工程地質(zhì)斷裂構(gòu)造課件

第五節(jié) 地震第六節(jié) 斷層斷層的要素；斷層的分類；斷層的組合形態(tài)；斷層的野外識別；斷層的形成年代；第七節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造與土木工程主要內(nèi)容12了解地震的相關(guān)知識；斷層的要素及主要類型的特征；地質(zhì)構(gòu)造與土木工程的關(guān)系。難

點(diǎn)斷層的形成年代教學(xué)目標(biāo)地

震34一、地震概述1、地震概念地震是巖石圈物質(zhì)在地球內(nèi)力作用下發(fā)生彈性應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)變能超過巖石強(qiáng)度時，巖石就會發(fā)生破裂或沿原有破裂面急速滑動，應(yīng)變能以彈性波形式突然釋放，使巖石圈劇烈震動的地質(zhì)現(xiàn)象。震源—地下深處發(fā)生地震的地點(diǎn)。震源深度—震源到地面上的垂直距離。第四章第五節(jié)

地震5震中—震源垂直投影在地面上的地點(diǎn)。震中距—地面上受地震影響的任何一點(diǎn)到震中的距離。震中區(qū)—是地震破壞程度最大的區(qū)域。震域—地震在地面上波及的地區(qū)。第四章第五節(jié)

地震6二、地震的震級與烈度地震能否使某一個地區(qū)建筑物受到破壞取決于地震能量的大小和該建筑物區(qū)域距震中的遠(yuǎn)近。用震級和烈度兩個指標(biāo)來反映地震能量大小和震動強(qiáng)烈程度。（一）地震的震級（M）地震震級是以地震過程中釋放出來的能量總和來衡量的。1.里氏震級李希特給出（C.F.Richter）1935年的震級的原始定義：震級是指距震中100km的標(biāo)準(zhǔn)地震儀所記錄的以微米表示的最大振幅（A）的對數(shù)值，其表達(dá)式：ML

=

LogA第四章

第五節(jié)

地震73.震級與能量2.面波震級目前，震級多以面波震級為標(biāo)準(zhǔn)，用MS表示。Ⅰ級地震的能量相當(dāng)于2×106J，每增大一級，能量約增大30倍。一個

7級地震釋放的能量相當(dāng)于30個20000t級的原子彈。由于地震是地殼能量的釋放，震級越高，釋放能量越大，積累的時間也越長。美國舊金山及其周圍地區(qū)，平均一個世紀(jì)才可能發(fā)生一次強(qiáng)烈的地震。第四章8第五節(jié)

地震對淺源地震震中烈度（I）與震級的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)公式表示：M

=

0.58I+

1.5一次地震，震級只能有一個；而烈度可以有若干個。震中烈度最大，向外呈橢圓形縮減，長軸方向一般平行于構(gòu)造。（二）地震的烈度（Ⅰ）1、地震烈度及其影響因素地震的烈度是指地面以及各類建筑物的破壞程度。地震的烈度的大小與震級、震源深度、震中距、地震波的傳播介質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造條件有關(guān)。（1）震級高，烈度大；（2）震源深度小，烈度大；（3）震中距近，烈度大；震中烈度最大。第四章

第五節(jié)

地震92.地震烈度表為了表示地震的影響程度，必須有一個烈度評定標(biāo)準(zhǔn)，即地震烈度表，它把宏觀現(xiàn)象（人的感覺，器物反映、建

筑物及地表破壞程度等）和定量指標(biāo)，按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，把相

同或近似的情況劃分在一起，來區(qū)別不同烈度的級別。目前多數(shù)國家采用12度的烈度表，歐洲有些國家采用

10度的，日本采用8度的烈度表。第四章第五節(jié)

