精选工程地质(六章完整版)第三章地质构造及其对工程的影响资料
第三章 地质构造及其对工程的影响(谷风教育)
参考资料#
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易影响边坡的稳定性(不稳定的顺坡 。较稳定的反坡) 翼部 坝址布置在倾向上游的一翼有利于坝基的稳定
山区由翼部平整出的场地应注意地基不均匀沉陷问题
上游
参考资料#
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反坡
顺坡
Folds and axial planar cleavage. Old Red Sandstone (Devonian), SW Wales, UK.
第三章 地质构造及其对工程的影响
➢水平构造 ➢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
参考资料#
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地壳运动与地质构造
地壳运动:由内力地质作用引起的地壳组成物质和结构 发生变形、变位的运动。分为垂直运动和水平运动。
地质构造:保留在岩层中的由地壳运动引起的变形、变 位现象,如褶皱、断裂等。
常出现在背斜和向斜的轴部。
扭(剪)性裂隙:平直闭合,分布较密,延伸较远、深, 裂隙面光滑,有擦痕。
常出现在褶曲的翼部和断层附近。
参考资料#
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❖ 非构造裂隙
由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形 成的裂隙。
参考资料#
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§3.2 褶皱构造
褶皱构造: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
参考资料#
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褶 皱 图
参考资料#
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一、褶曲---褶皱构造中的一个弯曲
核部:出露在地面上或勘查范围内的褶曲中心部位的岩层
褶皱 翼部:褶曲核部两侧对称出露的岩层
枢纽:同一褶皱层面上最大弯曲点的连线
由于岩层的走向与倾向相差90°,所以在野外测量岩层的产 状时,往往只记录倾向和倾角。如上述岩层的产状,可记录为 SW230°∠35°形式。如需知道岩层的走向时,只需将倾向 加or 减90°即可。
第三章 地质构造及其对工程的影响
岩体基本质量指标 (BQ)
>550 550~451
Ⅲ
450~351
Ⅳ
350~251
Ⅴ
≤250
工程地质
第三章
地质构造及 工程地质性质
喜马拉雅山脉
地质构造:
在地壳运动作用下,岩层和岩体中产生 的变形和位移的形迹。
地质构造的基本类型:
水平构造、倾斜构造、褶皱构造、断裂构造
§ 3.1 水平构造和单斜构造
水平构造:
地壳表层沉积的 原始岩层,产状 近于水平(小于 5°)的构造。
§ 3.1 水平构造和单斜构造
构造结构面
次生结构面
破裂结构面:断层面、节理、劈理等 构造软弱带:断层破碎带、层间错动破碎带
风化裂隙、卸荷裂隙等
§ 3.5.2 岩体的主要工程性质
岩体结构
岩体结构:
岩体中结构面与结构体的组合方式。
结构体:
由结构面切割形成的岩石块体。
§ 3.5.2 岩体的主要工程性质
岩体结构
岩体的工程地质性质:
首先,取决于岩体结构类型与特征 其次,取决于岩石的性质
§ 3.1 水平构造和单斜构造
岩 层 产 状
地 质 罗 盘
地 质 罗 盘
§ 3.2 褶皱构造
褶皱构造:岩层在构造运动作用下产生一系列波状 弯曲而未丧失其连续性的构造。
§ 3.2 褶皱构造
§ 3.2 褶皱构造
褶曲:褶皱构造中的一个弯曲。是褶皱构造的组成单位。
● 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。 ● 轴面:从褶曲顶部平分两翼的面。 ● 轴:轴面与水平面的交线。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。枢纽可以反映褶曲在延伸方向 产状的变化情况。
水文地质第三章地质构造及其对工程的影响.
四、工程地质评价
(1) 不整合面,是下伏古地貌的剥蚀面, 它一则常有比较大的起伏,同时常有风化层或 底砾存在,层问结合差,地下水发育;
(2) 当不整合面与斜坡倾向一致时,如开 挖路基,经常会成为斜坡滑移的边界条件,对 工程建筑不利。
实验五 地质图的阅读与分析
地质图: 反映一定范围内地质构造的平面图件。 地质图内容: 图名、图例、比例尺、岩性特征、地质构造、岩层接 触关系、地形特征等。 读图步骤: (1)比例尺及图例 (2)地形特征 (3)地层特征 (4)地质构造 (5)地质发展史
断层的伴生构造现象:
岩层牵引弯曲 断层角砾、糜棱岩、断层泥 断层擦痕 地下水的出露特点
§3.4 不整合
一、不整合的概念
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。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。
二、整合与不整合
