工程地质-第3章

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复合形式
张剪节理
35
节理的发育程度分级
36
3.3.2 断层
定义: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。
野外断层
圣安德列斯断层(美国)
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断层要素
断盘:断层面两侧发生相对位移
的岩块。
断层线:断层面与地面的交线。 断层面:岩层破裂后,两侧岩块
发生相对位移后的滑动面。
大型褶皱
定义:一系列褶皱复合组成 。 复背斜:中央部位的次级褶皱的地层老于两侧次级褶皱的地层。
复向斜:两侧次级褶皱的次级褶皱的地层老于中央部位的地层。
27
3.2.3 褶皱的野外识别
穿越法
沿着选定的调查路线,垂直于岩层走向观察。
追索法:
沿着选定的调查路线,平行于岩层走向观察
背斜成谷
向斜成山
重要证据
a)正断层(重复)
b)正断层(重复)
c)正断层(缺失)
d)逆断层(缺失)
e)逆断层(缺失)
f)正断层(重复)
与褶皱区别:褶皱是对称性重复。 与沉积间断、不整合构造区别:两者为区域性地层缺失。 44
断层面(带)上的构造特征
牵引弯曲:断层两盘相对运动时,断层附近岩层受断层面 摩擦力拖拽发生弧形弯曲现象。 断层角砾:断层两盘受强烈挤压并相对错动,沿断层面岩 石被研碎成大小不一的角砾。 断层擦痕:断层两侧岩块相互滑动和摩擦时留下的痕迹。
直立
倾斜
倒转
平卧
24
根据枢纽产状分类
水平:褶曲的枢纽水平展布,两翼岩层平行延伸。 倾伏:褶曲的枢纽向一端倾伏,两翼岩层在转折端闭合。
平面上,两 翼岩层在转 折端闭合是 倾伏褶曲区 别水平褶曲 的显著标志。
水平
倾伏
25
根据褶皱的平面形态分类(教材图3.19)
依据褶曲同一岩层在平面上出露的纵沟长度和横向宽度 之比将褶曲分为以下四种类型:
• 构造节理:构造运动产生的节理。 张节理:垂直于主应力方向上发生张裂而生成的节理。产状不稳 定,在平面上和剖面上的延展均不远,节理面粗糙,擦痕不发育。
张节理
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剪节理:剪应力产生的破裂面,产状稳定,在平面和剖面上延 续均较长,走向和倾向延伸较远,节理面较平直光滑,节理 两壁之间紧密闭合。
剪节理
倾斜线下倾方向在水平面上的投
影线所指的方位就是该岩层的倾 向。
岩层产状要素示意图
7
3.1.2 岩层产状
倾角:岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐 夹角就是该岩层的(真)倾角。
30°
岩层产状 在地形图 上表示方 法。
走向 倾向 岩层产状要素示意图
请注意:特殊产状岩层—水平岩层与直立岩层 它们的产状是规定的:水平岩层的倾角为0°;直立岩 层的倾角为90°,走向有两个数值. 8
特征:侵入体与其围岩之间的接触带有接触变质现象,侵入体
与围岩的界线常常不规则。
岩浆侵入体形成的地质 年代晚于被侵入地层的 地质年代
侵入接触
15
沉积接触
定义:沉积岩覆盖于侵入体之上,其间有剥蚀面,剥蚀面上有 侵入体被风化剥蚀形成的碎屑物质时,形成了沉积接触。
岩浆侵入体形成来自百度文库地质 年代早于被侵入地层的 地质年代
40
环形断层及放射状断层:若干产状不同的在平面上呈环状 或放射状分布的断层组合成环状断层或放射状断层。 旋扭断层:一种规模小的弧形断层多见于较大的断裂之旁。 按断层走向与岩层走向的关系分:
F1
走向断层:断层走向与岩层走向一致。 倾向断层:断层走向与岩层走向垂直。
F2
斜交断层:断层走向与岩层走向斜交。 F3
13
超覆不整合接触
定义:在盆地的内部,沉积物按正常的层序沉积,而在盆地的
边缘,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 成的不整合接触。 特征:起伏大,常有风化层或底砾存在,层间结合差,地下水 发育。
14
侵入接触
定义:岩浆侵入于先形成的岩层中形成的接触关系。
褶皱要素
22