地震10中國地震烈度表（簡要）Ⅰ度；無感，僅儀器能記錄到；Ⅱ度；個別敏感的人在完全靜止中有感；Ⅲ度；室內(nèi)少數(shù)人在靜止中有感，懸掛物輕微擺動；Ⅳ度；室內(nèi)大多數(shù)人，室外少數(shù)人有感，懸掛物擺動，不穩(wěn)器皿作響；Ⅴ度；室外大多數(shù)人有感，家畜不寧，門窗作響，墻壁表面出現(xiàn)裂紋Ⅵ度；人站立不穩(wěn)，家畜外逃，器皿翻落，簡陋棚舍損壞，陡坎滑坡；Ⅶ度；房屋輕微損壞，牌坊，煙囪損壞，地表出現(xiàn)裂縫及噴沙冒水；Ⅷ度；房屋多有損壞，少數(shù)破壞路基塌方，地下管道破裂；Ⅸ度；房屋大多數(shù)破壞，少數(shù)傾倒，牌坊，煙囪等崩塌，鐵軌彎曲；Ⅹ度；房屋傾倒，道路毀壞，山石大量崩塌，水面大浪撲岸；Ⅺ度；房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毀，地表產(chǎn)生很大變化；ⅩⅡ度；一切建筑物普遍毀壞，地形劇烈變化動植物遭毀滅。震級與烈度統(tǒng)計(jì)對應(yīng)關(guān)系震中烈度：ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅩⅡ震級：1.92.53.13.74.34.95.56.16.77.37.98.5

113.基本烈度基本烈度是指某一地區(qū)在以后一定期限內(nèi)（50～100年）可能遭遇的地震最大烈度。是中長期地震預(yù)報在防震、抗震上的具體估量。設(shè)計(jì)烈度以基本烈度為基礎(chǔ)，根據(jù)地質(zhì)、地形及建筑物的重要性按抗震設(shè)計(jì)規(guī)范作適當(dāng)調(diào)整的烈度。場地烈度場地烈度是建筑物場地地質(zhì)構(gòu)造、地形、地貌和地層結(jié)構(gòu)等工程地質(zhì)條件對建筑物震害的影響產(chǎn)生的烈度。第四章

第五節(jié)

地震12三、地震的類型1、按震源深度分淺源地震（0-70km）中源地震（70-300km）2、按震級與人的關(guān)系分深源地震（＞300km）微震（＜2級，人感覺不到）有感地震（2-5級）破壞性地震（＞5級）天然地震3、按地震成因人為地震第四章13第五節(jié)

地震四、中國的地震分布1.中國地震的活動特點(diǎn)地震活動分布廣地震活動頻度高地震震源深度淺2.地震的空間分布臺灣地震帶西南地震帶天山地震帶西北地震帶華北地震帶東南地震帶3.地震的時間分布地震活動期地震寧靜期第四章14第五節(jié)

地震第四章15第六節(jié)

斷層第六節(jié) 斷層指巖體在構(gòu)造應(yīng)力的作用下發(fā)生斷裂，且斷裂面兩側(cè)巖體有明顯相對位移的構(gòu)造現(xiàn)象，它是節(jié)理的擴(kuò)大和發(fā)展。斷層不僅對巖體的穩(wěn)定性和滲透性、地震活動和區(qū)域穩(wěn)定有重大的影響，而且是地下水運(yùn)動的良好通道和匯聚的場所。在規(guī)模較大的斷層附近或斷層發(fā)育地區(qū)，常賦存有豐富的地下水資源。第四章第六節(jié)

斷層一、斷層要素斷層面：兩側(cè)巖塊發(fā)生相對位移的斷裂面。。斷層線：斷層面與地面的交線斷盤：斷層面兩側(cè)的巖塊。斷距：斷層兩盤沿斷層面移動開的距離。斷層面16斷層線第四章第六節(jié)

斷層斷層面產(chǎn)狀17標(biāo)志層第四章18第六節(jié)

斷層電影2012中正在裂開的斷層19二、斷層的基本分類第四章第六節(jié)

斷層斷層的三種基本形式20正斷層上盤下降第四章第六節(jié)

斷層1.正斷層：正斷層一般是由

于巖體受到水平張力及重力

作用，使上盤沿斷層面向下

錯動而成。其斷層線較平直，斷層面傾角較陡，一般大于

45°。斷層特征：由于受水平張力作用，斷層面較粗糙，擦痕一般不太發(fā)育，產(chǎn)狀較陡；其破碎帶中常形成棱角明顯的斷層角礫巖。21上盤上升逆斷層第四章第六節(jié)

斷層2.逆斷層：逆斷層是由于巖體

受到水平方向強(qiáng)烈擠壓力的作用，使上盤沿斷層面向上錯動而成。斷層線的方向常與巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應(yīng)力作用的方向垂直。逆斷層的傾角變化很大。斷層特征：a.是由擠壓作用產(chǎn)生的，斷層面呈舒緩波狀，斷層擦痕較發(fā)育。b.斷層破碎帶中角礫巖常被壓扁，棱角不明顯。c.斷層面傾角大小不等，＞45°為高角度逆斷層，＜45°為低角度逆斷層,