原因:在地壳上升的隆起区域发生剥蚀, 在地壳下降的凹陷区域产生沉积。 1.整合接触: 沉积区处于相对稳定阶段,沉积区连续不 断地进行着堆积,这样,堆积物的沉积次序是 衔接的,产状是彼此平行的,在形成的年代上 也是顺次连续的,岩层之间的这种接触关系。 称为整合接触。
调查裂隙时,应先在工点选择一具有代表 性的基岩露头,对一定面积内的裂隙,按表31所列内容进行测量,同时要注意研究裂隙的 成因和填充情况。测量裂隙产状的方法和测量 岩层产状的方法相同。
裂隙野外测量记录表
编号
走向 1 340°
表3-1
宽度 条数 填充 情况
裂隙面 夹泥
裂隙产状
倾向 160° 倾角 18°
5.断层的野外识别
识别依据: (1)改变原有地层的分布规律, (2)断层面及其相关部分形成各种伴生构造, (3)并形成与断层构造有关的地貌现象。 识别方法: 地貌特征: 断层崖 断层三角面地形; 沟谷或峡谷地形。 山脊错断、错开, 河谷跌水瀑布, 河谷方向发生突然转折等。
工程地质-第三章 地质构造及其对工程的影响
• 在断层发育带修建隧道是不利的。当隧道轴线与 断层走向平行时,应尽量避免与断层破碎带接触。
• 断层的野外识别
(1)地貌特征
断层三角面
(2)地层特征 (3)断层的伴生构造现象
3.4 不整合
整合
平行不整合
角度不整合
不整合的工程地质评价:
剪节理特征: 1) 产状稳定, 沿走向与倾向延伸较远; 2) 剪节理面比较平滑, 时而有擦痕; 3) 砂砾岩中剪节理可切穿砾石和胶结物; 4) 剪节理多呈共扼“X”型, 将岩石切成棋盘格式; 张节理特征: 1) 产状不稳定, 延伸不远, 一组张节理常侧列产出; 2) 张节理面粗糙不平滑, 没有擦痕; 3) 张节理常绕过砂砾岩中砾石, 如切穿砾石, 破裂面不平; 4) 张节理多开口, 充填矿脉宽度变化大, 脉壁不平直; 5)张节理可呈不规则树枝状, 各种网络状, 追踪X共扼节理 形成锯齿状, 单列或共扼雁列排列, 也有放射状或者同心圆 状组合;
翼间角; 脊、脊线、高点、 脊面; 槽、槽线、槽面
水平褶皱,枢纽近 于水平;
倾伏褶皱,枢纽是 倾斜的;
褶皱两翼同一 褶皱面在水平面上 汇合,背斜汇合部 位为倾伏端,向斜 汇合部位为仰起端。
倾竖褶皱,枢纽直 立(90);
等轴褶皱, 褶皱长宽比近于1;包括穹隆构造(等轴背斜)与 构造盆地(等轴向斜);
• 非构造节理:由成岩作用、外动力、重力 等非构造因素形成的裂隙。
原生节理; 风化节理; 卸荷节理;
2. 裂隙的工程地质评价
1)有利于开挖,对岩体的强度和稳定性均不 利;
2)破坏岩体的整体性,促进岩体的风化速度, 增强岩体的透水性;
工程地质第三章[2]
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
3.3.1 裂隙
裂隙:存在于岩体中的裂缝,岩体受力断裂后两侧岩 块没有显著位移的小型断裂构造,也称为节理。 1、裂隙的类型 裂隙按成因可分为:构造裂隙和非构造裂隙。 (1)构造裂隙:岩体受地应力作用随岩体变形而产生的 裂隙。按力学性质的不同,构造裂隙可分如下两种:
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.4 地层的接触关系 在地质历史发展演化各个阶段,构造运动贯 穿始终,由于构造运动的性质不同或所形成的 地质构造特征不同,造成新老地层之间具有不 同的相互接触关系。地层接触关系是构造运动 最明显的综合表现。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
1、地层接触关系分类 (1)整合接触:地壳发生剥蚀和沉积时。堆积物沉积次 序互相衔接,产状彼此平行,岩层地质年代顺次连续。 (2)不整合接触:成岩过程发生沉积间断现象,岩层间 地质年代不连续,缺失沉积间断期间的岩层。 存在于接触面之间因沉积间断而产生的剥蚀面称之 为不整合面。不整合面上有时可见下部岩层遭受外力剥 蚀的痕迹。
断层地震危险性:最大震级及复发周期等。 (3)地震振动破坏特征 影响地震振动破坏的因素:地震强度、场地条件、建筑物 抗震性能。其中工程地质研究的重点是场地条件。
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补充讲解:活断层的工程地质研究
场地条件对地震烈度的影响: ①地质构造条件:地块优于褶皱带,老褶皱优于新褶皱, 隆起区优于凹陷区。 ②地基特性:岩石优于土层,硬土优于软土。 ③卓越周期:地震记录图上频度最大的地震波所对应的 振动周期。近似等于岩土体的自振周期。 当场地的卓越周期与建筑物的自振周期相同时,破 坏最严重。
明显位移发生。
同一断层的不同区段可以呈现不同的活动方式。同 时应活断层错动速度相当缓慢(每年几毫米至几十毫米), 无法用常规方法观测,故通常用定期的形变测量方法取得 断层的活动标志。
3 地质构造及其对工程的影响
土木工程学院 地下建筑与工程系
温故而知新
名词解释 解理 层理 片理 摩氏硬度计 斑状结构 似斑状结构 变余结构
岩浆岩的产状主要有哪些? 按SiO2的含量,岩浆岩可分为哪几类? 岩浆岩的结构和构造有哪些?
温故而知新
沉积岩主要由哪些物质组成的?按物质 组成特点,沉积岩可分为哪几类?
沉积岩的结构和构造有哪些? 沉积岩碎屑结构的胶结物有哪几种?强
度比较如何? 沉积岩区别于岩浆岩的重要特征是什么?
温故而知新
引起变质作用的主要因素是什么? 变质岩的结构和构造有哪些? 了解一些常见的矿物及三大岩类。 沉积岩层相对地质年代的确定方法有哪
些?如何应用? 岩浆岩相对地质年代的确定方法有哪些?
