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工程地质学第3章

(1)阶梯状断层:此类组合由一系列正断层构成,多见于地壳 块断运动上升地块的边缘,地貌上的表现,是山脊与山谷的相 间排列。 (2)地堑与地垒:两条大致平行的断层,其间有一共同的下降 盘,称为地堑;其中如有一共同的上升盘,则为地垒。 (3)叠瓦状构造:由若干条平行排列的逆断层构成,其上盘在 剖面上构成一个接一个的叠瓦状(或称覆瓦状)构造。
轴 轴面与水平面的交线,称为褶曲的轴。 轴的方位,表示褶曲的方位。 轴的长度,表示褶曲延伸的规模。 枢纽 轴面与褶曲同一岩层层面的交线,称为褶曲的枢纽。 枢纽可以反映褶 曲在延伸方向产状的变化情况。
3.2.2 褶曲的类型
1.褶曲的基本形态:是背斜和向斜
背斜:
褶曲是岩层向上拱起的弯曲。较老的岩层出 现在褶曲的轴部,从轴部向两翼,依次出现的 是较新的岩层。“新包老”。
(4)最不利的情况是路线与岩层走向平行,岩层倾向与 路基边坡一致, 而边坡的坡角大于岩层的倾角,特别在石灰岩、砂岩与粘土质页岩 互层,且有地下水作用时,如路堑开挖过深,边坡过陡,或者由于 开挖使软弱构造面暴露,都容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑 动,破坏路基稳定。 (5)对于隧道工程来说,从褶曲的翼部通过一般是比较有利的。如果中间 有松软岩层或软弱构造面时,则在顺倾向一侧的洞壁,有时会出现明 显的偏压现象,甚至会导致支撑破坏,发生局部坍塌。 (6)在褶曲构造的轴部,从岩层的产状来说,是岩层倾向发生显著变化的 地方,就构造作用对岩层整体性的影响来说,又是岩层受应力作用最 集中的地方,所以在褶曲构造的轴部,不论公路、隧道或桥梁工程, 容易遇到工程地质问题,主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题 和向斜轴部地下水的问题。
3.1.1 岩层产状
3.1.2 岩层产状的测定及表示方法
3.2 褶皱构造
定义: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,称为褶皱构造。 褶皱构造是岩层产生的塑性变形,是地壳表层广泛发育的基本构造之一。
3.2.1 褶曲
定义 褶皱构造中的一个弯曲,称为褶曲。褶曲是 褶皱构造的组成单位。褶曲要素:每一个褶曲 ,都有核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个组成 部分,一般称为褶曲要素(图3-3)。 核部 褶曲的中心部分,通常把位于褶曲中央最内 部的一个岩层称为褶曲的核。 翼 位于核部两侧,向不同方向倾斜的部分,称 为褶曲的翼。 轴面 从褶曲顶平分两翼的面,称为褶曲的轴面。
(2)地层特征:如岩层发生重复或缺失,岩脉被错断,或者岩层沿走向突 然发生中断,与不同性质的岩层突然接触等地层方面的特征,则可能存在 断层。 (3)伴生构造现象:指是断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹,常见 的有岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕等。
3.4 不整合
定义: 在野外,我们有时可以发现,形成年代不相连续的两套岩层重叠在一起 的现象,这种构造形迹,称为不整合(图3-18)。不整合不同于褶皱和 断层,它是一种主要由地壳的升降运动产生的构造形态。
3.3 断裂构造
定义:构成地壳的岩体,受力作用发生变形,当变形达到一定程度后, 使岩体的连续性和完整性遭到破坏,产生各种大小不一的断裂,称为断 裂构造。 断裂构造是地壳上层常见的地质构造,包括断层和裂隙等。
3.3.1 裂隙
定义:裂隙也称为节理。是存在于岩体中的裂缝,是岩体 受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。 1. 裂隙的类型 自然界的岩体中几乎都有裂隙存在,按成因可以归纳为构造 裂隙和非构造裂隙两类。 构造裂隙:是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。 它在空间分布上具有一定的规律性。
3.4.1 整合与不整合
3.4.2 不整合的类型
3.4.3 不整合的工程地质评价
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价和野外观察
1.褶皱构造的工程地质评价