＜25°的稱輾掩斷層。。22水平錯動平推斷層第四章第六節(jié)

斷層3.平推斷層：其斷層面傾角很陡，常近于直立，斷層線平直延伸遠(yuǎn)，斷層面上常有近于水平的擦痕。斷層特征：a.產(chǎn)狀較陡，常近于直立。b.斷層面一般平直光滑，常具水平擦

痕。c.破碎帶中有剪裂破碎巖石，常被碾磨成粉狀物質(zhì)，稱為斷層

泥。234、推覆構(gòu)造——斷層面傾角十分低緩（一般小于30°），相對推移距離很大的低角度逆斷層。其特征是：斷層上盤推移較遠(yuǎn)，與原地基巖不是一個整體，屬外來巖體，稱為推覆體。第四章

第六節(jié)

斷層24三、斷層的組合形態(tài)斷層很少孤立出現(xiàn)，往往由一些正斷層和逆斷層有規(guī)律地組合成一定形式，形成不同形式的斷層帶。如階梯狀斷層、地塹、地壘和疊瓦式構(gòu)造。地壘與地塹迭瓦式構(gòu)造第四章第六節(jié)

斷層25四、斷層的野外識別1.地貌上的反映上升盤的前緣可能形成陡峭的斷層崖，如果經(jīng)剝蝕，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(zhuǎn)折等，很可能均是斷裂錯動在地貌上的反映。第四章

第六節(jié)

斷層26第四章第六節(jié)

斷層a-斷層崖剝蝕成沖溝；b-沖溝擴(kuò)大，形成三角面；c-繼續(xù)侵蝕，三角面消失2728第四章

第六節(jié)

斷層2.地層特征若地層發(fā)生缺失或不對稱的重復(fù)，巖脈被錯斷，或者巖層沿一走向突然中斷，與不同性質(zhì)的巖層突然接觸等。走向斷層造成地層重復(fù)（a、c、e）與缺失（d、b、f）29第四章

第六節(jié)

斷層3.斷層的伴生構(gòu)造斷層的伴生構(gòu)造是斷層在發(fā)生、發(fā)展過程中遺留下來的痕跡。常見的有牽引彎曲、斷層角礫、糜棱巖、斷層泥和斷

層檫痕。巖層的牽引彎曲現(xiàn)象30第四章

第六節(jié)

斷層4.水系河流遇斷層面而急劇改向，甚至發(fā)生河谷錯斷現(xiàn)象。湖泊、洼地呈串珠狀排列，往往意味著大斷裂的存在；溫泉和冷泉呈帶狀分布往往也斷層存在的標(biāo)志；線狀分布小型侵入體。315.斷層面：一般在剖面（斷面上）直接觀察，可見到相對較平直的斷層面，其上常常具有擦痕、階步，有的被磨的很光滑，有的面上附著硅質(zhì)、鐵質(zhì)或碳酸鹽礦物薄膜。第四章

第六節(jié)

斷層北京西山奧陶系石灰?guī)r斷層面上的擦痕與階步326.斷層破碎帶：常形成硅化破碎帶、斷層角礫巖或斷層泥，有的具有構(gòu)造透鏡體、糜棱巖及片理化現(xiàn)象。斷層破碎帶

在地表易被風(fēng)化剝蝕（硅化破碎帶除外），常形成負(fù)地形（鞍部、溝谷）。第四章

第六節(jié)

斷層斷層角礫巖斷層磨礫巖構(gòu)造透鏡體33五、地質(zhì)圖上斷層性質(zhì)判定步驟：第四章第六節(jié)

斷層判定斷層位置（依據(jù)地質(zhì)界線不連續(xù)和地層不對稱重復(fù)、缺失或?qū)敚?；依?jù)斷層產(chǎn)狀找出上、下盤；依據(jù)斷層線附近地層新老關(guān)系確定上、下盤運(yùn)動方向；依據(jù)上下盤運(yùn)動方向確定斷層性質(zhì)。34老

新 下盤上盤水平傾斜背斜、走向逆斷層下盤上盤例如：水平向斜、橫向正斷層第四章第六節(jié)

