工程地质学课件22403
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中国地质大学工程地质学基础精品PPT课件
早在十八世纪，人们从地震活 动与断层活动的关系渐渐意识 到断层的活动性特征，经过几 个世纪的研究，对活断层的特 征有了比较深入的认识。
• 活断层受控于板块构造
• 全球构造（板块构造）理论的基本点是， 全球划分为六个刚性的岩石圈板块。板块 在软流层之上漂移，不断地运动。
• 板块边界的作用力是中国 大陆新生代和现今构造变 形的主要动力源。
研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测量错 动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。
等级
错动速率 (㎜/a) 活动性
AA >10 极强
A
B
C
D
1－10 0.1－1 0.01－0.1 <0.01
强
弱
微
非活动
2、错动周期
断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期R。 断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡——再活动 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不 同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地 震活动。
（3）沿该断裂发生过 蠕动或微震活动
活断层工程地质研究意义
• 活断层的活动可视为一类地质病害，可以 对建筑物产生破坏作用而致害。从这个意 义上讲，活断层的工程地质研究就是要研 究活断层与工程建筑的关系，评价其对建 筑物的破坏作用。
• 活断层错动变形对建筑物的直接破坏;活断 层对区域地质环境的影响，如地震、区域 地壳稳定、水库地震等。
二、活断层的活动方式
（1）粘滑型活断层 间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。 发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。 发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。
• 活断层受控于板块构造
• 全球构造（板块构造）理论的基本点是， 全球划分为六个刚性的岩石圈板块。板块 在软流层之上漂移，不断地运动。
• 板块边界的作用力是中国 大陆新生代和现今构造变 形的主要动力源。
研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测量错 动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。
等级
错动速率 (㎜/a) 活动性
AA >10 极强
A
B
C
D
1－10 0.1－1 0.01－0.1 <0.01
强
弱
微
非活动
2、错动周期
断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期R。 断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡——再活动 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不 同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地 震活动。
（3）沿该断裂发生过 蠕动或微震活动
活断层工程地质研究意义
• 活断层的活动可视为一类地质病害，可以 对建筑物产生破坏作用而致害。从这个意 义上讲，活断层的工程地质研究就是要研 究活断层与工程建筑的关系，评价其对建 筑物的破坏作用。
• 活断层错动变形对建筑物的直接破坏;活断 层对区域地质环境的影响，如地震、区域 地壳稳定、水库地震等。
二、活断层的活动方式
（1）粘滑型活断层 间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。 发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。 发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。
(完整ppt)工程地质学--第一章 绪论
工程建筑物
地质环境
安全
经济
工程建设 地质环境
工程地质学
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
56
工程地质学概论:第一章 绪论
一、工程地质学的研究对象和任务
•定义 工程地质学是一门研究与工程建设有关的地质问题， 为工程建设服务的地质学科，它是地质学的分支学 科，属于应用地质学的范畴。 工程地质学是研究与工程活动有关的地质环境及其 评价、预测和保护的科学。《岩土工程基本术语标准》（GB/T50279-98） •研究对象 研究地质环境与工程建筑物之间的关系，二者矛盾 的转化和解决方法。
工程地质学概论:第一章 绪论
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
15
工程地质学概论:第一章 绪论
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
16
工程地质学概论:第一章 绪论
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
18
工程地质学概论:第一章 绪论
交 通 工 程
水 利 工 程
城 建 工 程
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
29
工程地质学概论:第一章 绪论
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