下降盘
上升盘
断层面
3.4.3 断层
山东潍坊新第三纪玄武岩中逆冲断层
3.4.3 断层
断层的基本类型
正断层 逆断层 平移断层
3.4.3 断层
正断层
上盘下降,下盘上升。 一般受张拉力及重力作用。 特点:
规模小,断层线平直, 断层面较陡,常大于45°。
上盘下降
3.4.3 断层
3.4.3 断层
3.3 褶皱构造
3.3 褶皱构造
唐家山背斜滑坡( 2008.8)
3.3 褶皱构造
唐家山背斜滑坡(陈建峰摄 2008.8)
3.3 褶皱构造
核部-受力集中部位
岩层一般比较破碎,存在岩体稳定性问题,若 为向斜,又存在轴部地下水富集的问题。
3.3 褶皱构造
褶皱的野外观察
人们容易误认为背 斜为山,向斜为谷。但 向斜山与背斜谷的情况 在野外也比较常见的。 因此,不能够完全以地 形的起伏情况作为识别 褶曲构造的主要标志。
工程地质(六章完整版)第三章地质构造及其对工程的影响
褶皱构造的工程地质评价: 1.逆向坡与顺向坡 2.对深路堑和高边坡 3.对隧道工程
第三节断裂构造(fracture)
一、断裂构造的分类
构成地壳的岩体受力作用发生变形,当变形达一定程 度后,使岩体连续性,完整性遭到破坏,产生断裂。 (断层、裂隙)
一、裂隙(fissure):也称节理(joint)是未发生明显 位移的断裂. 1、原生裂隙:岩石在成岩过程中形成的裂隙. 2、次生裂隙:包括风化裂隙、卸荷裂隙等. 3、构造裂隙:由于地壳构造运动而形成的裂隙.
地堑(graben):
两边岩体沿断层上升, 中间岩层相对下降的构 造。
叠瓦式断层:一个地段内,发育数条大致平行的冲断层或逆 掩断层,使岩体依次向上冲掩。
按断层走向与岩层走向的关系分:
走向断层F1 倾向断层F2 斜交断层F3
按断层与褶皱轴的关系分 :
纵向断层 横向断层
斜向断层
断层的识别 (直接标志,间接标志)
二、倾斜岩层(tilted stra tum)
单斜构造:向一个方向倾斜的岩层,它 可能出现在被破坏的背斜翼部,或出现在已 被破坏的穹窿构造的四周、盆地的外围、掀 斜的水平岩层或断层的掀斜等处。单斜地貌 主要有单面(斜)山和猪背山。 单面山:组成山体的岩层倾角一般在25°以下 ,山体沿岩层走向延伸,两坡不对称:一坡 与岩层倾向相反,坡陡而短,称为前坡或单 斜崖;另一坡与岩层倾向一致,坡缓而长, 称为后坡或单斜脊,它构成山地主体。由不 对称的两坡组成的单面山只有从单斜崖一侧 看上去才像山形,故名单面山。单面山被河 流切开后,往往形成多个山峰,如庐山的五 老峰单面山。 猪背山:当单斜层的倾角较大,形成两坡近于 对称的山体时,称为猪背山(脊),它多出 现在已被破坏的背斜陡翼上。
工程地质 第3章地质构造及其对工程的影响
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3.4.1.4裂隙的工程地质评价
岩层中裂隙,有利开挖,但岩体的强度和稳定性都有不利的影响。 裂隙发育方向的评价:找出裂隙发育的主要方向; 裂隙发育程度的评价:定量指标主要是裂隙间距、裂隙密度 、裂隙率及完整系数等; 裂隙性质的评价:性质包括裂隙的延伸长度、贯通情况、裂 隙面的粗糙程度、力学性质、充填情况等。
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3.4.2 断层 断层:指岩层受力断裂后,两侧岩块发生了显著位移的断裂构
造。
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3.4.2.1断层要素
断层面:两侧岩块发生相对位移的断裂面
断层 要素
断层盘:断层面两侧发生相对位移的岩块 断距:断层两盘沿断层面相对移动的距离
当断层面倾斜时,位 于断层面上部的断盘称 为上盘,位于断层面下 部的断盘称为下盘。
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裂隙走向玫瑰图的作图如下:先对所测的裂隙按走向以 每5°或每10°进行分组,算出每组裂隙的平均走向,然后 作一个注有方位的半圆,以径向线的方位表示裂隙的走向, 经向线的长度表示裂隙数,把每组裂隙的平均走向及裂隙数 用径向线方位及其长度表示并点绘于图中,最后用折线把径 向线端点连接起来。
裂隙玫瑰图
阶梯状断层
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断层的组合类型
台中地区叠瓦断层 带
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(3)按断层活动发生的时代分类
老断层:是指侏罗纪至白垩纪(燕山期)及其更老 时代产生的而近期无明显活动的断层。 新断层:新生代(喜山期)形成的,它是新构造运 动的产物。 活断层:是指影响到全新世(Q4)的断层,又称为 活动断裂。即指现在正在活动或在最近地质时期发生 过活动的断层。活断层对工程建设地区稳定性影响大, 因此它是区域稳定性评价的核心问题。
6
3.2.2.2岩层产 状要素的测定
地质构造和其对工程的影响
地质构造和其对工程的影响地质构造是指地球壳层内部的构造,包括岩层、断层、褶皱、岩浆侵入体等。
地质构造对工程的影响是多方面的,涉及到地基工程、水文地质、地质灾害等方面。
下面将详细介绍地质构造对工程的不同影响。
首先,地质构造对地基工程的影响非常明显。
地质构造会影响地质体的稳定性和均匀性,进而对地基的承载力、变形性和稳定性产生重要影响。
例如,在断层带附近的地区,断层活动会使地表产生明显的垂直和水平位移,导致地基沉降、断裂、破碎等问题。
此外,褶皱造山带的存在也会引起地基的不均匀沉降,增加工程的承载风险。
因此,在地质构造复杂的区域进行地基工程施工前,必须进行详细的地质勘察和工程设计,以合理地选择地基类型和施工方法,减少地质构造对地基的不利影响。
