工程地质第2章03
正断层
逆断层
平移断层
正断层
正断层一般受地壳水平拉张力作用或受重力作用而 形成,断层面多陡直,倾角大多在45度以上 。
上盘下降
地堑和地垒
地垒
地堑
逆断层
主要受地壳水平挤压应力形成,上盘相对上升或下盘 相对下降的断层常与褶皱伴生。按断层面倾角,可将 逆断层划分:
逆冲断层:指断层面倾角大于 45 度的逆断层。
断层存在的判别 1.构造线标志
同一岩层分界线、不整合接触界面、侵入岩体与 围岩的接触带、岩脉、褶曲轴线、早期断层线等,在 平面或剖面上出现了不连续,即突然中断或错开,则 有断层存在。
2.岩层分布标志
一套顺序排列的岩层,由于走向断层的影响,常 造成部分地层的重复或缺失现象,即断层使岩层发生 错动,经剥蚀夷平作用使两盘地层处于同一水平面时 ,会使原来顺序排列的地层出现部分重复或缺失。
在断层通过地区,常沿断层线形成一些特殊地貌现象。 断层崖和断层三角面:在断层两盘的相对运动中 ,上升盘常常形成陡崖,称为断层崖。当断层崖 受到与崖面垂直方向的地表流水侵蚀切割,使原 崖面形成一排三角形陡壁时,称为断层三角面 断层湖、断层泉 错断的山脊、急转的河流
断层三角面
断层崖
东非大裂谷
串珠状的湖泊或洼地以及泉水的带状分布
5.横交坡
主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂 直。这类边坡稳定性较好,很少发生大规模的 滑坡。
二、隧道稳定性与与岩层产状的关系 1.水平或倾斜不大的岩层
较坚硬的厚层岩层中 较为稳定
软硬相间的岩层中 易发生坍方
2.倾斜岩层
岩层倾斜角度的大小和岩层的性质是影响 隧道稳定性的关键因素。
岩层倾角较大且有软弱夹层时 易发生顺层滑动,也有偏压存在
节理对工程的影响
(1)是地下水的通道。加速岩石的溶解破坏,
尤其在可溶盐地区易形成溶洞,发育成为地下
暗河; (2)加速风化作用和冻胀作用; (3)降低岩石力学强度,降低工程的稳定性; (4)降低爆破效率;
(5)降低地基承载力。
2、断层
断层是 指岩石在 构造应力 作用下发 生断裂, 沿断裂面 两侧的岩 块发生明 显的相对 位移的断 裂构造。
3. 断层带分布于基础一角时,应将基础扩大加 深,再以钢筋混凝土补角加强,增加整体性。
4. 当基底大部分为断层破碎带,仅局部为坚硬 岩层,构成软、硬不均匀地基时,在墩台位置 无法调整的情况下,可炸除坚硬岩层,加深并 换填与破碎带强度相当的土层,扩大基础,使 应力均衡,以防止因不均匀沉陷而使墩台倾斜 破坏。
原生节理
构造节理
表生节理
2.按力学性质分类
剪节理:一般为构造节 理,由构造应力形成的 剪切破裂面组成。多成 对或X形。
张节理:可是构造、表生 和原生节理等。由张应力 作用形成。张节理张开度 较大,透水性好,节理面 粗糙不平,在砾岩中常绕 开砾石。
剪 节 理
北京西山的一条张剪性节理
剪节理——
走向断层:断层走向与岩层走向一致的断层。 倾向断层:断层走向与岩层倾向一致的断层。 斜向断层:断层走向与岩层走向斜交的断层。
F1-走向断层;F2-倾向断层; F3-斜向断层
3.按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类
纵断层:断层走向与褶曲轴走向平行 的断层。
横断层:断层走向与褶曲轴走向垂直 的断层 。
由剪应力产生 的破裂面。
特征:长、大、平 直光滑,延伸稳定, 常常呈“X”型,可 切穿砾石。
剪 节 理
剪 节 理
特征:短、小、粗糙 不平,延伸不远,常 呈豆荚状、树枝状, 常绕开砾石。
3.按与岩层产状的关系分类
走向节理(纵节理 ) :节 理走向与岩层走向平行。
倾向节理: 节理走向与 岩层走向垂直。 斜交节理:节理走向与 岩层走向斜交 。
边坡中的各种结构面对斜坡稳定性有着重要 的影响。特别是软弱结构面与斜坡临空面的关 系,对斜坡稳定起着很大作用。这种关系多种 多样,稳定性也各不相同,可以分为以下几种
情况:
1.平叠坡
主要软弱结构面为水平方向。这种斜坡一般 比较稳定。
2. 顺向坡
主要是指软弱结构面的走向与边坡面的走 向平行或比较接近,且倾向一致的边坡。
平移断层
两盘主要在水平方向上沿断层走向相对错动的断 层。主要由地壳水平剪切作用形成,断层面常陡 立,断层来自上可见水平的擦痕水平错动
注意!