斷層35六、斷層的形成時代確定斷層的形成時代，主要利用斷層與不整合面的關(guān)系進(jìn)行。第四章

第六節(jié)

斷層斷層形成年代在二疊紀(jì)（P）與三疊紀(jì)（T）之間斷層的形成年代剖面示意圖36第四章37第六節(jié)

斷層七、活斷層1.概念現(xiàn)今仍在活動或者近期有過活動，不久的將來還可能活動的斷層?！敖凇庇胁煌臉?biāo)準(zhǔn)，有的行業(yè)規(guī)范定為晚更新世（約12萬年）以來。國家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》中規(guī)定全新世以來有過地震活動或正在活動、或?qū)砜赡芾^續(xù)活動的斷裂叫做全新活動斷裂?；顢鄬訉こ痰奈：χ饕腔顢鄬拥牡孛驽e動和活斷層快速滑動引起地震兩方面。蠕變型的活斷層，當(dāng)變形速率較大時，可能導(dǎo)致建筑地基不均勻沉陷，使建筑物拉裂破壞。突發(fā)型的活斷層伴隨地震產(chǎn)生的錯動距離通常較長，多在幾十厘米至幾百厘米之間，這種危害是無法抗拒的。因此在工程建筑地區(qū)有突發(fā)型的活斷層存在時，任何建筑原則上都應(yīng)避免跨越活斷層以及與其有構(gòu)造活動聯(lián)系的分支斷層，應(yīng)將建筑物選擇在無斷層穿過的位置。第四章38第六節(jié)

斷層2.活斷層對工程建筑的影響第七節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系第四章第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系成層構(gòu)造斷裂構(gòu)造傾斜構(gòu)造背斜構(gòu)造褶皺構(gòu)造向斜構(gòu)造水平構(gòu)造直立構(gòu)造節(jié)理斷層正斷層逆斷層平移斷層39水平、直立巖層一、層狀構(gòu)造與工程的關(guān)系第四章

第七節(jié)地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系ab（一）與路基工程的關(guān)系公路路基的主要工程地質(zhì)問題是：

路基邊坡穩(wěn)定性和路基基底穩(wěn)定性問題。1.當(dāng)巖層水平、直立或單斜層面（裂隙面）背向路基時，對邊坡穩(wěn)定有利，見圖a、b、c；如夾有軟弱巖層時，應(yīng)抹面護(hù)壁以防止風(fēng)化。傾斜巖層40cd2.單斜層面及裂隙面傾向路基，且結(jié)

構(gòu)面的傾角大于10°，其走向又與路

線平行或交角較小時對邊坡穩(wěn)定不利；如夾有軟弱巖層時，則易形成邊坡的

坍塌或滑動，見圖d、e。節(jié)理發(fā)育的傾斜巖層第四章

第七節(jié)3.裂隙特別發(fā)育的陡坡地段，當(dāng)有一組或幾組裂隙傾向路線時（圖e），開挖后常造成邊坡崩塌、落石等病害。在構(gòu)造裂隙中的張性裂隙，對路塹邊坡也是極不穩(wěn)定的因素。地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系4.斷層破碎帶的巖體松散，裂隙也很發(fā)育，常是地下水活動的通道，加之?dāng)鄬用鎯A向路基，所以當(dāng)挖方邊坡與斷層帶平行時，極易產(chǎn)生滑坍（圖f）。e41f滑石片巖泥質(zhì)頁巖 泉及地下水 覆蓋層與基巖接觸路塹邊坡不穩(wěn)定情況示意圖第四章第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系42（二）與橋基工程的關(guān)系巖層之上。橋墩臺地基穩(wěn)定性和沖刷問題是橋梁工程的主要工程地質(zhì)問題。橋基的穩(wěn)定性與巖層產(chǎn)狀、軟弱結(jié)構(gòu)面等都有直接關(guān)系。當(dāng)巖層產(chǎn)狀傾向下游，其中又帶有軟弱夾層時，會因水的沖蝕作用而影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，如果軟弱夾層較厚，會使基礎(chǔ)產(chǎn)生差異沉降導(dǎo)致墩身歪斜或傾覆。橋基不穩(wěn)定示意圖當(dāng)兩種不同巖層接觸，其接觸面較陡時，會造成橋基不穩(wěn)，因?yàn)榻佑|面一般多是軟弱結(jié)構(gòu)面，故最好是將橋基設(shè)計(jì)在單一第四章第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系43(三) 與隧道工程的關(guān)系隧道工程的主要工程地質(zhì)問題是：山巖壓力及洞室圍巖變形與破壞問題、地下水及洞室涌水問題、洞室進(jìn)出口穩(wěn)定性問題。巖層的產(chǎn)狀及成層條件對洞室的穩(wěn)定性有很大影響，尤其是巖層的層次多、層薄或夾有極薄層的易滑動的軟弱巖層時，對修建地下工程很不利。第四章

