土木地質(zhì)-第2章2課件

一、節(jié)理

節(jié)理：存在于巖體中的裂縫，巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造，也稱為節(jié)理。節(jié)理按成因可分為：構(gòu)造節(jié)理和非構(gòu)造節(jié)理。

1）構(gòu)造節(jié)理：巖體受地應力作用隨巖體變形而產(chǎn)生的節(jié)理。按力學性質(zhì)的不同，構(gòu)造節(jié)理可分如下兩種：1、節(jié)理的類型第三節(jié)斷裂構(gòu)造1一、節(jié)理張性節(jié)理：主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，節(jié)理張開較寬，斷裂面粗糙，很少有擦痕，節(jié)理間距較大且分布不均，沿走向和傾向都延伸不遠。構(gòu)造節(jié)理扭（剪）性節(jié)理：多呈平直閉合的節(jié)理，走向穩(wěn)定，延伸較遠，節(jié)理面光滑有擦痕。扭性節(jié)理常沿剪切面成群平行分布，或交叉成“X”形，將巖體切割成菱形塊體。扭性節(jié)理常出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。第三節(jié)斷裂構(gòu)造22）非構(gòu)造節(jié)理：由成巖作用、外動力、重力等非構(gòu)造因素形成的節(jié)理。主要包括：原生節(jié)理、風化節(jié)理、卸荷節(jié)理等。一、節(jié)理第三節(jié)斷裂構(gòu)造(2)按與巖層產(chǎn)狀關系分類（3）按張開程度分類3

節(jié)理除有利于開挖外，對巖體的強度和穩(wěn)定性均有不利影響。節(jié)理破壞了巖體的整體性，促進了巖體風化速度，增強了巖體的透水性，從而使巖體的強度和穩(wěn)定性降低。當節(jié)理主要發(fā)育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時，路塹邊坡都容易發(fā)生崩塌等不穩(wěn)定現(xiàn)象。重大工程設計應對節(jié)理進行深入調(diào)查研究，詳細論證節(jié)理對巖體工程建筑條件的影響，并采取相應措施確保建筑物的穩(wěn)定和正常使用。2、節(jié)理的工程地質(zhì)評價一、節(jié)理第三節(jié)斷裂構(gòu)造4一、節(jié)理第三節(jié)斷裂構(gòu)造（1）節(jié)理調(diào)查內(nèi)容：1）節(jié)理成因類型和力學性質(zhì)。2）節(jié)理組數(shù)、密度、產(chǎn)狀。密度一般用條／米表示。3）節(jié)理張開度、長度、節(jié)理面壁粗糙度。4）節(jié)理充填物、充填厚度、含水情況。5）節(jié)理發(fā)育程度分級。3、節(jié)理調(diào)查統(tǒng)計和表示方法5（2）調(diào)查成果的表示方法：節(jié)理野外測量記錄表、節(jié)理玫瑰圖。

節(jié)理走向玫瑰圖：在任意半徑的半圓上劃上刻度網(wǎng)，將所測得的節(jié)理按走向以每50或100分組，統(tǒng)計每一組內(nèi)的節(jié)理數(shù)、算出其平均走向。自圓心沿半徑引射線，射線的方位代表每組節(jié)理平均走向，長度代表每組節(jié)理的條數(shù)，最后將各射線的端點連接起來，即可得節(jié)理走向玫瑰圖。

節(jié)理傾向玫瑰圖：繪制方法同前。一、節(jié)理第三節(jié)斷裂構(gòu)造6一、節(jié)理第三節(jié)斷裂構(gòu)造7二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造8二、斷層斷層：巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造。斷層面和破碎帶、斷層線、上盤和下盤、斷距。1、斷層要素斷層的定義及其組成要素第三節(jié)斷裂構(gòu)造斷層

9發(fā)生相對位移的兩側(cè)巖塊斷裂面。大型斷層常沿某一斷層破碎帶發(fā)展。斷層帶常形成糜棱巖，斷層角礫和斷層泥等。指斷層面與地面的交線。斷層線表示斷層的延伸方向，其形狀取決于斷層面的形狀和地面起伏情況。指斷層面兩側(cè)發(fā)生相對位移的巖塊。位于斷層面上部的稱為上盤；下部稱為下盤。斷層兩盤沿斷層面相對移動開的距離。斷距斷層盤斷層線斷層面斷層的要素二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造102、斷層基本形態(tài)與特征指上盤沿斷層面相對下降，下盤相對上升的斷層。正斷層一般是由于巖體受到水平張應力及重力作用，使上盤沿斷層面向下錯動而成。上盤沿斷層面相對上升，下盤相對下降的斷層。逆斷層一般是由于巖體受到水平方向強烈擠壓作用，使上盤沿斷層面向上錯動而成。正斷層逆斷層二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造(1)基本類型11巖體受水平扭應力作用，使兩盤沿斷層面發(fā)生相對水平位移的斷層，其傾角很大，斷層面近于直立，斷層線平直。平推斷層二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造12二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造(2)按斷層面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關系分類：(3)按斷層面產(chǎn)狀與褶曲軸線走向關系分類：(4)按力學性質(zhì)分類：13美國圣安的列斯斷層的航空照片143、斷層的組合形式

受區(qū)域性或地區(qū)性地應力場的控制，斷層常與相關構(gòu)造相伴生。并以一定的排列方式組合在一起，形成不同形式的斷層帶。如階狀斷層、地塹、地壘和迭瓦式構(gòu)造等。階狀斷層二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造154、斷層的工程地質(zhì)評價斷層破碎帶內(nèi)巖體破碎、風化嚴重、巖石強度低、穩(wěn)定性差；容易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。確定路線布局、選擇橋梁和隧道位置時，應盡量避開大的斷層破碎帶。