在实际情况中,平移断层往往是与前两类断 层同时存在的,这类断层一般采用组合命名,称 之为平移-逆断层、逆―平移断层、平移―正断 层和正―平移断层。
2.按断层面产状与岩层产状的关系分类
断层伴生现象
标志层
符号识别
在地质图上,断层一般用粗红线醒目地标示出 来,断层性质用相应符号表示,见图2-36。正断层 和逆断层符号中,箭头所指为断层面倾向,角度为 断层面的倾角,短齿所指方向为上盘运动方向。平 移断层符号中箭头所指方向为本盘运动方向。
第六节 地质构造与工程建筑物的稳定性
一、边坡稳定性与岩层产状的关系
1.断层面
2.断层线
3.上盘
4.下盘
断距:指岩层中同一点被断层断开后的位移量。 总断距(ab)
水平断距(am)
重直断距(bm)
断层常见分类 :
1.按断层上、下两盘相对运动方向分类(主 要的分类方法)
正断层:上盘相对向下滑动,下盘相对向上 滑动。 逆断层: 上盘相对向上滑动,下盘相对向下 滑动。 平移断层: 断层两盘主要在水平方向上相对 错动的断层。
镜面——断面上局部平
滑而光亮的面;
阶步——擦痕及镜面末端
常出现的“坎”。
张性断层角砾岩
砾石由石炭-二叠系灰岩组成,棱角状、 大小不一、无分选,泥砂质胶结。
正断层断裂带
由右向左破碎度增加,依次是构造透镜体带、 断层角砾岩、碎裂岩,最后是断层泥
牵引现象的弧 形突出弯曲方向指 示本盘运动方向。
4.地貌标志
第五节
断裂构造
岩层受构造运动作用,当所受的构造应力超过岩石强 度时,岩石的连续完整性遭到破坏,产生断裂,称为 断裂构造。按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的 相对位移,又分节理和断层两种类型 节理:指岩层受力断开后,裂面两侧岩层 沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂 构造。 断层:指岩层受力断开后,断裂面两 侧岩层沿断裂面有明显相对位移时的 断裂构造。
如果剥蚀强烈,外 来岩块被大片剥蚀, 只残留小片孤零零的 外来岩体,称为飞来 峰。
飞来峰表现为原地 岩块中残留一小片由 断层圈闭的外来岩块, 常常是较年轻的地层 中残留一小片由断层 圈闭的较老地层。飞 来峰常常成为陡立的 山峰。
飞来峰 产状陡立的上寒武统灰岩沿平缓的断层面推掩在下 奥陶统贾旺组泥岩之上,在山顶残留成飞来峰。
节理是广泛发育的一种地质构造。观测研究节
理时,首先应注意节理的性质、矿化现象、先后次
序、空间的相互关系和形成的时代。其次是原地岩
石性质,产状和所处的构造部位。
工程地质勘察对其进行调查,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 和产状 (3)节理的充填物质厚 度及含水情况 (4)节理发育程度分 级 (5) 节理的张开度、长 度和 节 理面 壁 的粗糙 度 , 粗糙度可按图 2 一 23判定
2.桥墩位置的布置
桥墩一般不宜放置在断层破碎带上。
3.桥基的稳定性
岩层的产状、断层破碎带、软弱带对桥基的 稳定性有很大的影响。 (1)当岩层产状倾向下游,其中又有软弱夹层时会 因水的冲蚀影响到基础的稳定性。如果软弱夹层 较厚,会使基础受力不均,产生不均匀沉陷以致 发生破裂现象。 (2)若地基位于断层破碎带,一般是不稳定的,应 加以特别处理,否则会出现不均匀沉陷或产生基 础滑动。 (3)当两种不同岩层接触,其接触面较陡时,基础 最好设计在单一岩层上,因接触面一般是软弱带。
对于不活动的断层,墩台必须设在断层 上时,应根据具体情况采用相应的处理措施: 1. 桥高在30m以下,断层破碎带通过桥基 中部,宽度在0.2m以上,又有断层泥等充 填物时,应沿断层带挖除充填物,灌注混 凝土或嵌补钢筋网,以增加基础强度及稳 定性。 2. 断层带宽度不足0.2m,两盘均为坚硬岩石 时,一般可以不作处理。
断裂构造
1、节理
节理的分类 1.按成因分类
原生节理: 指岩石形成过程中形成的节理。
构造节理: 指由构造运动产生的构造应 力形成的节理 。
表生节理: 由卸荷、风化、爆破等作用形成 的节理,分别称为卸荷节理、风化节理、爆 破节理等。也常称这种节理为裂隙,属非构 造次生节理。表生节理一般分布在地表浅层 ,大多无一定方向性。
B(岩层倾角)<a(边坡坡角) b (岩层倾角) a (边坡坡角)
边坡稳定性最差 稳定性较好
3. 逆向坡
主要软弱结构面的倾向与坡面倾向相反,这种 边坡一般是稳定的。若倾向坡外的节理发育且层间 结合差,倾角陡,则易倾倒破坏。
4. 斜交坡
主要软弱结构面与坡面走向成斜交关系。 其交角越小,稳定性越差。
垂直穿越背斜的隧道,其两端的拱顶压力大,中 部岩层压力小;隧道横穿向斜时,情况则相反。
5.断层
断层带岩层破碎,常夹有许多断层泥, 应尽量避免将工程建筑直接放在断层上或 断层破碎带附近。若条件不允许时,线路 中线也应与断层走向尽量直交。
三、桥梁工程与地质构造的关系
1.桥址的选择
选择桥址时,应首先搞清楚地质构造,特别 是在山区地质条件复杂地段,更是重要。对大的 构造线及断层破碎带、岩层软弱带等一定要调查 分析,研究其与桥址的关系。
斜断层:断层走向与褶曲轴走向斜交的断层。 当断层面切割褶曲轴时,在断层上、下盘同一地层 出露界线的宽窄常发生变化,背斜上升盘核部地层 变宽,向斜上升盘核部地层变窄。
褶曲被横断层错断引起的效应
4.按断层力学性质分类