30
工程地质学概论:第一章 绪论
1985年 3000万立方米 堵江 埋没新滩镇
2020/2/5
中国地质大学工程学院 贾洪彪
31
工程地质学概论:第一章 绪论
滑坡前
滑坡后
2020/2/5
• 最大涌浪 高度250m，越过坝顶高度达150m，库 水迅猛泻向下游。该水库也因滑坡填入而报废。
2020/2/5
2024年度《工程地质学》ppt课件
《工程地质学》ppt课 件
2024/3/23
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
2
01
工程地质学概述
2024/3/23
3
工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
15
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
16
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
25
工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
2024/3/23
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
2
01
工程地质学概述
2024/3/23
3
工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
15
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
16
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
25
工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
工程地质学 ppt课件
指岩层倾角为0°的岩层。绝对水平的岩层很少见， 习惯上将倾角小于5°的岩层都称为水平岩层，又称水 平构造。
岩层沉积之初顶面总是保持水平的，所以水平岩层一 般出现在构造运动轻微的地区或大范围内均匀抬升、下 降的地区，一般分布在平原、高原或盆地中部。
水平岩层中新岩层总是位于老岩层之上，当岩层受切 割时，老岩层出露在河谷低洼区，新岩层出露于高岗上 。岩层顶面在上，底面在下。在同一高程的不同地点， 出露的是同一岩层 。
图中1，2，3，4表示从老到新的地层
ppt课件
30
B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时）
A—原始褶皱时的地层p；pt课B件—遭受剥蚀后的地层。
31
二、古生物法（生物演化律）
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物 种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。
可依据岩石中的化石种属来确定岩石的新老关系 。化石结构越简单，地层时代越老，化石结构越 复杂，地层时代越新。如寒武纪的三叶虫、奥陶 纪的珠角石、志留纪的笔石、泥盆纪的石燕、二 迭纪的大羽羊齿、侏罗纪的恐龙等。
段：段为组的组成部分，由同一岩性特征构成。组 不一定都划分出段。 层：指段中具有显著特征，可区别于相邻岩层的单 层或复层。
ppt课件
52
第四节 褶皱构造
1、基本概念 2、褶曲要素 3、褶曲的分类 4、褶皱岩层的分布与判别 5、褶皱构造的类型
ppt课件
53
1、基本概念 褶皱构造：在构造运动作用下岩层在未丧失连续
ppt课件
50
ppt课件
51
我国在区域地质调查中常采用多重地层划分原则 ，即除上述地层单位外，主要使用岩石地层单位。 岩石地层单位是以岩石学特征及其相对应的地层位 置为基础的地层单位。 群：包括两个以上的组。群以重大沉积间断或不整 合界面划分。
岩层沉积之初顶面总是保持水平的，所以水平岩层一 般出现在构造运动轻微的地区或大范围内均匀抬升、下 降的地区，一般分布在平原、高原或盆地中部。
水平岩层中新岩层总是位于老岩层之上，当岩层受切 割时，老岩层出露在河谷低洼区，新岩层出露于高岗上 。岩层顶面在上，底面在下。在同一高程的不同地点， 出露的是同一岩层 。
图中1，2，3，4表示从老到新的地层
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B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时）
A—原始褶皱时的地层p；pt课B件—遭受剥蚀后的地层。
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二、古生物法（生物演化律）
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物 种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。
可依据岩石中的化石种属来确定岩石的新老关系 。化石结构越简单，地层时代越老，化石结构越 复杂，地层时代越新。如寒武纪的三叶虫、奥陶 纪的珠角石、志留纪的笔石、泥盆纪的石燕、二 迭纪的大羽羊齿、侏罗纪的恐龙等。
段：段为组的组成部分，由同一岩性特征构成。组 不一定都划分出段。 层：指段中具有显著特征，可区别于相邻岩层的单 层或复层。
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第四节 褶皱构造
1、基本概念 2、褶曲要素 3、褶曲的分类 4、褶皱岩层的分布与判别 5、褶皱构造的类型
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1、基本概念 褶皱构造：在构造运动作用下岩层在未丧失连续
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51
