造）：岩层层面与水平面之间有一定夹角。（如右图）6倾斜岩层穿过沟谷或山脊时，露头线均呈“V”字形态，并符合如下“V”字形法则73.2.2岩层产状及其测定3.2.2.1岩层的产状8产状三要素走向岩层面与水平面的交线倾向垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线（真倾斜线）。其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向倾角真倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)的夹角AB-走向线OD-倾斜线OD’-倾向α-倾角9N(0°)(360°)E(90°)W(270°)S(180°)330°(N30°W)走向240°150°走向倾向10真倾角视倾角？tansintan113.2.2.2岩层产状要素的测定产状测定：地质罗盘法(详见教材)123.2.2.2岩层产状要素的测定产状测定：智能手机法13产状要素表示方法文字(地质报告)符号(地质图)3.2.3岩层产状的表述象限角法方位角法①象限角表示法如330°/SW∠30°(N30°W/SW∠30°)②方位角表示法如240°∠30°符号表示法：例如45°，长线表示走向线，短线表示倾向线，短线旁的数字表示倾角。岩层倒转，如45°。用于地质平面图上143.3褶皱构造及其对工程的影响组成地壳的岩层，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——褶皱构造。153.3.1.1褶皱的基本形式褶曲：褶皱构造中任何一个单独的弯曲褶曲背斜：岩层弯曲向上凸出，核部老，两翼新。向斜：岩层弯曲向下凹陷，核部新，两翼老。向斜、背斜163.3.1.2褶曲要素褶曲要素：•核部•翼部•轴面•轴线•枢纽•脊线•槽线褶曲要素褶曲要素模型173.3.2褶曲分类(1)按轴面产状分直立褶曲（a）倾斜褶曲（b）倒转褶曲（c）平卧褶曲（d）翻卷褶曲（e）18（2）枢纽产状分类水平褶皱倾伏褶皱水平褶皱倾伏褶皱以枢纽是否近似水平判断19（3）褶曲平面形态分类褶曲长宽比判断线状褶曲短轴褶曲穹隆与构造盆地线状褶曲短轴褶曲b图右侧20穹隆构造盆地213.3.3褶皱的野外识别褶皱的野外识别步骤：①判断有无褶皱存在：重复出现对称分布；②确定褶皱的基本类型：背斜：核部老，两翼新；反之；③确定褶皱的形态分类：褶皱的形态特征。背斜成谷向斜成山22褶皱实例小背斜23倒转背斜24平卧褶皱253.3.4褶皱构造对工程的影响岩层破碎产生的岩体稳定问题和向斜核部地下水的问题褶皱核部的不良工程条件26褶皱翼部的工程地质评价单斜构造中倾斜岩层引起的顺层滑坡问题岩层产状与坡向的关系(1)反向坡（逆向坡）(2)顺向坡倾角小于坡角倾角大于坡角稳定不稳定稳定27反向坡（逆向坡）28顺向坡在褶皱翼部布置工程项目时，应重点注意岩层的倾向、倾角的大小、是否存在软弱夹层等问题。29褶曲不同部位对工程的影响30隧道垂直穿过褶皱地层走向时31隧道32隧道333.4断裂构造及其对工程的影响岩石受构造应力作用超过其强度时就会发生裂缝或错断，岩石的连续完整性遭到破坏而形成的各种大小不一的断裂——断裂构造基本类型：按其规模及断裂面两侧的相对位移裂隙（节理）断层343.4.1裂隙裂隙岩层受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造3.4.1.1裂隙的类型（1）按成因分类构造裂隙（受地壳运动的构造应力作用形成的）非构造裂隙（风化、崩塌滑坡，边坡卸荷裂隙）特点：构造裂隙延伸范围大，空间分布具有一定的规律性，成群出现；非构造裂隙范围小，延伸不远，深度小，无方向性。