其次,地质构造对水文地质有重要影响。
断层、褶皱等地质构造形成了地下水系统的空间结构,控制着地下水的流动和分布。
在一些断层附近,由于断层带的剪切破碎作用,地下水容易发生渗漏或倒灌现象,造成水资源的浪费和地下水位的降低。
此外,地质构造也会改变地下水库层的形态和连通性,导致地下水层的不均匀分布和补给不足。
因此,在水文地质勘查和水资源管理中,必须考虑地质构造对地下水系统的影响,制定合理的水文地质调查方案和水资源管理政策。
此外,地质构造对地质灾害的发生和演化也具有重要影响。
褶皱和断层构造会导致地表的不稳定和滑坡、崩塌等地质灾害的形成。
而火山构造会引发火山喷发、火山碎屑流等灾害。
在工程规划和设计中,必须充分考虑地质构造对灾害的影响,选择合适的建筑材料和结构形式,采取必要的防灾措施,以减少地质灾害对工程和人民生命财产的威胁。
总结起来,地质构造对工程的影响主要体现在地基工程、水文地质和地质灾害等方面。
在地基工程中,地质构造会对地基的稳定性、承载力和变形性产生重要影响,需要在勘察和设计阶段进行充分的地质分析。
水文地质中,地质构造控制着地下水的流动和分布,需要制定合理的调查方案和管理政策。
地质构造及其对工程的影响
原生节理:岩石形成过程中形成的节理。如玄武岩柱
状节理。
构造节理:因构造运动产生的节理,有力学规律性。
表生节理:因卸荷、风化、爆破等原因形成的节理。
峨眉山玄武岩柱状节理(原生节理)
玄武岩柱状节理
峨眉山紫红色页岩中的构造节理(X型节理)
峨眉山直立岩层中发育的X型节理
表生节理(风化节理)
图例的主要内容: 地层和岩性; 地质构造、地质现象的符号。
比例尺:在勘查设计的不同阶段,需要不同精度 的地质图。不同类型和规模的工程,其地质条件 不同的复杂程度,对比例尺的要求也会有差异。
小比例尺 <1/50万 中比例尺 1/20万-1/5万 大比例尺 >1/1万
地质构造符号(1)
地质构造符号(2)
节理走向玫瑰图
节理的工程地质评价
对岩体的强度和稳定性有不利影响; 破坏了岩体的整体性,促使风化速度加快; 增强了岩体的透水性; 若节理的主要发育方向与路线走向平行,倾
向与边坡一致,不论岩体的产状如何,路堑 边坡都易发生崩塌或碎落; 影响爆破作业的效果。
二 断层及与工程的关系 岩层受力断开后,沿断裂面有明显相对位移。
第3章 地质构造及其对工程的影响
构造运动是机械运动-板块运动
水平运动 岩块相互分离裂开或相向聚汇,挤压、 弯曲、剪切、错开
垂直运动:相邻块差异性上升或下降
水平构造运动
水平岩层
倾斜岩层
地质构造:指构造运动引起地壳岩层变形变位后 被保留下来的形态。
倾斜岩层
褶皱
断层
褶皱
第1节水平构造、单斜构造与岩层产状 一、水平构造
节理切割的直立岩层
节理切割的缓倾岩层
节理切割的缓倾岩层
工程地质学课件-第三章 地质构造及其对工程的影响
节理的概念及其研究意义
节理-是岩石 中的裂隙, 是规模甚小 的断裂.
注意区别于 “解理”!
节理的分类
• 按节理的成因,节理包括原生节理和次 生节理两大类。
• 按节理与岩层的产状要素的关系而划分 为四种节理:走向节理、倾向节理、斜 向节理、顺层节理
• 按节理的走向与区域褶皱主要方向、断 层的主要走向或其他线形构造的延伸方 向等关系而进行,可划分为三种:纵节 理、横节理、斜节理
• 褶皱的翼部不同于核部,在褶皱翼部布置建筑 工程时,如果开挖边坡的走向近于平行岩层走向, 且边坡倾向与岩层倾向一致,边坡坡角大于岩层 倾角,则容易造成顺层滑动现象。在褶皱两翼形 成倾斜岩层容易造成顺层滑动,特别是当岩层倾 向与临空面坡向一致,且岩层倾角小于坡角,或 当岩层中有软弱夹层,如有云母片岩、滑石片岩 等软弱岩层存在时应慎重对待。对于隧道等深埋 地下的工程,从褶皱的翼部通过一般是比较有利 的;因为隧道通过均一岩层有利稳定,而背斜顶 部岩层受张力作用可能塌落,向斜核部则是储水 较丰富的地段,但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。
位移的断裂构造。
3.4.1 节理
• 节理是断裂构造的一类,指岩石裂开而 裂面两侧无明显相对位移者(与有明显 位移的断层相对)。
• 节理是很常见的一种构造地质现象,就 是我们在岩石露头上所见的裂缝,或称 岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现 的裂隙,但裂开面的两侧没有发生明显 的(眼睛能看清楚的)位移,地质学上 将这类裂缝称为节理,在岩石露头上, 到处都能见到节理。
、褶皱类型
• 褶皱的面向上弯曲,两侧相背倾斜, 称为背形;褶皱面向下弯曲,两侧相向 倾斜,称为向形。如组成褶皱的各岩层 间的时代顺序清楚,则较老岩层位于核 心的褶皱称为背斜;较新岩层位于核心 的褶皱称为向斜。正常情况下,背斜呈 背形,向斜呈向形,是褶皱的两种基本 形式。单个褶皱大者可延伸数十公里, 小者可见于手标本或在显微镜下才能见 到。
地质构造对工程的影响
岩石的工程地质性质
影响岩石工程性质的因素
❖岩石的地质特征 矿物成分 结构 构造 ❖岩石形成后的外部因素 风化作用 水
岩石的工程地质性质
矿物成分对岩石工程性质的影响
矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接的影响。(例 子P49)
尽管岩类相同,结构和构造也相同,如果矿物成分不同, 岩石的物理力学性质会有显著的差别。
❖有利: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 ❖不利:路线与岩层走向平行,边坡与岩层倾向一致 ❖最不利:路线与岩层走向平行,边坡与岩层倾向一 致,但边坡坡角大于岩层倾角
褶皱构造轴部的工程地质评价
轴部:
➢从岩层的产状来说,是岩层倾向发生显著变化的地 方。