我国在区域地质调查中常采用多重地层划分原则 ，即除上述地层单位外，主要使用岩石地层单位。 岩石地层单位是以岩石学特征及其相对应的地层位 置为基础的地层单位。 群：包括两个以上的组。群以重大沉积间断或不整 合界面划分。
《工程地质学课件》PPT课件_OK
14
6、饱和度（Sr） 土中水分所占体积与全部孔隙体积之比，通常以百分数表示
Sr
vw v2
100 %
15
第三节 土的水理性质 1 2粘性土的膨胀、收缩及崩解性 3土的毛细性和透水性
16
1、粘性土的状态和指标 粘性土由某一种状态转入另一种状态时的分界含水量称为界限含水量。由流动 状态变为可塑状态的含水量叫塑性上限含水量，简称液限(wl)；由可塑状态变 为半固状态的分界含水量叫塑性下限含水量，简称塑限(wp)。
45
3岩体工程地质研究的基本内容 （1）区域地质及岩体地质历史的一般研究； （2）岩体结构及工程地质特征的研究； （3）岩体物理力学性质研究； （4）岩体稳定的综合工程地质评价；
46
习题： 1 名词解释: 岩石与岩体的区别, 岩体稳定性的决定因素 2 简述 岩石的力学性质
岩体工程地质研究的基本内容
塑性指数（Ip）：液限与塑限的差值 Ip= wl- wp
液性指数（Il） ：判别粘性土的软硬程度的指标
Il
w wp Ip
17
2粘性土的膨胀、收缩及崩解性 膨胀性：粘性土由于含水量的增加引起土体体积增大的现 象 膨胀性指标 膨胀率 膨胀含水量 膨胀力
收缩性：含水量减小引起土体体积缩小的现象。
18
3土的毛细性和透水性 土的毛细性：水通过土的毛细孔隙受毛细作用向各方向运动的性能。
40
第四节 岩石的力学性质 1
从图6。4。6可看出，应力应变曲线过A点，变形包括εP和εe两部分。
岩石第一次卸荷后应变的恢复部分称弹性应变。第一次加荷的最大压应力与 弹性应变之比称弹性模量Eo
岩石第一次卸荷后,应变没有恢复的部分称塑性应变。σ与εP之比称塑性模量EP
6、饱和度（Sr） 土中水分所占体积与全部孔隙体积之比，通常以百分数表示
Sr
vw v2
100 %
15
第三节 土的水理性质 1 2粘性土的膨胀、收缩及崩解性 3土的毛细性和透水性
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1、粘性土的状态和指标 粘性土由某一种状态转入另一种状态时的分界含水量称为界限含水量。由流动 状态变为可塑状态的含水量叫塑性上限含水量，简称液限(wl)；由可塑状态变 为半固状态的分界含水量叫塑性下限含水量，简称塑限(wp)。
45
3岩体工程地质研究的基本内容 （1）区域地质及岩体地质历史的一般研究； （2）岩体结构及工程地质特征的研究； （3）岩体物理力学性质研究； （4）岩体稳定的综合工程地质评价；
46
习题： 1 名词解释: 岩石与岩体的区别, 岩体稳定性的决定因素 2 简述 岩石的力学性质
岩体工程地质研究的基本内容
塑性指数（Ip）：液限与塑限的差值 Ip= wl- wp
液性指数（Il） ：判别粘性土的软硬程度的指标
Il
w wp Ip
17
2粘性土的膨胀、收缩及崩解性 膨胀性：粘性土由于含水量的增加引起土体体积增大的现 象 膨胀性指标 膨胀率 膨胀含水量 膨胀力
收缩性：含水量减小引起土体体积缩小的现象。
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3土的毛细性和透水性 土的毛细性：水通过土的毛细孔隙受毛细作用向各方向运动的性能。
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第四节 岩石的力学性质 1
从图6。4。6可看出，应力应变曲线过A点，变形包括εP和εe两部分。
岩石第一次卸荷后应变的恢复部分称弹性应变。第一次加荷的最大压应力与 弹性应变之比称弹性模量Eo
岩石第一次卸荷后,应变没有恢复的部分称塑性应变。σ与εP之比称塑性模量EP
工程地质概论ppt课件
岩石质量指标RQD分类 - 美国伊利诺斯大学提出并发展。 - 用直径75mm钻头和双层套管在岩石中钻进，连续取 芯，以此钻进所取岩芯中大于10cm的岩芯段长度之 和与该段进尺的比值作为RQD值，以百分数表示。
2019/12/21
9
工程地质概论
1.3 风化作用
风化作用
地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生 物等风化营力的作用下，发生物理和化学变 化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用， 称为风化作用（Weathering）。
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题，是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
○ 减弱地基强度，寒冷地区易引起道路的冻胀和 翻浆。
2019/12/21
28
工程地质概论
潜水（Phreatic Water）
○ 自地表向下第一个连续稳定隔水层之上的含水 层中，具有自由水面的重力水。
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩（Sedimentary Rock）
○ 又称水成岩（Hiydrogenic Rock）岩石经风化、 剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处 沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。
○ 典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
2019/12/21
6
工程地质概论
2019/12/21
2019/12/21
17
工程地质概论
海积土
○ 海洋分类
滨海带、浅海区、陆坡区和深海区。
2019/12/21
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工程地质概论