35（2）按形成时应力类型分类张裂隙剪（扭）裂隙（3）按裂隙面与所在岩层产状要素的关系分类走向裂隙(a)倾向裂隙(b)斜向裂隙(c)顺层裂隙(d)363.4.1.2裂隙对工程的影响裂隙对工程的影响如下：①裂隙破坏了岩石的完整性，给风化作用创造了有利条件，促进岩石风化速度。②裂隙降低了岩石强度、地基承载力、稳定性。③裂隙的存在有利于挖方采石，但影响爆破作业的效果。④裂隙是地下水良好的通道，它增强了岩体的透水性，加快可溶岩的溶蚀，会在施工中造成涌水。⑤裂隙发育的岩层是良好的供水水源点。37节理组合形成危岩实例：38裂隙（节理）不利组合造成边坡楔体破坏39建筑地基中的大裂隙需要先处理403.4.1.3裂隙的调查﹑统计和表示方法工程地质勘察应对节理进行调查，应包括以下内容:①节理的成因类型、力学性质。②节理的组数、密度。③节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度粗糙度。④节理的充填物质及厚度、含水情况。⑤节理发育程度分级。裂隙统计：裂隙玫瑰图（裂隙走向编制或者裂隙倾向编制）41裂隙走向玫瑰图的作图如下：先对所测的裂隙按走向以每5°或每10°进行分组，算出每组裂隙的平均走向，然后作一个注有方位的半圆，以径向线的方位表示裂隙的走向，经向线的长度表示裂隙数，把每组裂隙的平均走向及裂隙数用径向线方位及其长度表示并点绘于图中，最后用折线把径向线端点连接起来。裂隙玫瑰图（a）裂隙走向玫瑰图；（b）裂隙倾向玫瑰图423.4.1.4裂隙的工程地质评价裂隙发育方向的评价：找出裂隙发育的主要方向；裂隙发育程度的评价：定量指标主要是裂隙间距、裂隙密度、裂隙率及完整系数等；裂隙性质的评价：性质包括裂隙的延伸长度、贯通情况、裂隙面的粗糙程度、力学性质、充填情况等。岩层中裂隙，有利开挖，但岩体的强度和稳定性都有不利的影响。433.4.2断层断层：指岩层受力断裂后，两侧岩块发生了显著位移的断裂构造。443.4.2.1断层要素断层要素断层面：两侧岩块发生相对位移的断裂面断层盘：断层面两侧发生相对位移的岩块断距：断层两盘沿断层面相对移动的距离当断层面倾斜时，位于断层面上部的断盘称为上盘，位于断层面下部的断盘称为下盘。45463.4.2.2断层的类型（1）按断层两盘的相对位移来分类（基本类型）正断层（a）逆断层（b）平移断层（c）47(2)断层的组合类型阶梯状断层：是由若干条产状大致相同的正断层平行排列而成。地堑与地垒：是由走向大致相同、倾向相反、性质相同的两条或数条断层组成。迭瓦式断层：是由一系列产状大致相同平行排列的逆断层的组合形成。阶梯状断层48叠瓦状断层地垒地堑49断层的组合类型台中地区叠瓦断层带50(3)按断层活动发生的时代分类老断层：是指侏罗纪至白垩纪（燕山期）及其更老时代产生的而近期无明显活动的断层。新断层：新生代（喜山期）形成的，它是新构造运动的产物。活断层：是指影响到全新世（Q4）的断层，又称为活动断裂。即指现在正在活动或在最近地质时期发生过活动的断层。活断层对工程建设地区稳定性影响大，因此它是区域稳定性评价的核心问题。513.4.2.3断层存在的标志（断层的野外识别）(1)地貌特征断层崖断层的存在常常控制和影响水系的发育，河谷常沿断层带发育或突然转向。串珠状分布的湖泊、洼地和带状分布的泉点等往往也是断层存在的标志。5253福建永安断层三角面54(2)构造线和地质体的不连续任何线状或面状的地质体，在平面或剖面上的突然中断、错开等不连续现像是判断断层存在的—个重要标志。55(3)地层的重复与缺失断层存在时地层产状的异常现象56(4)断层面(带)的构造特征断层面(带)的构造特征（a）牵引构造（b）断层角砾（c）断层擦痕由于断层面两侧岩块的相互滑动和摩擦，在断层面上及其附近留下的各种证据。