第七節(jié)44地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系√洞室軸線與巖層走向垂直正交這種方案一般為較好的洞室布置方案，參見圖e，但應(yīng)注意巖層傾角較平緩，巖層巖性較差、節(jié)理裂隙發(fā)育的情況，參見圖f。第四章

第七節(jié)45地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系二、褶皺構(gòu)造的工程地質(zhì)評價褶皺構(gòu)造的工程地質(zhì)評價主要是褶皺翼部傾斜巖層的產(chǎn)狀與路線或隧道軸線走向的關(guān)系問題。（一）深路塹和高邊坡有利情況：路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時，對路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的；不利情況：路線走向與巖層的走向平行，邊坡與巖層的傾向一致，特別在云母片巖、綠泥石片巖、滑石片巖、千枚巖等松軟巖石分布地區(qū)，坡面容易發(fā)生風(fēng)化剝蝕，產(chǎn)生嚴(yán)重碎落坍塌，對路基邊坡及路基排水系統(tǒng)會造成經(jīng)常性的危害；最不利情況：路線與巖層走向平行，巖層傾向與路基邊坡一致，而邊坡的坡角大于巖層的傾角，特別在石灰?guī)r、砂巖與粘土質(zhì)頁巖互層，且有地下水作用時，如路塹開挖過深，邊坡過陡，或者由于開挖使軟弱構(gòu)造面暴露，都容易引起斜坡巖層發(fā)生大規(guī)模的順層滑動，破壞路基穩(wěn)定。第四章

第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系46橫穿向斜層：向斜軸部可能遇到大量地下水及洞室頂板巖塊崩落的危險，參見圖j。橫穿背斜層：地層壓力較小，洞室頂部坍塌少，但應(yīng)注意若巖層受到劇烈的動力作用會被壓碎，參見圖k。重合褶皺軸線：背斜軸部較向斜軸部優(yōu)越， 可將隧道軸線選在背斜或向斜的兩翼，參見圖h。（二）隧道軸線穿過褶皺地層47第四章

第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系第四章48第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系第四章49第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系節(jié)理將巖石切割成塊體，影響巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；節(jié)理間距越小巖石破碎程度越高，承載力明顯下降；節(jié)理發(fā)育增強(qiáng)透水性，加速了巖石的風(fēng)化，使巖石強(qiáng)度降低；節(jié)理的存在影響對路基爆破施工的效果，對路塹邊坡的開挖有影響；若有一組節(jié)理傾向公路，無論巖體的產(chǎn)狀如何，都容易造成路塹邊坡崩塌、落石。第四章50第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系三、節(jié)理的工程地質(zhì)評價四、斷裂構(gòu)造與工程的關(guān)系第四章

第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與工程的關(guān)系在斷層分布密集的斷層帶內(nèi)，巖層一般都受到強(qiáng)烈破壞，產(chǎn)狀紊亂，巖體裂隙增多、巖層破碎、風(fēng)化嚴(yán)重、地下水多，從而降低了巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；同時，溝谷斜坡崩塌、滑

坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。因此，在確定路線布局、選擇橋位和隧道位置時，要盡量避開大的斷層破碎帶。1.路線布局，特別在安排河谷路線時，要注意河谷地貌與斷層構(gòu)造的關(guān)系；當(dāng)路線與斷層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時，由于開挖路基，容易引起邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌，直接影響施工和公路的正常使用。2.橋位勘測時，要注意查明橋基部位有無斷層存在，及其影響程度如何，以便根據(jù)不同情況，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程時采取相應(yīng)的處理措施。51斷層破碎帶橋基失穩(wěn)第四章第七節(jié)

地質(zhì)構(gòu)造與