1.3 风化作用
风化作用
地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生 物等风化营力的作用下，发生物理和化学变 化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用， 称为风化作用（Weathering）。
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题，是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
○ 减弱地基强度，寒冷地区易引起道路的冻胀和 翻浆。
2019/12/21
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工程地质概论
潜水（Phreatic Water）
○ 自地表向下第一个连续稳定隔水层之上的含水 层中，具有自由水面的重力水。
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩（Sedimentary Rock）
○ 又称水成岩（Hiydrogenic Rock）岩石经风化、 剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处 沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。
○ 典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
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工程地质概论
2019/12/21
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工程地质概论
海积土
○ 海洋分类
滨海带、浅海区、陆坡区和深海区。
工程地质学基础》ppt课件讲义
D．区域稳定性问题：地震、震陷和液化以及活断层对工 程稳定性的影响，自1976年唐山地震后越来越引起岩土工程界 的注意；对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市 地区，区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。
1.3 工程地质在岩土工程中的应用
1.3.1 基本概念 （1）建筑物：其含义广泛，可分为房屋建筑和构筑物两大类， 住宅和公用建筑称为建筑物，而为专门生产工艺使用的建筑物，如 发电站、水塔、车间、桥梁、烟囱等称为构筑物。 （2）建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积 的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所 在地；从工程勘察角度分析，场地的概念不仅代表着所划定的土地 范围，还应涉及建筑物所处的工程地质环境与岩土体的稳定问题。 （3）建筑物地基：指在土和岩层中修建建筑物，承受建筑物全 部重量的那部分土和岩层；建筑物的基础是其下部的组成部分，又 称做下部结构；基础承受整个建筑物的重量并将它们传递给地基； 地基又分成持力层与下卧层两部分，直接与基础接触的土层叫持力 层，持力层下部的土层叫下卧层。 （4）天然地基：指未经加固处理、直接支承基础的地基。 （5）软弱地基：指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填 土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。
1.1 地质学与工程地质学
1.1.1 地质学
地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球 的上层，主要有以下方面内容：
（1）研究组成地球的物质：矿物学、岩石学、地球化学等分支 学科；
（2）阐明地壳及地球的构造特征：即研究岩石或岩石组合的空 间分布，如构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科；
（6）人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地 基承载力和变形都不能满足设计要求时，需对地基进行人工加固处 理，这种地基称为人工地基。
1.3 工程地质在岩土工程中的应用
1.3.1 基本概念 （1）建筑物：其含义广泛，可分为房屋建筑和构筑物两大类， 住宅和公用建筑称为建筑物，而为专门生产工艺使用的建筑物，如 发电站、水塔、车间、桥梁、烟囱等称为构筑物。 （2）建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积 的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所 在地；从工程勘察角度分析，场地的概念不仅代表着所划定的土地 范围，还应涉及建筑物所处的工程地质环境与岩土体的稳定问题。 （3）建筑物地基：指在土和岩层中修建建筑物，承受建筑物全 部重量的那部分土和岩层；建筑物的基础是其下部的组成部分，又 称做下部结构；基础承受整个建筑物的重量并将它们传递给地基； 地基又分成持力层与下卧层两部分，直接与基础接触的土层叫持力 层，持力层下部的土层叫下卧层。 （4）天然地基：指未经加固处理、直接支承基础的地基。 （5）软弱地基：指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填 土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。
1.1 地质学与工程地质学
1.1.1 地质学
地质学是一门关于地球的科学，它研究的对象主要是固体地球 的上层，主要有以下方面内容：
