工程地质第2章03

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
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，断层面上可见水平的擦痕
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
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
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。
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。
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。
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——
逆掩断层:指断层面倾角在 25～45度之间的逆断层。 辗掩断层 : 指断层面倾角小 于25度的逆断层。
上盘上升
辗掩断层一般规模巨大，常有时代较 老的地层被推覆到时代新的地层之上， 形成推覆构造。
四川彭县逆冲推覆构造
逆冲推覆构造发 育地区遭受强烈侵 蚀切割，将部分外 来岩块剥蚀掉而露 出下伏原地岩块。 在一片外来岩块 中露出一小片由断 层圈闭的原地岩块， 常常是较老地层中 出现一小片由断层 圈闭的较年轻地层， 这种现象称为构造 窗。
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 。
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。
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
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。
3．断层的伴生现象
当断层通过时，在断层面（带）及其附近常形成 一些构造伴生现象，也可作为断层存在的标志。
擦痕、阶步和摩擦镜面
构造岩（断层岩) 牵引现象 摩擦力的影响
冲断层断层面上的擦痕
平行的脊槽主要是方解石的生长纤维。 阶步与擦痕大致垂直，其陡坎倾向指 示上盘上冲。
擦痕——断面上平行而
密集的沟纹；
3．软硬互层的岩层
坚硬岩层、地下水很少，较稳定。层薄又有软弱 夹层，只要有少量的地下水活动，隧道穿过软岩时易 发生顺层坍方也会造成较大的地层压力，将有掉块和 坍塌冒顶的可能，如垂直走向穿越岩层。
4．褶曲
该处岩层弯曲，节理发育，地下水常常由此渗 人地下，容易诱发坍方。向斜轴部常为聚水构造， 开挖隧洞常遇涌水。在褶曲地段修筑隧道，最 好选在翼部通过或横穿褶曲轴。 在选线中对 于千枚岩以及粘土岩等地层的褶曲层，应予避开。 因为这些岩层石墨化后形成滑面，易引起滑塌。
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。
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
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 。
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
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。
a. 纵节理；b. 斜节理；c. 横节理
4．按张开程度分类
宽张节理
节理缝宽度大于5mm
张开节理
节理缝宽度为3一5mm 微张节理 节理缝宽度为1一3mm 闭合节理
节理缝宽度小于lmm
节理发育程度分级
按节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况， 将节理发育情况分级，见表2一3。
节理的调查研究内容
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。
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
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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。
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。
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
压性断层：压应力，多为逆断层。
张性断层:张应力，多为正断层。
扭性断层：剪应力，多为平移断层。
正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流突然产 生急转弯。〈断层两盘相对平移〉
断层运动方向的判别
判别断层性质，首先要确定断层面的产状，从而确 定出断层的上、下盘。再确定上、下盘的运动方向 ，进而确定断层的性质。断层上、下盘运动方向， 可由以下几点判别： 地层时代：在断层线两侧，通常上升盘出露地层 较老，下降盘出露地层较新。地层倒转时相反。 地层界线：当断层横截褶曲时，背斜上升盘 核部地层变宽，向斜上升盘核部地层变窄。
断层要素
阐明断层的 空间分布状 态和断层两 侧岩层的运 动特征，给 断层各组成 部分赋予一 定名称，为 断层要素。
断层中两侧 岩层沿其运 动的破裂面
断层面与地平面或 垂直面的交线，代 表断层面在地面或 垂直面的延伸方向
断层两侧相对 位移的岩层称 为断盘 , 断层面 上方的称为上 盘 , 下方的为下 盘
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。
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。