➢从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
结构对岩石工程性质的影响
结晶联结的岩石:颗粒间结合力强,孔隙度小,结构致密, 容重大,吸水率变化范围小,较高的强度和稳定性。结晶 颗粒的大小对岩石的强度有明显影响。(细粒优于粗粒) P50
胶结物联结的岩石:强度和稳定性决定于胶结物的成分和 胶结形式,同时也受碎屑成分的影响。
胶结物成分:硅质>铁质、钙质>泥质
所以,在轴部,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。这些问题在隧道工程中往往显 得更为突出,容易产生隧道塌顶和涌水现象,有时会 严重影响正常施工。
裂隙的工程地质评价
岩体中的裂隙,在工程上除有利于开挖外,对岩体的 强度和稳定性均有不利的影响。
隧道轴线与断层走向平行时,尽量避免质评价
不整合接触中的不整合面,是下 伏古地貌的剥蚀面。一则它常有比 较大的起伏,同时常有风化层或底 砾存在,层间结合差,地下水发育, 当不整合面与斜坡倾向一致时,如 开挖路基,经常会成为斜坡滑移的 边界条件,对工程建筑不利。
地质构造及其对工程的影响
第3章 地质构造及其对工程的影响
按褶曲的平面形态分类
按褶 曲的 平面 形态 分类
线形褶曲 短轴褶曲
褶曲的长度和宽度的比例大于10:1 ,延伸长度大而分布宽度小,图(a)。
褶曲向两端倾伏,长宽比介于10:1~3:1 之间,成长圆形;如为背斜则称为短背斜 ;如为向斜则称为短向斜,图(b右侧)。
穹隆与构造盆地 褶曲长宽比小于3:l的圆形背斜为穹
一组走向为北西320°,倾向南西230°,倾角35°的岩层产状,可写成 :N320°W,S230°W,∠35°
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1岩层及岩层产状
在地质图上,岩层的产状用符号“┥”表示, 长线表示岩层的走向,与长线垂直的短线表示 岩层的倾向(长短线所示的均为实测方位), 数字表示岩层的倾角。
第3章 地质构造及其对工程的影响
4.褶皱构造的工程地质评价 褶皱构造的野外观察
褶皱构造的野外观察 褶皱构造的背向斜与地形的山谷是不一样的,因
为背斜遭受长期剥蚀,不但可以逐渐地被夷为平地, 而且往往由于背斜轴部的岩层遭到构造作用的强烈 破坏,在一定的外力条件下,甚至可以发展成为谷 地,故不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶曲 构造的主要标志。 对小型褶曲构造,可通过几个出露在地面的基岩露 头进行观察;对大型褶曲构造,可采用穿越法和追 索法进行观察。
隆、向斜为构造盆地;图(b左侧)。
伊拉克和伊朗交界附近的背斜山
美国怀俄明州的穹隆山
第3章 地质构造及其对工程的影响
褶皱构造
3.褶皱构造 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。在褶皱比较强 烈的地区,一般的情况都是线形的背斜与向斜 相间排列,以大体一致的走向平行延伸,有规 律地组合成不同形式的褶皱构造。如果褶皱剧 烈,或在早期褶皱的基础上再经褶皱变动,就 会形成更为复杂的褶皱构造,我国的一些著名 山脉,如昆仑山、祁连山、秦岭等,都是这种 复杂的褶皱构造山脉。
工程地质课件——地质构造及其对工程的影响
倾斜岩层
第二节 褶皱构造
在构造应力作用下,使岩层发生弯曲但未丧失连续性的一种构造。 褶皱是褶曲的组合形态,是两个或两个以上褶曲构造的组合。
褶曲基本形态:
• 褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲,分背斜,向斜两种。 • 背斜:岩层向上弯曲,核部老,两翼新。 • 向斜:岩层向下弯曲,核部新,两翼老。
褶曲要素: • 核部(core) • 两翼(limb) • 轴面(axial plane ) • 轴线(axial line) • 枢纽(hinge)
第三章 地质构造及其对工程的影响
地质构造是地壳运动的产物,是地 壳运动在地层中留下的构造行迹。
• 地壳运动 升降运动(造陆) 水平运动(造山)
地壳升降运动现象和证据
• 意大利那不勒斯海湾,塞拉比斯古建筑废墟中, 如今存留3根12米高的大理石柱。 建于公元105年 的古罗马帝国时代,石柱上遗留的特征表明, 2000年来这些石柱曾因地壳下沉而没入海水中至 少6米多。下部3.6米,因曾被火山灰掩埋,柱面 光滑。近代火山灰被清理掉(17世纪中发掘)。
褶曲分类
• 按轴面产状分:
直立褶曲
倾斜褶曲
受力性质简单
倒转褶曲
平卧褶曲
受力性质复杂
按褶曲枢纽产状分:
水平褶曲
倾伏褶曲
褶皱构造野外观察方法
•穿越法:垂直于岩层走向观察,便于观察岩层的产状及岩层 的新老关系。 •追踪法:平行于岩层走向观察,便于观察褶曲的延伸方向和 变化情况。
背斜成谷
向斜成山
褶皱构造的工程地质评价: •对深路堑和高边坡(线路工程) •对隧道工程
• 线路垂直走向,或线路与岩层走向平行但岩层 倾向与边坡的倾向相反,对线路工程的稳定有 利。否则不利。
工程地质3地质构造及其对工程的影响
3.5.2岩体的工程性质 岩体:包含岩和结构面的组合体 1、岩体结构面分析 (1)结构面的类型 原生的:节理面、层理面 构造的:裂隙 次生的:风化裂隙、人为影响 (2)结构面的特征 规模 形态:平整、光滑、锯齿状 密集程度 连续性 张开度和充填情况 (3)结构体:被结构面切割而成的块体 结构体的基本类型:①整体块状结构;②层状结构;③碎裂 结构;④散体结构
2、岩石的主要力学性质 (1)岩石的变形 ①弹性模量 E=σ/ε ②泊桑比 μ=ε横/ε纵 0.2~0.4 (2) 岩石的强度 ①抗压强度 ②抗弯强度 抗剪切、抗弯断 (10~40)%R ③抗拉强度 (2~16)%R 3.影响岩石工程性质的因素 (1)矿物成分:石英泥质 (2)结构:品质碎屑泥质 (3)构造:块状层状片状千板状 (4)水:含水率、孔隙率少 (5)风化程度:微分化中风化强风化