（1）研究组成地球的物质：矿物学、岩石学、地球化学等分支 学科；
（2）阐明地壳及地球的构造特征：即研究岩石或岩石组合的空 间分布，如构造地质学、区域地质学、地球物理学等分支学科；
（6）人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地 基承载力和变形都不能满足设计要求时，需对地基进行人工加固处 理，这种地基称为人工地基。
《工程地质学》PPT课件
工民建－－地基稳定 道路－－－边坡、路基稳定 水利工程－坝区：稳定（坝基、坝肩）
库区：塌岸、渗漏、浸没、淤积
8
第一章：绪论
• 工程地质研究的基本任务： A．区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂活动，
地震对工程建设地区稳定性的影响； B．地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性； C．环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。
– 分支学科：工程岩土学
• 工程动力地质作用的研究
– 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布 及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、 防治和改造
– 分支学科：工程动力地质学
17
研究内容（续1）
• 工程地质勘察理论和技术方法的研究 – 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配、勘察质量和精 度的检测，勘察技术、方法理论的改进 – 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察、专门工程地质学
段
80年代以来出现了许多新技术，可以对不良地质体进行
改造，推动着工程地质发展进入第三阶段。工程地质发
展第三阶段是以地质改造为主要课题的工程地质灾害及
地质灾害防治、施工地质超前预报为特征的地质工程研
究阶段，明确提出了地质控制施工法。
23
工程地质的发展趋势
❖复杂地基上高坝和高层建筑的地基稳定研究 ❖高边坡岩土体稳定分析 ❖巨型地下洞室围岩稳定分析 ❖海洋工程地质问题的研究 ❖工程建设与环境保护、资源开发利用相结合 ❖区域构造稳定性研究 ❖研究地质物理环境（高地应力、高地热、地下水等）对岩土体力学性质 及岩土工程施工的影响，岩土体工程地质分类综合指标。 ❖不均匀、各向异性裂隙岩体中地下水渗流研究 ❖深厚覆盖层上建坝、松软含水地层上地基、边坡、地下洞室的稳定研究 ❖喀斯特发育规律、喀斯特渗流及防渗处理的研究；喀斯特地区地下洞室 的涌水、涌泥（砂）、高外水压力问题的研究 ❖综合勘测手段、遥感技术、工程物探和钻探新技术，原位测试技术的应 用研究，以提高勘察的精度、速度和定量化程度 ❖开展地质力学模型试验
库区：塌岸、渗漏、浸没、淤积
8
第一章：绪论
• 工程地质研究的基本任务： A．区域稳定性研究与评价，是指由内力地质作用引起的断裂活动，
地震对工程建设地区稳定性的影响； B．地基稳定性研究与评价，是指地基的牢固、坚实性； C．环境影响评价，是指人类工程活动对环境造成的影响。
– 分支学科：工程岩土学
• 工程动力地质作用的研究
– 研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布 及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、 防治和改造
– 分支学科：工程动力地质学
17
研究内容（续1）
• 工程地质勘察理论和技术方法的研究 – 研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配、勘察质量和精 度的检测，勘察技术、方法理论的改进 – 分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察、专门工程地质学
段
80年代以来出现了许多新技术，可以对不良地质体进行
改造，推动着工程地质发展进入第三阶段。工程地质发
展第三阶段是以地质改造为主要课题的工程地质灾害及
地质灾害防治、施工地质超前预报为特征的地质工程研
究阶段，明确提出了地质控制施工法。
23
工程地质的发展趋势
❖复杂地基上高坝和高层建筑的地基稳定研究 ❖高边坡岩土体稳定分析 ❖巨型地下洞室围岩稳定分析 ❖海洋工程地质问题的研究 ❖工程建设与环境保护、资源开发利用相结合 ❖区域构造稳定性研究 ❖研究地质物理环境（高地应力、高地热、地下水等）对岩土体力学性质 及岩土工程施工的影响，岩土体工程地质分类综合指标。 ❖不均匀、各向异性裂隙岩体中地下水渗流研究 ❖深厚覆盖层上建坝、松软含水地层上地基、边坡、地下洞室的稳定研究 ❖喀斯特发育规律、喀斯特渗流及防渗处理的研究；喀斯特地区地下洞室 的涌水、涌泥（砂）、高外水压力问题的研究 ❖综合勘测手段、遥感技术、工程物探和钻探新技术，原位测试技术的应 用研究，以提高勘察的精度、速度和定量化程度 ❖开展地质力学模型试验
工程地质学课件PPT
2、力学强度降低，压缩性变大。
12
风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在地 表形成的个不连续的岩土层 称为风化壳(crust of weathering).
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
13
岩石风化程度划分：
岩土工程勘察规范（GB 50021—2001） 和《 建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）的 划分方案：全、强、中、微、未风化带.
时间增长强度能部分恢复的性能。
51
52
膨胀土(expansive soil)：
是种富含亲水性黏土矿 物,且随含水量的增减体积 发生显著胀缩变形的硬塑性 黏土.
