工程地質基礎-地質構造

1、 由于地球內力地質作用引起地殼變化、使巖層由于地球內力地質作用引起地殼變化、使巖層或巖體或巖體發(fā)生變形和變位的運動，稱為發(fā)生變形和變位的運動，稱為地殼運動地殼運動n形式：形式：n水平運動：水平運動：地殼受地殼受水平張力或水平擠壓水平張力或水平擠壓作用，使巖層產生作用，使巖層產生斷裂或褶皺斷裂或褶皺。n升降運動：升降運動：垂直于地表的運動，表現為地殼大面積的上升垂直于地表的運動，表現為地殼大面積的上升運動或下降運動。運動或下降運動。晚第三紀以來的構造運動晚第三紀以來的構造運動人類歷史以來產生的新構造運動人類歷史以來產生的新構造運動n水平運動的標志：水平運動的標志：n地殼板塊運動地殼板塊運動n建筑

2、物被錯動建筑物被錯動n河流、山脊等發(fā)生同步彎曲或錯斷河流、山脊等發(fā)生同步彎曲或錯斷n構造變形構造變形n升降運動的標志：升降運動的標志：n河流階地、海成階地、夷平面、多層溶洞等河流階地、海成階地、夷平面、多層溶洞等n沉積環(huán)境及沉積厚度等變化沉積環(huán)境及沉積厚度等變化n地層接觸關系地層接觸關系全球地殼運動活動帶的空間分布全球地殼運動活動帶的空間分布：環(huán)太平洋帶環(huán)太平洋帶地中海印度尼西亞帶地中海印度尼西亞帶大洋洋脊及大陸裂谷帶大洋洋脊及大陸裂谷帶地殼運動使地殼運動使巖體產生變形、變位巖體產生變形、變位，形成，形成各種不同的構造形跡各種不同的構造形跡。 如：斷層、裂隙、褶皺等。如：斷層、裂隙、褶皺等。n

3、地質構造的基本地質構造的基本：地殼表層沉積的產狀近于水平原始巖層的構造。地殼表層沉積的產狀近于水平原始巖層的構造。：構造運動使巖層面與水平面有一定夾角。構造運動使巖層面與水平面有一定夾角。當巖性比較軟弱的層狀巖體受到較強烈構造應力作當巖性比較軟弱的層狀巖體受到較強烈構造應力作用，巖層產生一系列連續(xù)彎曲變形。用，巖層產生一系列連續(xù)彎曲變形。構造應力超過巖體極限強度時，巖層便產生破裂或構造應力超過巖體極限強度時，巖層便產生破裂或錯動。錯動。n褶皺和斷裂構造褶皺和斷裂構造使巖層產生彎曲、斷裂和位移，破壞了巖體的完整使巖層產生彎曲、斷裂和位移，破壞了巖體的完整性，使巖體透水性增強、風化作用加劇、巖石強

4、度和巖體穩(wěn)定性降性，使巖體透水性增強、風化作用加劇、巖石強度和巖體穩(wěn)定性降低，會使工程地質條件復雜化。低，會使工程地質條件復雜化。 絕對年齡：地層形成到現在的實際年數，根據巖石中所含放射性元的衰變規(guī)律來確定。適用于巖漿巖、變質巖地區(qū)。（了解） 3.1 地史概要3.1.1 地層年代的確定式中：t巖石實際地質年齡； 衰減系數，每年每克母體同位素能產生的字體同位素的克數； D巖石中放射性元素衰變而成的子體同位素含量； N巖石中放射性元素衰變后剩余的母體同位素含量。ND1ln1t相對年代（常用的）：地層的相對新老關系，適用于沉積巖地區(qū)。確定方法：地層層位法：沉積巖下層的形成年代較老，上層形成年代較新古

5、生物法：根據沉積巖中保存的不同地質時期的生物化石確定地層年代巖性對比法：同一時期、相同地質環(huán)境下形成的沉積巖的成分、結構和構造一般類似，確定了某一地區(qū)的地層年代，可以通過巖性對比來確定其他地層的地質年代地質年代單位：(從大到小)宙、代、紀、世、期 地層單位：(從大到小)宇、界、系、統(tǒng)、階 3.1.2 地質年代表 地質年代單位和地層單位 地質年代表 表中列出地質相對年代從老至新的劃分次序，以及絕對年代，根據生物的演化規(guī)律和主要構造運動，對地殼的發(fā)展演變和地質年代進行劃分3.1.3 地層接觸關系沉積巖層間的接觸關系 整合接觸：時間上連續(xù)，產狀上一致。反映地殼連續(xù)均勻下降，連續(xù)沉積形成。 特點：地質