第三章 地质构造及其对工程的影响
地质构造:构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹 3.1 水平构造和单斜构造 1、概念 水平构造:岩层产状水平的构造 绝对水平 0° 末径构造运动 近视水平 <5° 构造引起 单斜构造:一套地层产生状态相同 地域范围的影响 褶皱的一翼 2、地层产状:产状三要素 走向:岩层面与水平面的交线 倾向:最大斜度线的水平投影 倾角:最大斜度线与水平面的夹角 表示法:倾向+倾角 135˚∠30˚
(倾向、倾角)
测倾角
测倾向
3.2 褶皱构造
褶皱构造:组成地壳的岩层、受构造应力的强度活动,使岩 层形成一系列波状弯曲而未表失其连续性的构造 3.2.1 褶曲 褶曲:褶皱构造中的一个弯曲 褶曲要素:①核部:中心部分 • ②翼:核心两侧岩层 • ③轴面:平分面 • ④轴:轴面与水平面的交线 • ⑤枢纽:轴面与同一岩层面的交线 3.2.2褶曲的类型 分类:①背斜褶曲; ②向斜褶曲 形态类型:①直立褶曲 • ②倾斜褶曲 • ③倒转褶曲 • ④平卧褶曲
第三章 地质构造及其对工程的影响备课讲稿
§3.5 岩石与岩体的工程地质性质
基本概念
岩石(Rock): 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体(Rock mass): 包含各种结构面的地质体,包括结构面
和结构体(岩石)。
岩石的主要物理力学性质
物理性质(physical properties)
重度(密度)(unit weight):岩石单位体积的重力(质量) 有干重度、湿重度和饱和重度之分。 比重(相对密度)(specific gravity):固体岩石(不包括孔隙)的 重力(质量) 与同体积水在4ºC时重力(质量)的比值。
强度特性:抵抗外力破坏的能力
抗压强度(compressive strength): 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。
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,如图;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。
测量倾角时,需将罗盘横着竖起来 ,使长边与岩层的走向垂直,紧贴 层面,等倾斜器上的水准泡居中后 ,读悬锤所示的角度,就是岩层的 倾角。
测量走向时,使罗盘的长边紧贴层面, 将罗盘放平,水准泡居中,读指北针所 示的方位角,就是岩层的走向。
岩层产状要素及其测量示意图
产状要素的表示方法 一组走向为北西320°,倾向南西230°,倾角35°的岩层产状, 可写成:N320°W,S230°W,∠35°
褶皱的类型 1、根据轴面产状分类:
1) 直立褶皱
图示
(完整版)第3章地质构造及对工程的影响
第3章 地质构造及对工程的影响地壳运动:指由于地球内动力而引起的地壳变形和变位。
包括:升降运动:指垂直地表的运动(沿地球半径方向的上升或下降运动)。
水平运动:指平行于地表的运动(沿地球切线方向或沿水平方向的构造运动)。
地壳运动的结果:导致地壳岩石产生变形和变位,并形成各种地质构造(构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹)。
第一节 水平构造和单斜构造一、概念沉积岩层形成时的原始产出状态(即产状)大多数是水平或近于水平。
如果经受地壳运动(垂直抬升)的影响,改变了原始形成时的位置,但仍保持水平产状的一套水平岩层组成的构造,称为水平构造。
岩层受构造运动的影响,不仅改变了岩层形成时的位置,而且改变了原有的水平状态,使岩层面向同一方向倾斜,并与水平面具有一定的交角,便形成了单斜构造。
常常是组成其它构造(褶曲一翼,断层一盘等)的一部分。
二、岩层产状岩层的产状常用岩层的走向、倾向、倾角来确定,这三者称为产状要素。
在野外产状要素直接用地质罗盘进行测量。
第二章 褶皱构造褶皱指组成地壳的岩层,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。
岩层的连续性整性末遭到破坏,是岩石塑性变形的表现。
褶皱构造的基本类型一、褶曲:褶皱构造中的一个弯曲二、褶曲的类型1、褶曲的基本形态是背斜和向斜。
产状要素走向 岩层面与水平面的交线,称走向线走向线两端所指的方向称走向倾向 垂直于走向线沿层面向下所引的直线,称倾斜线。
其在水平面上的投影线所指方向,称为倾向 倾角 倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角 褶曲的要素核:褶皱中心部分的地层翼:核部两侧对称出露的地层轴线:轴面与地面的交线 枢纽:轴面与层面的交线 枢纽在空间上的产出状态:枢纽水平、枢纽倾斜轴面:指大致平分褶皱的一个假想面2、按褶曲的轴面产状分:三、褶皱构造: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。
四、褶皱构造的工程地质评价1、褶皱构造的工程地质评价主要是倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线(线路工程)走向的关系问题。
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裂隙调查、统计和表示方法: 选择代表性的基岩露头,对一定面积内的裂隙进行测量。
对有危害的裂隙可采用水泥灌浆、砂浆勾缝、喷浆、用砖砌 等加固岩体
二、断层(fault):有明显位移的断裂.