分布：
全国。云南、广西、贵州、 湖北最具代表性。一般位于 山前丘陵地区或河谷高阶地 上。
图 3-27 因外墙基土收缩、基础 向外扭转,墙体呈水平裂缝
洪积层外围的细碎屑沉积地段， 在沉积过程中受到周期性的干燥， 粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时， 则洪积层结构较牢固承载力比较 高。上述两地段之间过度地带， 由于经常有地下水溢出，土质弱， 承载力低，作为建筑物地基时应 慎重对待。
山前洪积扇剖面图
4
26
河流侵蚀作用方式：以机械磨蚀为主, 化学蚀为辅.
河流侵蚀作用方向： 下蚀
4
第节 风化作用及残积土
风化作用(weathering)：在地表条件下,自然界的岩
石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解 或化学分解，形成松散堆积物的过程.
风化类型：
物理风化 化学风化 生物风化
5
物理风化 (physical weathering)
• 温差风化
球状风化图解
6
摄于三峡工程工区
46
12
风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在地 表形成的个不连续的岩土层 称为风化壳(crust of weathering).
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
13
岩石风化程度划分：
岩土工程勘察规范（GB 50021—2001） 和《 建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）的 划分方案：全、强、中、微、未风化带.
时间增长强度能部分恢复的性能。
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膨胀土(expansive soil)：
是种富含亲水性黏土矿 物,且随含水量的增减体积 发生显著胀缩变形的硬塑性 黏土.
分布：
全国。云南、广西、贵州、 湖北最具代表性。一般位于 山前丘陵地区或河谷高阶地 上。
图 3-27 因外墙基土收缩、基础 向外扭转,墙体呈水平裂缝
洪积层外围的细碎屑沉积地段， 在沉积过程中受到周期性的干燥， 粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时， 则洪积层结构较牢固承载力比较 高。上述两地段之间过度地带， 由于经常有地下水溢出，土质弱， 承载力低，作为建筑物地基时应 慎重对待。
山前洪积扇剖面图
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河流侵蚀作用方式：以机械磨蚀为主, 化学蚀为辅.
河流侵蚀作用方向： 下蚀
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第节 风化作用及残积土
风化作用(weathering)：在地表条件下,自然界的岩
石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解 或化学分解，形成松散堆积物的过程.
风化类型：
物理风化 化学风化 生物风化
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物理风化 (physical weathering)
• 温差风化
球状风化图解
6
摄于三峡工程工区
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工程地质-课件
• ②砂质结构 碎屑粒径介于2~0.05 mm之间。 • ③粉砂质结构：碎屑粒径介于0.05~0.005 mm。 • 按胶结物的成分，可分为： • ①硅质胶结
• ②铁质胶结
• ③钙质胶结
• ④泥质胶结
• （2）泥质结构 • （3）结晶结构 • （4）生物结构 • 2.沉积岩的构造 • 沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互
•
•
图1-9岩层的几种形态
• （a） 正常层；（b） 夹层；（c） 变薄；（d） 尖灭；（e） 透镜体
• 在沉积岩中还可看到化石
• 沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石是沉积岩 在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
• （三）沉积岩的分类及常见的沉积岩
• 三、变质岩
• 变质岩的成因
• 地壳中的原岩受到温度、压力及化学活动性流体 的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新 的岩石称变质岩（如图1-10所示）。
• 按其成因可将地壳的岩石分为三大类：岩浆岩、沉 积岩和变质岩。
• 一、岩浆岩（火成岩）
• 岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石 。 （见下页图）
• 依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三 大类：
• （1）深成岩： • （2）浅成岩：
• （3）喷出岩：
• 岩浆岩的产状可以反映岩体空间位置与围岩 的相互关系及其形态特征。岩浆岩产状大致 有下列几种（如图1-4所示）。
• 工程活动也会以各种方式影响地质环境。如房屋 引起地基土的压密沉降，桥梁使局部河段冲刷淤积 发生变化等。在城市过量抽取地下水，可能导致大 规模的地面沉降。
• 三、工程地质学的研究方法
• 1.地质法：
• 2.试验方法：
• 3.计算方法：
第一章 造岩矿物与岩石
• ②铁质胶结
• ③钙质胶结
• ④泥质胶结
• （2）泥质结构 • （3）结晶结构 • （4）生物结构 • 2.沉积岩的构造 • 沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布及其相互
•
•
图1-9岩层的几种形态
• （a） 正常层；（b） 夹层；（c） 变薄；（d） 尖灭；（e） 透镜体
• 在沉积岩中还可看到化石
• 沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石是沉积岩 在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
• （三）沉积岩的分类及常见的沉积岩
• 三、变质岩
• 变质岩的成因
• 地壳中的原岩受到温度、压力及化学活动性流体 的影响，在固体状态下发生剧烈变化后形成的新 的岩石称变质岩（如图1-10所示）。
• 按其成因可将地壳的岩石分为三大类：岩浆岩、沉 积岩和变质岩。