6、圖上地層分界線平行重合一致假整合接觸： 時間上不連續(xù)，兩套地層產狀基本一致。但有明顯的沉積間斷，缺失某些地質時代的地層，由于地殼交替升降產生。 特點：地質分界線出現不整合面不整合接觸： 時間上不連續(xù)，上下地層有明顯的沉積間斷，且上下地層產狀不一致。表明地殼發(fā)生劇烈運動，先形成地層隆起褶皺，然后下沉形成沉積巖層。2. 巖漿巖與沉積巖間的接觸關系 侵入接觸 沉積接觸 侵入與沉積接觸 侵入接觸：沉積巖形成在先，后來火成巖侵入其中沉積接觸：侵入巖先形成，之后地殼上升受風化剝蝕，然后地殼又下降形成沉積巖3.2 傾斜構造巖層：被兩個平行或近于平行的界面限制，同一巖性組成的層狀巖石。巖層的上下界面叫層面，上

7、層面又稱頂面，下層面為底面巖層頂、底面之間的垂直距離是巖層的厚度。巖層向一個方向變薄以致消失形成楔形體，如果兩個方向變薄，稱為透鏡體3.2.1 水平巖層水平巖層 ：巖層形成后，受構造運動影響較小，仍保持水平產狀的巖層稱為水平 巖層 (1)新巖層蓋在老巖層之上（2）水平巖層在地質圖上的地層界線與地形等高線平行或重合；地層界線：巖層面與地面的交線 水平巖層在地質圖上的特征 (3)巖層的厚度是其頂、底面間的高差。 (4)巖層出露寬度：巖層頂層和底面地界線間的水平距離，取決于巖層厚度和地面坡度； 19/633.2.2 傾斜巖層單斜構造的力學成因圖 4-3 地層層序(a) 正常層序；(b) 倒轉層序 巖

8、層層序正常，上層為新巖層，下層為老巖層，層面與水平有一交角的巖層稱為傾斜巖層。巖層的傾斜方向及傾斜角度基本一致，稱單斜巖石巖層的產狀：是指巖層面在三維空間的延伸方位及其傾斜程度可以用走向、傾向、傾向角表示走向：巖層面和水平面的交線叫走向線，走向線兩端延伸的方向就是巖層的走向。傾向（真傾向）：垂直于巖層走向線、沿巖層面向下傾斜的直線稱為傾斜線，在水平面的投影稱為傾向（真傾向），傾角：真傾斜線與其在水平面上的投影線（傾向線）的夾角產狀三要素 巖層面上一點可以引出許多條視傾斜線，因而有許多視傾斜角，視傾斜角比該點的真傾斜角小 視傾向越接近真傾向，視傾角越來越大，最后趨近于真傾角；視傾向越偏離真傾向，

9、即越靠近巖層走向，則視傾角越小，以至趨近于零3. 傾斜巖層地層界線的分布特征3.2.3 直立巖層1.根據巖層產狀三要素可知（ ）A.由走向可以直接確定傾向B.由傾向可以直接確定傾角C.由走向可以直接確定傾角D.由傾向可以直接確定走向 DC3.3 褶皺構造 組成地殼的巖層，受構造應力的強烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構造，稱為褶皺構造。 一、褶皺的力學成因（a ）水平擠壓力；（b）垂直作用力；（c ）力偶作用1 1、褶皺構造的基本形態(tài)、褶皺構造的基本形態(tài)背斜：背斜：中部巖層向上彎曲，兩側巖層向外傾斜中部巖層向上彎曲，兩側巖層向外傾斜向斜：向斜：中部中部巖層向下彎曲，兩側巖層向

10、內傾斜巖層向下彎曲，兩側巖層向內傾斜 背 斜向 斜未經風化剝蝕，未經風化剝蝕，背斜成山，背斜成山，向斜成谷向斜成谷風化剝蝕后，風化剝蝕后，背斜成谷，背斜成谷，向斜成山向斜成山1、褶皺要素核核褶皺構造的巖層遭受風化剝蝕后，出露在地表的地層的褶皺構造的巖層遭受風化剝蝕后，出露在地表的地層的中心部分。中心部分。翼翼核部兩側巖層對稱出露的部分。核部兩側巖層對稱出露的部分。軸面軸面平分皺褶兩翼的一個理想的面。平分皺褶兩翼的一個理想的面。軸軸軸面與水平面的交線。其延伸方向代表褶皺的延伸方向。軸面與水平面的交線。其延伸方向代表褶皺的延伸方向。樞紐樞紐軸面與巖層面的交線。是褶皺同一層面上彎曲最大的軸面與巖層面