断层要素: 断 层 面 ( fault
surface) 断盘(fault wall) 断 层 带 (fault
活断层:第四纪以来
仍在活动的断层。
活断层的活动方式: 突然错动(粘滑型)-伴随 地震发生。 缓慢蠕动(蠕滑型)-不直 接产生地震
断层的工程地质评价: 对大型工业民用建筑选址不利. 对大型桥位选址不利. 对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌 对隧道工程易产生洞顶坍落. 对区域稳定性的影响不利.地垒Fra bibliotekhorst):
两边岩体沿断层面下降, 中间岩层相对上升的构 造。
地堑(graben):
两边岩体沿断层上升, 中间岩层相对下降的构 造。
叠瓦式断层:一个地段内,发育数条大致平行的冲断层或逆 掩断层,使岩体依次向上冲掩。
按断层走向与岩层走向的关系分:
走向断层F1 倾向断层F2 斜交断层F3
(3)超覆不整合接触
地壳下降,沉积盆地的水体逐渐扩大,沉积范 围也逐渐扩大。在盆地的内部,沉积物按正常 的层序沉积。而在盆地的边缘地带,越来越新 的沉积地层依次向陆地方向扩展,逐渐超越下 面的较老地层,直接覆盖于周缘的剥蚀面上, 形成不整合接触,称为超覆不整合。
特点:发育于盆地边缘,它是一种过渡现象。 同一时代的地层与下覆层向盆地内变成整合, 向盆地外变成不整合。在超覆区内,新地层总 是直接盖在剥蚀面上,其间缺失部分地层。
(2)岩层产状
水平岩层
直立岩层,箭头指向较新地层 。
倾斜岩层,长线代表走向、短线代表倾向, 数字代表倾角的度数。
倒转岩层,长线代表走向、弯线代表倒转后岩 层倾向、箭头指向老岩层,数字代表倾角度数。
(3)褶皱在地质图上的表现
褶皱在地质图上主要通过地层的分布规律、年代新老关系和岩 层产状综合表示出来,为了突出褶皱轴部的位置及褶皱的形态 类型,在地质构造图上,常在褶皱核部地层的中央,用下列符 号加重表示:
背斜 倒转背斜 向斜 倒转向斜
水平褶曲:
两翼对称重复, 并与走向平行
倾伏褶曲
两翼对称重复, 但彼此不平行而 逐渐转折汇合
(4)断层构造在地质图上的表现
在断层出露位置,在彩色地质图上常用红线、 在黑白地质图上用粗黑线符号表示:
代表正断层,长线代表断层出露位置和断层线 延伸方向,带箭头的短线代表断层面的倾向, 数字为断层面倾角,不带箭头的双短线所在 的一侧为断层的下降盘。
zone) 断 距 displacement)
断层基本类型
正断层
逆断层
平移断层
(normal fault) (reverse fault) (parallel fault)
逆断层:(逆掩断层、冲断层、碾掩断层)
断层组合形式
叠瓦式断层
阶梯断层:
岩体沿多个相互平行的 断层面向同一个方向下 降,形成阶梯状。
按断层与褶皱轴的关系分:
纵向断层 横向断层 斜向断层
断层的识别 (直接标志,间接标志)
1.直接标志: 1)断层面(带)的构造特征: 擦痕(断面上平行而密集的沟 纹)、镜面(断面上局部平滑光 亮的面)、阶步(擦痕及镜面未端 常出现“坎”)。 、构造岩(角
砾岩——断裂破碎的岩石,大小不 等,棱角分明,碎块再胶结成岩, 角砾与两侧岩性一致。糜棱岩—— 逆掩断层常见,挤压断裂带中,碎 块很碎小再胶结成岩。断层泥—— 断层两面三盘挤压磨擦(碾磨)的
倾向反,同弯曲且曲率小
岩层倾向与地形坡向相同,而且倾角小于地面坡 角时,地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯 曲方向相同,但地层界线的弯曲度比地形等高线 的弯曲度大。
倾向同,倾角小,同弯曲但曲率大
岩层倾向与地形坡向相同,而且倾角大于坡角时,地 层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相反
倾向同,倾角大,反弯曲
二、倾斜岩层(tilted stratum)
单斜构造:向一个方向倾斜的岩层,它 可能出现在被破坏的背斜翼部,或出现在已 被破坏的穹窿构造的四周、盆地的外围、掀 斜的水平岩层或断层的掀斜等处。单斜地貌 主要有单面(斜)山和猪背山。 单面山:组成山体的岩层倾角一般在25°以下, 山体沿岩层走向延伸,两坡不对称:一坡与 岩层倾向相反,坡陡而短,称为前坡或单斜 崖;另一坡与岩层倾向一致,坡缓而长,称 为后坡或单斜脊,它构成山地主体。由不对 称的两坡组成的单面山只有从单斜崖一侧看 上去才像山形,故名单面山。单面山被河流 切开后,往往形成多个山峰,如庐山的五老 峰单面山。 猪背山:当单斜层的倾角较大,形成两坡近于 对称的山体时,称为猪背山(脊),它多出 现在已被破坏的背斜陡翼上。
3)侵入接触
岩浆岩与围岩接触关系
侵入接触
沉积接触 侵入与沉积 接触
4)断层接触
第二节 褶皱构造
褶皱构(fold)
褶皱构造基本形态:
• 背斜(anticline):岩层向上弯曲,核部老,两翼新。 • 向斜(syncline):岩层向下弯曲,核部新,两翼老。
褶曲要素: • 核部(core) • 两翼(limb) • 轴面(axial plane ) • 轴线(axial line) • 枢纽(hinge)
三、产状三要素(elements of attitude)
走向(strike):岩层面和任
一假想水平面交线的延伸
方向。
倾向(dip):岩层的倾斜方 向。与走向线垂直。只有 一个.