• 一、岩浆岩（火成岩）
• 岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石 。 （见下页图）
• 依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三 大类：
• （1）深成岩： • （2）浅成岩：
• （3）喷出岩：
• 岩浆岩的产状可以反映岩体空间位置与围岩 的相互关系及其形态特征。岩浆岩产状大致 有下列几种（如图1-4所示）。
• 工程活动也会以各种方式影响地质环境。如房屋 引起地基土的压密沉降，桥梁使局部河段冲刷淤积 发生变化等。在城市过量抽取地下水，可能导致大 规模的地面沉降。
• 三、工程地质学的研究方法
• 1.地质法：
• 2.试验方法：
• 3.计算方法：
第一章 造岩矿物与岩石
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地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
7/63
岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
8/63
变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
五、褶皱构造野外观察方法
• 穿越法：垂直于岩层走向观察。 • 追踪法：平行于岩层走向观察。
背斜成谷
向斜成山
44/63
六、褶皱构造的工程地质评价：
•对隧道工程
45/63
六、褶皱构造的工程地质评价：
• 对深路堑和高边坡
山坡岩层地质构造的影响 a-向斜山；b-背斜山；c-单斜山 1-有利情况；2-不利情况
64/63
二、地质图规格
地质平面图应有图名、图例、比例尺、 编制单位和编制日期等。 比例尺的大小反映了图的精度，比例尺越大， 图的精度越高，对地质条件的反映也越详细、 越准确。
65/63
三、各种地质界面在地质图上的表现:
水平构造
直立构造
66/63
倾斜构造（V字形法则）
1.倾向反，同弯曲 且曲率小。
59/63
断层的识别
地层界限不连续或岩层中断
60/63
岩层不对称重复或缺失
61/63
断层破碎带及构造岩
牵引构造及伴生节理
擦痕
62/63
断层工程地质评价
由于断裂构造的存在，破坏了岩体的完整性， 加速了风化作用、地下水的活动及岩溶发育，从而 在以下几方面对工程建筑产生影响。
（1 ）断层对工程建设十分不利，特别是道路工程建 设中，选择线路、桥址和隧道位置时，应尽可能避 开断层破碎带。 （2）当道路和隧道与断层走向平行时，选线尽可能 避开断层破碎带，而当必须穿越断层时，应垂直断 层走向穿越。
（3）断层破碎带降低了地基岩体的强度和稳定性， 建于其上的建筑易产生较大的沉降、开裂和倾斜。 （4）跨越断裂带的建筑物，易产生不均匀沉降。
63/63
第六节 地质图
一、地质图(geological map)的类型：
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
110°，倾角30 °，表示为 200°/SE∠30°；
因走向可用倾向加减90°得 到，一般只用倾向和倾角， 表示为 110°∠30°。
36/63
第四节 褶皱构造 (fold)
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。
37/63
一、褶皱的力学成因
原生节理 构造节理张剪节节理理 次生节理
原生节理:岩石在成岩过程中形成的节理。 次生节理:包括风化节理、卸荷节理等。 构造节理:由于地壳构造运动而形成的节理。
分为张节理和剪节理。
51/63
表 4-2 裂 隙 发 育 程 度 分 级 表
一定
52/63
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
13/63
搬运(transportation)
• 拖曳搬运 • 悬浮搬运 • 溶解搬运
硬结成岩(diagenesis)
• 压实 • 胶结 • 重结晶
沉积(sedimentation)
• 机械沉积 • 化学沉积 • 生物化学沉积
14/63
外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。 我国温度带的划分图
隙进行测量。
53/63
裂隙走向玫瑰图表示方法：
54/63
节理的工程地质评价:
岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性，促 进岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩 体的强度和稳定性降低。
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。
55/63
（二）断层 (fault):
19/63
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决Βιβλιοθήκη 地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
20/63
第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
图 4-6 褶曲要素示意图
39/63
三、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。
40/63
四、褶皱类型
按轴面产状分：
直立
倾斜
倒转
平卧
41/63
按枢纽产状分：
水平
倾伏
42/63
按褶曲长短轴的比例分：
图 4-10 穹隆和构造盆地 (a)穹隆；(b)构造盆地
15/63
我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
17/63
中国地势分布示意图
18/63
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
32/63
第三节 岩层倾向
水平岩层 (horizontal stratum)
水平构造的地貌景观（阶梯 状陡崖）
33/63
倾斜岩层(tilted stratum)
单斜构造的力学成因
图 4-3 地层层序 (a) 正常层序；(b) 倒转层序
34/63
产状三要素(elements of attitude)
•在河北昌黎县城附近有一指路石碑，标明离县城2.5km，离海边2.5km，而 现在这个碑离海只有1km多了。因为陆地的沉降，原海边的一座古庙已被淹 没。也有人用冰川消融来解释这个现象，认为冰川融化后使海平面上升，所 以低洼的地方就被海水浸没了，并估计这里的海岸线已向陆推进约23－ 24km.