11、的交線。是褶皺同一層面上彎曲最大的點的連線。點的連線。OSDPDDCDSCD核翼abcdef核翼翼C2、褶皺的形態(tài)分類按軸面產狀分類( a )(b )( c )(d ) 直立褶皺 傾斜褶皺 倒轉褶皺 平臥褶皺按軸面產狀分類水平傾伏按樞紐產狀分：454545平面圖剖面圖( a )603025剖面圖平面圖( b )3.3.3 褶皺構造的野外識別CS1DD300DS2S34244005500C北400D4240070C63.4 斷裂構造 巖石受力發(fā)生變形達到一定程度，使巖石的連續(xù)完整性受到破壞，產生各種大小不一的破裂面，稱為。節(jié)理節(jié)理：巖體沿破裂面沒有明顯位移或僅有微量位移稱為：巖體沿破裂面沒有明顯

12、位移或僅有微量位移稱為節(jié)理節(jié)理 斷層斷層：巖體沿破裂面兩側發(fā)生了明顯位移或較大錯動巖體沿破裂面兩側發(fā)生了明顯位移或較大錯動 稱為稱為斷層斷層 3.4.1 斷裂構造的力學性質斷裂構造是在構造應力作用下生成的破裂面，包括斷層面、節(jié)理面 、劈理面斷裂構造的性質、發(fā)育規(guī)律及組合關系，主要受構造應力場控制構造應力場：指地殼中一定范圍內，均勻的或隨地點和時間不同而有變化的構造應力狀態(tài)場構造應力主要有壓應力、張應力、剪應力 斷裂構造按力學性質可分為壓性、張性、扭剪性以及壓扭性和張扭性（1）壓性斷裂（2）張性斷裂 （3）扭性斷裂一、斷裂構造的力學機制斷裂構造的形成3.4.2 節(jié)理節(jié)理節(jié)理1節(jié)理的成因分類節(jié)理的

13、成因分類巖石形成過程中產生的節(jié)理。由于巖漿巖冷凝收縮或沉積巖在形成時由于脫水形成的。如玄武巖的柱狀節(jié)理 巖石受風化作用產生的節(jié)理或裂隙.地殼運動過程中受構造作用力而產生，是自然界最廣泛存在的一種節(jié)理。按其力學成因又分成兩類，即：張節(jié)理張節(jié)理和剪節(jié)理剪節(jié)理。劈理：就是密集的構造微節(jié)理，分為破劈理和流劈理破劈理：由于層間滑動或斷層兩側巖體位移引起的扭應力產生的破裂面也可形成破劈理，多發(fā)育在脆性較大的巖層流劈理：由于壓應力的作用，巖石中的礦物發(fā)生塑性流動、拉長、壓扁和重結晶，使礦物平行排列形成密集裂面。流劈理多發(fā)育在塑性較大的巖層節(jié)理發(fā)育程度分級表節(jié)理發(fā)育程度分級表3節(jié)理調查資料的整理節(jié)理調查資料的

14、整理 對節(jié)理調查資料進行統(tǒng)計分析，節(jié)理統(tǒng)計采用的圖標形式主要包括節(jié)理玫瑰圖、節(jié)理極點圖、節(jié)理等密度圖（1）節(jié)理玫瑰花圖）節(jié)理玫瑰花圖每5或10 分組，統(tǒng)計每組的節(jié)理數和平均走向.在任一半徑的半圓上，射線方向代表節(jié)理平均走向，長度代表節(jié)理數（或百分數），連接各端點即得走向玫瑰花圖。與走向玫瑰花圖類似，只是用一個整圓來做，射線方向代表平均傾向。序序號號產產狀狀序序號號產產狀狀110 345134 19223455261 33314 245337 25467 155438 22.5056 5510055 33統(tǒng)統(tǒng)計計分分組組平平均均走走向向條條數數01004011203030213050693140