倾角(dip angle):岩层层 面与水平面的最大锐角。
表示方法 :走向和倾向用 方位角表示(可只表示倾 向),倾角用度数。如 SW2000, SE1100,
分为张裂隙和剪裂隙.
裂隙与工程关系:
1.破坏岩石整体性 2.降低岩石地基承载力 3.地下水的通道 4.开挖时,裂隙可以提高工作效率,但在爆破时 会因漏气而降低效率。 5.裂隙发育的地方可以找地下水
裂隙的工程地质评价:
对路堑边坡 裂隙主要发育方向与路线走向平行,倾向与边坡
一致时,易发生崩塌等不稳定现象.
第四节 地质图(geological map)
(反映地质现象和地质条件的图件)
一、种类
• 普通地质图 • 地貌及第四纪地质图 • 工程地质图 • 水文地质图 • 地质平面图 • 地质剖面图 • 地层柱状图
一、地质条件的表示方法
1.地质图的规格:1/5000----1/2000 2.各种地质条件在地质图上的表示方法 (1).地层岩性 通过地层分界线,年代代号或岩性代号配合图例说明. 地层分界线有以下几种:
第二章 地质构造(geologic structure)
学习目标:
1.了解水平构造、单斜构造 2.掌握岩层产状的含义、要素 3.掌握褶皱构造及与工程的关系 4.理解断裂构造及与工程的关系
第一节 岩层产状
• 地壳运动 升降运动(造陆) 水平运动(造山)
一、水平岩层(horizontal stratum)
褶皱构造的工程地质评价: 1.逆向坡与顺向坡 2.对深路堑和高边坡 3.对隧道工程
第三节断裂构造(fracture)
一、断裂构造的分类
构成地壳的岩体受力作用发生变形,当变形达一定程 度后,使岩体连续性,完整性遭到破坏,产生断裂。 (断层、裂隙)
一、裂隙(fissure):也称节理(joint)是未发生明显 位移的断裂. 1、原生裂隙:岩石在成岩过程中形成的裂隙. 2、次生裂隙:包括风化裂隙、卸荷裂隙等. 3、构造裂隙:由于地壳构造运动而形成的裂隙.
代表逆断层,符号与上同。 代表平移断层,箭头代表本盘相对滑动的方向,
短线代表断层面倾向,度数表示断层面的倾 角。
(5)地层接触关系在地质图上的表现:
(1)整合接触:在地质图上表现为两套地层的 界线大体平行,较新的地层只与一个较老地层 相邻接触,且地层年代连续。
(2)平行不整合接触(假整合接触):在地质图 上表现为两套地层的界线大体平行,较新的地 层也只与一个较老地层相邻接触,但地层年代 不连续。
极细的泥状物 )
2)地层界限不连续或岩层中断
3)岩层不对称重复或缺失
4)断层伴生构造: 在断层面的一侧或两侧出现一系列小型褶皱和节理的 伴生构造。
牵引构造及伴生节理
断层两侧岩层相对位移时, 受磨擦阻力影响出现弯曲
擦痕
2.间接标志: 地貌标志
负地形(低凹地带): 由于断层附近易风化、 剥蚀(岩石破碎),长 期的外力作用造成,俗 话说“逢沟必断”。 断层崖:大而陡的断面 出露呈陡崖状。有流水 可成瀑布。 断层三角面:一平列平 行的山脊,被走向与其 垂直的正断层切割,上 升盘露出,山脊呈三角 形横切面。 泉出露点:断层切割含 水层,地下水沿裂隙, 涌出。泉点常呈线状分 布。
水平岩层和倾斜岩层地质图
直立岩层:地层分界线不受地形的 影响,呈直线沿岩层的走向延伸, 并与地形等高线相交,呈直线
直立构造
倾斜岩层有三种不同的情况(V字形法则): 岩层倾向与地形坡向相反时,地层界线的弯曲方向 (“V”字形弯曲尖端)和地形等高线的弯曲方向相同, 但地层界线的弯曲程度比地形等高线的弯曲度小。
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四、地层接触关系
1. 层状地层接触关系 1)整合接触(conformity):时间上连续,产状上一致。
反映地壳连续均匀下降。
2)不整合接触
(1)平行不整合(disconformity)
• 时间上不连续,产状一致。 反映地壳间断上升。
(2)角度不整合(discordant) • 时间上不连续,产状不一致。 反映地壳剧烈运动。
1)第四系松散沉积层和基岩分界线不规则,松散沉积 层多分布于河谷低地、山间盆地及平原地区,故松 散沉积层和基岩分界线常在河谷斜坡、盆地边缘、 平原和山区交界处,大体沿山脚等高线延伸。