6/63
22/63
地层接触关系
1.层状地层接触关系
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。
23/63
平行不整合 (disconformity)：
时间上不连续，产状一致。 反映地壳间断上升。
24/63
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。
河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 湖泊海洋的冲蚀; 风的吹蚀； 冰川的刨蚀等。
12/63
一般按风化→剥蚀→搬运→沉积→硬结成岩的程 序进行
风化 (weathering)：
在地表环境下由于大气、水、生物等作用，岩石在 原地分解和破坏。
剥蚀(denudation)：
各种地质营力，在运动过程中对地表岩石产生破 坏，并把破碎分解了的产物剥离原地。
2/63
内力地质作用：
由地球内部的能（旋转能、重力能、辐射热能） 引起。
内力地质 作用
地壳运动
岩浆作用
变质作用
地震作用
3/63
地壳运动（tectonism）
水平和升降运动。
4/63
第一节 地质作用
升降运动(造陆) 水平运动(造山)
三根大理石柱的升降变化示意图
5/63
第二节 地质年代
•世界上最有名的实例是意大利那不勒斯湾塞拉比斯古庙，建于公元前的古 罗马时代。古庙的废墟中耸立着三根大理石柱，高12米。从底向上的3.6米 石柱表面光滑无痕；再向上2.7米则被虫蛀出许多梨状小孔，有海水浸没的 痕迹；其上的石柱仍完好如初。这个古庙显然是建在陆地上的，曾有一段时 间因地表下沉，石柱没入海内6.3米（下部的3.6米因被海底泥沙或火山灰掩 埋而未受虫蛀）。18世纪时石柱重又升出海面。现在又在下降（可能从19世 纪开始），故石柱的基部已浸没在水中了。 世界上典型的大面积上升的例 子见于北欧的斯堪的那维亚半岛，以半岛的内部上升最快。据阶地和海岸线 的位置计算的上升速率是0.5米/百年。上升的原因，普遍认为是冰川消融后 的减负作用。即：这里原发育大陆冰盖（见前“冰川的恶作剧”一节），实 际上加了个沉重的负载。冰川融掉了，这个负载也去掉了，大地象是“苏醒” 过来似的，发生大面积上升。 我国的华北平原则是现代下沉区。
31/63
地质年代表
相对年代
宙代
纪
世
晚元古代
元古 代(Pt)
中元古代
隐
早元古代
生
宙
震旦纪 （Z）
青白口 纪(Qn）
蓟县纪 （Jx）
长成纪 (Ch）
太古代（Ar）
地球初期发展阶段
绝对年 龄 (百万年)
主要构 造运动
800
1000
1400 1900 2500
晋宁运 动
吕梁运 动
五台运 动
4000
我国地史简要特征
断层要素: 断层面（带） 断盘 断距
56/63
断层基本类型
正断层 逆断层
平移断层
正断层
(normal fault)
逆断层
(reverse fault)
平移断层
(parallel fault)
57/63
断层组合形式
叠瓦式断层
58/63
按断层与褶皱轴的关系分：
纵向断层F1， 横向断层F2， 斜向断层F3
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。