15、575041507955.351360132435437A.節(jié)理走向玫瑰花圖節(jié)理玫瑰花圖的作圖方法節(jié)理玫瑰花圖的作圖方法用一個整圓，射線方向代表節(jié)理平均傾向，長度代表節(jié)理數（或百分數）。20條條20條條用一個半圓，射線方向代表節(jié)理平均走向，長度代表節(jié)理數（或百分數）。（2）節(jié)理等密度圖）節(jié)理等密度圖： 用中心密度計和邊緣密度計統(tǒng)計節(jié)理極點數（或百分數），并標于網格交叉點上，把相同數字的點用線連接起來即為等密度線。節(jié)理等密度圖的作圖方法節(jié)理等密度圖的作圖方法71C.節(jié)理等密圖1、斷層要素基本組成部分有：n斷層面、斷層線、斷盤、斷距、斷層帶 1斷層要素斷層要素：（1）斷層面）斷層面：把巖石分成兩個

16、斷塊，且沿該面兩邊斷塊發(fā)生了顯著位移。 其產狀用產狀三要素產狀三要素表示。斷層面可以是平面，也可以是 曲面，有時是破碎帶（2）斷層線：）斷層線：斷層面與地表的交線。即斷層在地表的出露線。 可以是直線，也可以是曲線。（3）斷盤：）斷盤：被斷層面分開的兩側巖塊。 對傾斜的斷層面，斷層面上面的稱上盤上盤，下面的稱下盤下盤。 斷層面直立時：可根據斷層的運動方向分為上升盤上升盤和下降盤下降盤。上盤上盤下盤下盤斷層面斷層面三、斷層三、斷層 斷層是一種有明顯位移的斷層是一種有明顯位移的 斷裂構造斷裂構造l斷盤：斷層面兩側相互錯開的巖塊。斷層面傾斜時，斷層面上的巖塊稱上盤，斷層面下的巖塊稱下盤。l斷距：斷層兩

17、盤相對滑移的距離稱為斷距（圖12-16中AA或BB為斷距）。小斷層的斷距僅幾米或更小，大斷層的斷距可超過100km。斷層要素斷層要素( a )( b )( c )正斷層正斷層:正斷層正斷層按斷層組合分類： 階梯狀斷層、地塹與地壘 階梯狀斷層（產狀大致相同正斷層）逆斷層：逆斷層：平移斷層n 巖層受水平扭力（剪力）作用使兩盤巖層發(fā)生相對水平位移。右旋：順時針； 左旋：逆時針(對盤)斷層面斷層面斷層線斷層線標志層二、斷層的基本分類二、斷層的基本分類斷層的三種基本形式斷層的三種基本形式斷層類型斷層類型：1)按斷層兩盤的相對位移方向按斷層兩盤的相對位移方向：正斷層正斷層：上盤相對下移，下盤相對上移。 階

18、梯式斷層 地塹 地壘 逆斷層：逆斷層：上盤相對上移，下盤相對下移。 沖斷層沖斷層（45）， 逆掩斷層（2545） 輾掩斷層（25） 疊瓦式斷層平移斷層平移斷層：斷層兩盤產生相對水平位移的斷層地塹和地壘n 地塹：兩邊巖層沿斷層面上升，中間巖層相對下降形成。n 地壘：兩邊巖層沿斷層面下降，中間巖層相對上升形成。n階 梯 斷 層地 塹地 壘疊瓦構造 由一系列平行或近于平行的、傾角相似的逆斷層組合，形成迭瓦式構造。 對于同時具有正、逆和平移的過渡性質的斷層，一般采用組合命名 平移逆斷層逆平移斷層平移正斷層正平移斷層2）按斷層走向與巖層走向的關系）按斷層走向與巖層走向的關系走向斷層走向斷層：斷層走向與巖

19、層走向一致。傾向斷層：傾向斷層：斷層走向與巖層走向垂直。斜交斷層：斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交。3）按斷層走向與褶皺軸向的關系）按斷層走向與褶皺軸向的關系縱斷層：縱斷層：斷層走向與褶皺軸向褶皺軸向一致。橫斷層：橫斷層：斷層走向與與褶皺軸向褶皺軸向垂直。斜斷層：斜斷層：斷層走向與褶皺軸向褶皺軸向 斜交。按斷層走向與巖層走向的關系分：走向斷層F1傾向斷層F2斜交斷層F3順層斷層（2）按斷層力學成因性質分類1）壓性斷裂2）張性斷裂3） 扭性斷裂4）壓扭性斷裂5） 張扭性斷裂走向斷層造成地層重復（走向斷層造成地層重復（a a、c c、e e）與缺失（）與缺失（d d、b b、f f） 斷層的野外識