573.4.2.4断层的工程地质评价破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水的活动及岩溶发育。降低地基岩体强度造成地基及场地稳定性问题地基变形影响施工中的问题坍塌和涌水断层地震583.5识读地质图是将自然界的各种地质现象，如地层、地质构造等，用规定的符号，按一定的比例缩小并投影绘制在平面上的一种图件。表示地壳表层岩相、岩性、地层年代、地质构造、岩浆活动、矿产分布等的地图的总称。包括平面图，剖面图和综合地层柱状图，并标明图名、比例、图例和接图等。地质图593.5.1地质图的种类普通地质图是表示某地区地形、地层分布、地层岩性和地质构造等基本地质内容的图件。构造地质图用线条和符号，专门反映褶皱、断层等地质构造的图件。第四纪地质图是根据一个地区的第四系地层的成因类型、岩性及其形成时代，地貌的类型、形态特征而编制的综合图件。基岩地质图假像把第四纪松散沉积物“剥掉”，只反映第四纪前期基岩的时代、岩性和分布的图件。水文地质图是表示一个地区水文地质资料的图件。工程地质图为各种工程专用的地质图。它是根据工程地质条件编制而成的，在相应的比例尺的地形图上表示各种工程地质勘查的成果的综合图件。603.5.2.2地质图符号（1）地层年代符号（2）岩石符号（3）地质构造符号地质图符号是被用来表示地层的岩性、地质年代和地质构造等情况所规定的特定的符号。地质图符号61常见各种地质构造的表示方法30°30°30°623.5.3地质条件及地质构造在地质图上的反映3.5.1不同产状岩层在地质图上的特征（1）水平岩层:与地形等高线平行或者重合。在地势高处出露新岩层，在地势低处出露老岩层。（2）直立岩层:与地面交线位于同一水平面上，在水平面上的投影时一条直线。（3）倾斜岩层:主要呈许多“V”字形。63（1）褶皱图例符号识别褶皱；新老岩层的对称分布情况确定褶皱。1）水平褶皱地势平坦条件下，两翼地层在地质图上呈条带出露，核部地层只有一条单独出露地层。向斜：核部新，翼部较老；背斜则相反。2）倾覆褶皱在地势较平坦条件下，两翼地层在地质图上以拋物线形并对称出露，判断向、背斜同样更具对称情况判断。3.5.3.2地质构造在地质图上的特征64褶皱在地质图上的表现：水平褶曲倾伏褶曲651）整合接触各时代地层连续无缺，岩层产状一致，地层界限彼此平行呈带状分布。2）平行不整合上下岩层产状一致，地层界限彼此平行，但有地层缺失。3）角度不整合上下两套地层的地质年代不连续，地层缺失，上下岩层产状呈角度斜交。（3）地层接触关系66地层接触关系在地质图上的表现:E与Q–平行不整合；T与E–角度不整合67（2）断层根据图例符号识别根据岩层分布重复、缺失、中断、宽窄变化或错动等现象识别。若断层线两侧出现同一岩层的不对称重复或缺失，则出露老岩层的一侧为上升盘，出露新岩层一侧为下降盘。当断层与褶皱轴线垂直时，在背斜，上升盘核部岩层出露范围变宽，下降盘核部岩层出露范围变窄。向斜情况于此则相反。对于平移断层，断层线两侧仅表现褶皱轴线及岩层错开。68断层构造在地质图上的表现：（b）693.5.4阅读地质图3.5.4.1阅读步骤及注意事项（1）看图名和比例尺，了解图的位置及精度。（2）看图例，注意地层间地质年代是否连续，是否存在地层缺失。（3）正式读图时，先分析地形，通过地形等高线或河流水系的分布特点，了解地区山川形势和地形起伏情况。（4）阅读岩层分布、新老关系、产状及其与地形的关系，分析地质构造情况。（5）若该地区有岩浆岩出露，应弄清岩浆活动的时代，侵入或喷发的顺序，确定岩浆岩体的产状。（6）归纳分析图区地质构造发展史。阅读地质