3.2.2 褶皱分类
褶曲的基本类型: 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
背斜和向斜在剖面上的特征
褶皱构造的成因: 水平挤压作用形成的褶皱 水平扭动作用形成的褶皱 垂直运动形成的褶皱
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根据轴面产状分类
直立:轴面直立,两翼岩层倾角基本相同,横剖面上两翼对称。 倾斜:轴面倾斜,两翼岩层倾角不等,横剖面上两翼不对称。 倒转:轴面倾斜程度更大,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。 平卧:轴面水平或近于水平,两翼岩层近于水平,一翼层位正 常,另一翼发生倒转。
岩层在侧向挤压应力作用下形成褶皱的过程
21
3.2.1 褶皱要素
核部:褶皱的中心部分(褶皱中 央最内部的一个岩层)。 两翼:位于核部两侧,向不同方 向倾斜的部分。 轴面:从褶皱顶部平分两翼的面。
轴线:轴面与水平面的交线(轴的
方位表示褶皱的方位,轴的 长度表示褶皱延长的规模)。 枢纽:轴面与褶皱同一岩层层面的 交线(水平、倾斜或者波浪形)。
褶皱构造与隧道位臵选择 1、3-不利;2-较好
30
3.3 断裂构造
定义:构成地壳的岩体,受构造应力作用发生变形,变形超 过岩石的强度极限时,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。它包括节理和断层。
3.3.1 节理
定义:节理或称裂隙,是存在于岩层、岩体中的一种破裂, 破裂面两侧的岩块没有显著位移的小型断裂构造。 节理的成因分类 原生节理:成岩过程中形成的节理。如:火山熔岩冷凝收缩 形成的柱状节理,沉积岩中的泥裂等。 次生节理:岩石成岩后的节理。它包括构造节理和非构造节 理。 • 非构造节理:由成岩作用、外动力、重力非构造因素形成的 裂隙。 31
线形褶曲:褶皱的长度与宽度的比例大于10:1 。 短轴褶曲:褶皱向两段倾伏,长宽比介于3:1~10:1。 穹窿:褶皱长宽比小于3:1的圆形背斜。 构造盆地:褶皱长宽比小于3:1的圆形向斜。
根据褶皱的横剖面形态分类(教材图3.20)
圆弧褶皱:转折端呈圆弧。 尖棱褶皱:转折端为尖顶状。 箱状褶皱:转折端宽阔平直,两翼产状较陡,形如箱状。 挠曲:平缓岩层中,一段岩层突然变陡,表现为褶皱面膝状弯 26 曲。
意大利古罗马废墟塞拉比斯古庙三根大理石柱的升降变化示意图
3
水平运动
定义:组成地壳的物质沿平行于地球表面方向的运动。这
种运动是地壳受到挤压、拉伸、平移甚至旋转。
水平运动
4
水平岩层
定义:地层倾角近似水平沉积岩层组成的地貌。 特征:在地面和地形地质图上的特征是地质界线与地形等 高线平行或重合;在沟谷处界线呈尖牙状,其尖端指向上 游,在孤立的山丘上,界线呈封闭的曲线。
3.1 岩层产状
3.1.1 水平岩层和倾斜岩层
地壳在地质历史中,受地球内、外动力地质作用的影响,不 停地运动和演变。地壳运动的结果,形成地壳表面各种不同的地 质构造形态,因此,又把地壳运动称为构造运动。地壳运动基本 类型有两种:升降运动和水平运动。
升降运动
定义:组成地壳的物质沿垂直于地球表面方向的运动,即地壳上升 与下降。
T1
A T2
P1 C1 C2
C3
b
P1 P2
F1
T3 T2 J2
P2
b
T2
C3 b
C2 P2
T3 J3 T2 J2 F2 J3 P2
J3 J
2
J2
T2
P2 T2 Q K1
C3 P1 C2 B
C1
1
第3章 地质构造
3.1 3.2 3.3 岩层产状 褶皱构造 断裂构造
3.4
地质图
2011-10-08
2
33
节理所在岩层产状分类 走向节理:节理走向与岩层走向一致。 倾向节理:节理走向大致与岩层的走向垂直(与倾向一致)。 斜向节理:节理走向与岩层的走向既非平行,亦非垂直,而是 斜交。 顺层节理:节理面大致平行于岩层层面。
1-走向节理 2-倾向节理
3-斜交节理 4-顺层节理