20、別 (2) 地層界限不連續(xù)或巖層中斷(3)斷層破碎帶及構造巖 斷層兩盤巖石相互錯動、摩擦、搓碎，使斷層帶或夾在兩盤間的巖石碎成角礫、細粉或泥，這種斷層錯動形成的巖石稱為構造巖石(4)擦痕和階步擦痕：在斷層面上，由于巖石塊相互滑動和摩擦，常留下具有一定方向的密集的微細刻槽稱為擦痕階步：在擦痕的滑面上有許多小陡坎，稱為階步(5)牽引構造及伴生節(jié)理牽引現象：當斷層兩盤相對錯動時，斷層兩側巖層受到拖拉而形成弧形彎曲現象，稱為牽引現象伴生節(jié)理：斷層兩側由于斷層剪切滑動而誘導的局部應力所產生的節(jié)理，稱為伴生節(jié)理羽毛節(jié)理：伴生節(jié)理分布在斷層兩側呈雁形排列，形似羽毛，稱為羽狀節(jié)理(6)地貌及地下水特征 指巨大

21、斷層反應在地貌上的突然變化指巨大斷層反應在地貌上的突然變化 例如上升盤的前緣可能形成陡峭的斷層崖，如果經剝蝕，例如上升盤的前緣可能形成陡峭的斷層崖，如果經剝蝕，就會形成斷層三角面地形。另外，山脊錯斷、斷開，河谷跌就會形成斷層三角面地形。另外，山脊錯斷、斷開，河谷跌水瀑布，河谷方向發(fā)生突然轉折等，很可能均是斷裂錯動在水瀑布，河谷方向發(fā)生突然轉折等，很可能均是斷裂錯動在地貌上的反映。地貌上的反映。(6)地貌標志一、地質圖的分類與規(guī)格一、地質圖的分類與規(guī)格n地質圖：地質圖：根據野外勘察的資料，將各種地質現象和地質條件按照一定比根據野外勘察的資料，將各種地質現象和地質條件按照一定比例尺例尺反映在反映在

22、地形圖上的圖件地形圖上的圖件 普通地質平面圖普通地質平面圖 地貌及第四紀地質圖地貌及第四紀地質圖 水文地質圖水文地質圖 工程地質圖工程地質圖 剖面圖及柱狀圖剖面圖及柱狀圖3.5 地質圖地質圖地質圖的種類： 普通地質圖 地貌及第四紀地質圖 工程地質圖 水文地質圖 地質平面圖 地質剖面圖 地層柱狀圖地質圖分析 小比例尺小比例尺: 1/1萬萬n地質圖首先應有圖名、圖例、比例尺、編制單地質圖首先應有圖名、圖例、比例尺、編制單位和編制日期等。位和編制日期等。n地質圖圖例的編制應遵循自上而下或由左而右，地質圖圖例的編制應遵循自上而下或由左而右，地層從新到老排列的原則。地層從新到老排列的原則。n比例尺的大小

23、應根據工程的類型、規(guī)模、設計比例尺的大小應根據工程的類型、規(guī)模、設計階段和地質條件的復雜程度決定。階段和地質條件的復雜程度決定。地質圖的規(guī)格3.5.2 地質圖的表示方法1.地層巖性 地層巖性在地質圖上是通過地層分界線、地層年代代號、巖性符號和顏色，并配合圖例說明來表示的。層狀巖層（1）水平巖層，水平巖層的與地形等高平行或重合，呈封閉的曲線。（2）直立巖層，直立巖層的地層界線不受地形的影響，呈直線沿巖層的走向延伸，并與地形等高線直交。（3）傾斜巖層有三種不同的情況（“V”字形法則）： 巖層傾向與地形坡向相反時，地層界線的彎曲方向和地形等高線的彎曲方向相同，但地層界線的彎曲程度比地形等高線的彎曲度小。 巖層傾向與地形坡向相同，而且傾角小于地面坡角時，地層分界線的彎曲方向與地形等高線的彎曲方向相同，但地層界線的彎曲度比地形等高線的彎曲度大。 巖層傾向與地形坡向相同，而且傾角大于坡角時，地