工程地质学2

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2.3.4 岩体的工程地质特性 下面简述不同结构类型岩体的工程地质性质： （1）整体块状结构岩体的工程地质性质 （2）层状结构岩体的工程地质性质 （3）碎裂结构岩体的工程地质性质 （4）散体结构岩体的工程地质性质
图2.2.1 岩层产状要素 ab—走向线；cd—倾向；α—岩层的倾角
• 走向（strike）——岩层层面与水平面交线 的延伸方向称为岩层的走向，其交线称为 走向线。岩层的走向表示岩层在空间的水 平延伸方向。 • 倾向（dip）——垂直走向顺倾斜面向下引 出一条直线，此直线在水平面的投影所指 的方向，称为岩层的倾向。岩层的倾向表 示岩层在空间的倾斜方向。 • 倾角（dip angle）——岩层层面与水平面所 夹的锐角称为岩层的倾角。岩层的倾角表 示岩层在空间倾斜角度的大小。
图2.1.2 岩层、岩体的切割关系 （图中数字代表岩层形成顺序，2，10，11为岩体）
• （2）地层年代的单位与地层单位
• （3）同位素年龄（绝对年龄）及其测定
• 可根据公式
• 求得岩石或矿物的同位素年龄（t）。 • （4）地质年代表
• 2.2 地 质 构 造 • 组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位、 变形留下的形迹称为地质构造（geological structure）。地质构造在层状岩石中最明显， 在块状岩体中也存在。地质构造的基本类 型有：水平构造、单斜构造、褶皱构造和 断裂构造等。
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a.断层面（fault surface） b.断层线（fault line） c.断盘（fault wall） d.断距（displacement）
图2.2.9 断层断层的分类方法很多，所以有各种不同的 类型。根据断层两盘相对位移的情况，可 以分为下面三种： • a.正断层（normal fault） • b.逆断层（reverse fault） • c.平移断层（strike-slip fault）
• 2.1.2 地质年代 • 地球形成到现在已有60亿年以上的历史， 在这漫长的岁月里，地球经历了一连串的 变化，这些变化在整个地球历史中可分为 若干发展阶段。地球发展的时间段落称为
地质年代。地质学上计算时间的方法有两种：一 种是相对年代，另一种是绝对年龄（同位素年 龄）。 • （1）相对年代及其确定 • 整个地质历史时期地质作用在不停息的进行着。 各个地质历史阶段，既有岩石、矿物和生物的形 成和发展，也有它们被破坏和消亡。把各个地质 历史时期形成的岩石，结合埋藏在岩石中能反映 生物演化程序的化石和地质构造，按先后顺序确 定下来，展示岩石的新老关系，这就是相对年代 （relative time）。 • 根据地层中的化石种属建立地层层序和确定地质 年代的方法称为古生物学法（palaeontology）。
图2.2.4 向斜和背斜
图2.2.5 背斜成谷，向斜成山
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（2）褶皱要素 ①核（core） ②翼（limb） ③枢纽（hinge line） ④轴面（axial plane）
图2.2.6 组成褶皱的岩层经剥蚀后， 平面上岩层呈对称排列
• （3）褶皱的主要类型 • 褶皱的几何形态很多，其分类也不相同，现 在仅介绍按轴面产状及枢纽产状两种分类： • 1）按褶皱的轴面产状，褶皱可分为 • a.直立褶皱（upright fold） • b.倾斜褶皱（inclined fold） • c.倒转褶皱（overfold） • d.平卧褶皱（recumbent fold）
第2章 地质构造及岩体的工程性质
• • • • 2.1 地壳运动的概念及地质年代的划分 2.1.1 地壳运动 （1）地壳运动概述 自然界有许许多多的现象可以有力地证明 地壳是不断运动变化的。由自然动力引起 地壳或岩石圈甚至地球的物质组成、内部 结构和地表形态变化和发展的作用叫地质 作用（geological process）。
图2.2.7 各种褶皱
• 2）按褶皱的枢纽产状，褶皱又可分为 • a.水平褶皱（nonplunging fold） • b.倾伏褶皱（plunging fold）
图2.2.8 褶皱的枢纽水平及倾斜时，风化剥蚀后岩层的沿展状况
• （4）褶皱构造的工程地质评价 • 2.2.4 断裂构造 • 岩体、岩层受力作用发生变形，当所受的力 超过岩石本身的强度时，岩石的连续性和完 整性遭到破坏，形成断裂构造（fracturing structure）。断裂构造是常见的地质构造， 包括节理和断层。 • （1）节理 • （2）断层 • 1）断层要素
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（2）地壳运动的主要证据 1）地貌标志 2）沉积物标志 3）地质构造的标志 整合（conformity） 不整合（unconformity） 不整合据其情况可以进一步分为： a．平行不整合 b．角度不整合
图2.1.1 地层的接触关系 （a）整合；（b）平行不整合；（c）角度不整合
图2.2.10 断层类型 A—正断层；B—逆断层； C—平移断层
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3）断层的组合类型 阶状断层（step faults） 地堑（graben） 地垒（horst）
图2.2.11 断层的组合类型 （a）阶状断层；（b）地垒和地堑
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叠瓦构造（imbricate structure） 4）断层的工程地质评价 5）断层的野外识别 a.地貌特征 b.地层特征 c.断层的伴生构造现象
图2.2.12 断层证据 （a）岩层重复；（b）岩层缺失；（c）岩层错断； （d）岩层牵引弯曲；（e）断层角砾；（f）断层擦痕
• 2.3 岩体的结构类型及其工程地质评价 • 2.3.1 岩体的结构面 • 分割岩体的任何地质界面，统称为结构面， 也称不连续面（discontinuity）。它们是使岩 体工程地质性质显著下降的重要结构因素。
• 2.2.1 水平构造
图2.2.2 水平构造和深切曲线 （圣·胡安河峡谷，据 Rue改绘）
• 2.2.2 单斜构造
图2.2.3 正常层序和倒转层序 Ⅰ—正常层序，波峰朝上；Ⅱ—倒转层序，波峰朝下
• 2.2.3 褶皱构造 • （1）褶皱的基本形态 • 褶皱（fold）的基本类型有两种：背斜和向 斜（图2.2.4）。
• 2.3.3 岩体结构类型 • 结构面的切割，破坏了岩石的完整性，使岩 体成为岩石块体的组合体。这些岩石块体即 所谓结构体。由于结构面的类型、密集程度 和相互组合形式的不同，结构体即具有不同 的大小和形状。结构体的形状一般都很不规 则，但可归纳为6种基本形状，即块状、柱 状、菱状、楔状、锥状和板状。
• 2.3.2 结构面的特征 • （1）方位（orientation） • （2）间距（spacing）
• （3）延续性（persistence）
• （4）结构面的粗糙程度（roughness） • （5）结构面侧壁的抗压强度 • （6）张开度（aperture）
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（7）被充填情况（filling situation） （8）渗流（seepage flow） （9）结构面组数（set） （10）块体大小（size）