(1)褶曲的翼部基本上是单斜构造,也就是倾斜岩层的产状 与路线或隧道轴线走向的关系问题。 (2)对于深路堑和高边坡来说,路线垂直岩层走向,或路线 与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时,只就岩 层产状与路线走向的关系而言, 对路基边坡的稳定性是 有利的。 (3)不利的情况是路线走向与岩层的走向平行,边坡与岩层 的倾向一致,特别在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、 千枚岩等松软岩石分布地区,坡面容易发生风化剥蚀,产 生严重碎落坍塌,对路基边坡及路基排水系统会造成经常 性的危害。
向斜:
褶曲是岩层向下凹的弯曲。在褶曲轴部出露 的是较新的岩层,向两翼依次出露的是较老的 岩层。“老包新”。
2.按褶曲的轴面产状分类:
(1)直立褶曲:轴面直立,两翼向不同方向倾斜,两翼岩层的倾角基本相同, 在横剖面上两翼对称,所以也称为对称褶曲。
(2)倾斜褶曲:轴面倾斜,两翼向不同方向倾斜,但两翼岩层的倾角 不等,在横剖面上两翼不对称,所以又称为不对称褶曲。
水平构造
未经构造变动的沉积岩层,其形成时的原始产状是水平的,先沉积的老 岩层在下,后沉积的新岩层在上,称为水平构造。 分布:只是局限于受地壳运动影响轻微的地区。
单斜构造
原来水平的岩层,在受到地壳运动的影响后,产状发生变动,当岩层向 同一个方向倾斜,形成单斜构造(图1-11)。 分布:单斜构造往往是褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀 的上升或下降所引起。
2. 褶皱的野外观察
一般情况下,人们容易认为背斜为山,向斜处为谷。 在一定的外力条件下,向斜山与背斜谷(图3-9)的情况在 野外也是比较常见的。因此,不能够完全以地形要采用穿越的方法和追索的方法进行观察。 (1)穿越法:就是沿着选定的调查路线,垂直岩层走向进行观察。 用穿越的方法,便于了解岩层的产状、层序及其新老关系。如果在路 线通过地带的岩层呈有规律的重复出现,则必为褶曲构造。根据岩层出露 的层序及其新老关系,判断是背斜还是向斜。分析两翼岩层的产状和两翼 与轴面之间的关系,可以判断褶曲的形态类型。 (2)追索法:就是平行岩层走向进行观察的方法。 平行岩层走向进行追索观察,便于查明褶曲延伸的方向及其构造变化 的情况。当两翼岩层在平面上彼此平行展布时为水平褶曲, 如果两翼岩层 在转折端闭合或呈"S"形弯曲时,则为倾伏褶曲。在实践中一般以穿越法 为主,追索法为辅,根据不同情况,穿插运用。
5.断层的野外识别
在野外可以根据与断层构造有关的伴生构造、地貌现象等标志来识别 断层: (1)地貌特征:当断层(张性断裂或压性断裂)的断距较大时,上升 盘的前缘可能形成陡峭的断层崖,如经剥蚀,则会形成断层三角面地 形;断层破碎带岩石破碎,易于侵蚀下切,可能形成沟谷或峡谷地 形;此外,如山脊错断、错开,河谷跌水瀑布,河谷方向发生突然转 折等,都可能是断裂错动在地貌上的反映。
第三章 地质构造对其工程的影响
水平构造和单斜构造 褶皱构造 断裂构造 不整合 岩石与岩体的工程地质性质
引言
由于地壳中存在有很大的应力,组成地壳的上部岩层, 在地应力的长期作用下就会发生变形,形成构造变动 的形迹,我们把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的 各种构造形迹,称为地质构造。
3.1 水平构造和单斜构造
(3)倒转褶曲:轴面倾斜程度更大,两翼岩层大致向同一方向倾斜, 一翼层位正常,另一翼老岩层覆盖于新岩层之上,层位发生倒转。
(4)平卧褶曲:轴面水平或近于水平,两翼岩层也近于水平,一 翼层位正常,另一翼发生倒转。
3.按褶曲的枢纽产状分类:
4.按褶曲构造延伸的规模分:
线形褶曲:长宽比大子10:1,延伸的长度大而分布宽度小的,
3. 裂隙调查、统计和表示方法
3.3.2 断层
1.断层要素
2.断层的基本类型
(1) 正断层:上盘沿断层面相对下降,下盘相对上升的断层。
(2) 逆断层:上盘沿断层面相对上升,下盘相对下降的断层。
(3) 平推断层:由于岩体受水平扭应力作用,使两盘沿断层 面发生相对水平位移的断层。
3.断层的组合形式
称为线形褶曲。
短背(向)斜:褶曲向两端倾伏,长宽比介于10:1~3:1之间,
成长圆形的。
穹隆:长宽比小于3:1的圆形背斜称为穹隆。 构造盆地:宽比小于3:1的圆形的向斜称为构造盆地。
3.2.3 褶皱构造
定义:褶皱是褶曲的组合形态,两个或两个以上褶曲构造
的组合,称为褶皱构造。图3-8所示的,就是一个 舒缓开阔的褶皱构造的实际例子。
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