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。