（1）路線布局：當路線與斷層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時，開挖路基容易造成邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌，影響施工和公路的正常使用。二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造16（2）大橋橋位：注意查明橋基部分有無斷層存在，以便根據(jù)不同情況，設計基礎工程時采取相應的處理措施。

（3）隧道位置：當隧道軸線與斷層走向平行時，應盡量避免與斷層破碎帶接觸；在確定隧道平面位置時，要盡量設法避開大規(guī)模斷層破碎帶。

二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造4、斷層的工程地質(zhì)評價17二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造存在標志18二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造斷層性質(zhì)：→尋求兩盤運動方向，并據(jù)此確定斷層性質(zhì)。步驟符號19a—斷層崖剝蝕成沖溝；b—沖溝擴大形成三角面；c—繼續(xù)侵蝕，三角面消失。

5、斷層的野外識別

斷層的存在對工程建筑不利，因此必須對斷層進行識別。在野外可根據(jù)與斷層構(gòu)造有關的伴生構(gòu)造、地貌現(xiàn)象等標志來識別斷層。

（1）地貌特征：當斷層斷距較大時，上升盤前緣可能形成陡峭的斷層崖，經(jīng)風化剝蝕形成斷層三角面地形。當斷層破碎帶巖石破碎時，易于侵蝕下切形成溝谷或峽谷地形。斷層三角面形成示意圖二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造20斷層的野外識別（2）地層特征：巖層發(fā)生重復或缺失，巖脈錯斷或者巖層沿走向突然發(fā)生中斷，與不同性質(zhì)的巖層突然接觸等特征，均為斷層存在可能性標志。（3）斷層伴生構(gòu)造現(xiàn)象：斷層在發(fā)生、發(fā)展過程中遺留下來的構(gòu)造形跡。

常見斷層伴生構(gòu)造有：巖層牽引彎曲、斷層角礫、糜棱巖、斷層泥和斷層擦痕等。

斷層伴生構(gòu)造現(xiàn)象是野外識別斷層存在的可靠標志。二、斷層第三節(jié)斷裂構(gòu)造2122補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究1、概念活斷層：指現(xiàn)在正在活動或在最近時期（全新世，1萬年）發(fā)生過活動的斷層。

活斷層對工程建設地區(qū)穩(wěn)定性影響大，是區(qū)域穩(wěn)定性評價的核心。

活斷層造成工程危害的主要形式：斷層蠕動、錯動和地震。232、活斷層的特性（1）活動方式

蠕滑：連續(xù)滑動過程，應力降較小，無大地震伴隨。

粘滑：斷層發(fā)生快速錯動，錯動前斷層呈鎖閉狀態(tài)，無明顯位移發(fā)生。同一斷層的不同區(qū)段可以呈現(xiàn)不同的活動方式。同時應活斷層錯動速度相當緩慢（每年幾毫米至幾十毫米），無法用常規(guī)方法觀測，故通常用定期的形變測量方法取得斷層的活動標志。補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究24補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究（2）規(guī)模及活動速率

規(guī)模：斷層長度和切割深度，它反映斷層能量和破壞力大小。

活動速率：斷層活動性強弱的重要標志。一般為每年不足1毫米至幾毫米，最強為幾十毫米。（3）重復活動周期

前后兩次突然錯動之間的時間間隔，它對應于地震重復周期。

25補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究重復活動周期的確定方法：

古地震法：根據(jù)斷層多次古地震事件及其年代數(shù)據(jù)確定。

位移量法：分析斷層位移量與地震重復的關系，確定地震重復周期。Wallece法：R=D/S其中：R——大震周期（a）；D——由一次大地震引起的位移量（mm）；S——年平均位移量（mm/a）263、活斷層的標志（1）地質(zhì)標志

巖層接觸關系、斷層沉積物、斷層崖、斷層張節(jié)理、斷層填充堆積物等。

可通過測定沉積物或堆積物年齡以及開挖探槽等確定地震斷層活動年代。（2）地貌標志通過河流縱比降（河流縱斷面任意兩點間的高差與水平距離之比）、河漫灘與平水期之高差判定地殼上升或下降。補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究27（3）地殼形變測量、地球物理和地球化學標志

地震波法：探地雷達、人工地震等

地球化學：測量斷層帶氣體（氡氣、氦氣等）的含量。如活動斷層氡氣含量可達27000~30000ppm，正常含量僅為0.5ppm。補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究28補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究4、活斷層評價（1）活斷裂分類

區(qū)域優(yōu)勢活動斷裂：常以發(fā)震形式影響工程場地穩(wěn)定性的斷裂。

場區(qū)優(yōu)勢活動斷裂：常以錯動和蠕動影響場地穩(wěn)定性的斷裂。29補充講解：活斷層的工程地質(zhì)研究（2）評價內(nèi)容

工程場地及其附近活動斷層存在的可能性；

活動斷層的規(guī)模、產(chǎn)狀特征；

斷層活動特征：活動時代、活動性質(zhì)（粘滑、蠕滑）、活動方式（走滑、傾滑）、活動速率等；

斷層地震危險性：最大震級及復發(fā)周期等。（3）地震振動破壞特征

影響地震振動破壞的因素：地震強度、場地條件、建筑物抗震性能。其中工程地質(zhì)研究的重點是場地條件。30場地條件對地震烈度的影響：①地質(zhì)構(gòu)造條件：地塊優(yōu)于褶皺帶，老褶皺優(yōu)于新褶皺，隆起區(qū)優(yōu)于凹陷區(qū)。②地基特性：巖石優(yōu)于土層，硬土優(yōu)于軟土。③卓越周期：地震記錄圖上頻度最大的地震波所對應的振動周期。近似等于巖土體的自