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节理与地质构造的关系分类(教材图3.31) 以节理走向与区域褶皱主要方向(褶皱轴的方位)、断层 的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系而划分: 纵节理:二者关系大致平行。 横节理:二者大致垂直。 斜节理:二者大致斜交。
平行不整合接触
定义:先沉积的和后沉积的地层之间平行叠置,但并不连 续,且具有沉积间断。 特征:时间上不连续,产状一致。反映地壳间断上升。
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角度不整合接触
定义:先沉积的和后沉积的地层之间呈一定角度相交,有明显 的沉积间断、时代不连续,新、老地层产状不一致并以 角度相交。 特征:时间上不连续,产状不一致。反映地壳剧烈运动。
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岩层产状要素的测量方法
走向测量 将罗盘长边与岩层层面紧贴,然后转动罗盘,使底盘圆形水准器的水泡 居中,读出指针所指刻度即为岩层走向。 倾向测量 将罗盘北端指向岩层向下倾斜方 向,罗盘南端紧靠着岩层层面并 转动罗盘,使底盘圆形水准器水 泡居中,指北针所指刻度即为岩 层的倾向。 倾角测量 将罗盘直立,并以罗盘长边靠着 岩层的真倾斜线,沿着岩层作用 移动罗盘,并用中指搬动罗盘底 部的活动扳手,使测斜管水准器 气泡居中,测斜指针所指最大度 数即为岩层的真倾角。
沉积接触
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断层接触
定义:地层与地层或地层与岩体接触时,以断层为接触面的地 层接触关系。 某地区地质剖面图, 如图所示。试确定 (1)各地层之间的接 触关系。 (2)岩浆岩与围岩的 接触关系。
(3)岩浆岩的形成时 代。
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18
19
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3.2 褶皱构造
定义:指岩石在主要由地壳运动所引起的地应力长期作用下 所发生的永久性弯曲变形。
(b)背斜山
(c)单斜山 山坡岩层地质构造影响 1-有利情况;2-不利情况 29
对隧道工程
有利部位:褶皱的翼部, 岩层比较均一,有 利稳定。 不利部位:背斜的顶部,向 斜的核部。 背斜顶部岩层受到张力作用可能塌 落。 向斜核部储水较丰富,若中间有松 软岩层或软弱构造面,则在顺倾向 一侧的洞壁,有时会出现明显偏压 现象,严重时导致支撑破坏,发生 局部坍塌。
岩层产状测量示意图
10
3.1.3 地层接触关系
整合接触
定义:在构造运动处于持续下降或者持续上升的背景下发 生连续沉积而形成。 特征:时间上连续,产状上一致。 反映地壳连续均匀下降。
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不整合接触
定义:沉积过程发生间断导致岩层在形成年代上不连续,中 间缺失沉积间断期的岩层,岩层之间的这种接触关 系,称为不整合接触。 分类:平行不整合接触、角度不整合接触和超覆不整合接触。
岩层产状的表示方法
方位角表示法: 倾向∠倾角 岩层产状记录中最常用的方法。 一般只记录倾向和倾角。如右图 走向 150°∠30°,表示某岩层倾向为 倾向 SE150 °,倾角为30 °,其走向可 用倾向加减90 °计算,得240 ° 或60 ° 按顺时针方向计算方位角 象限角表示法 以南、北方向作为标准,记为0 °,一般记录走向、倾向、倾 角。如N60 °E/30 °SE,表示某岩层走向为北偏东60 °,倾 角为30 °,倾向南东。 地质学上象限角表示法很少用,通常采用方位角表示法。
41
按断层与褶皱轴的关系分: 纵断层:二者一致。
F1
横断层:二者垂直。 F2 斜断层:二者斜交。 F3
42
断层的标志
构造(线)不连续 :断层发生时,各种地质 体(如地层、矿脉、侵入体等)与围岩接触界 线突然中断、错开,造成构造(线)不连续。
直接标志
断层F1
断层F2
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地层的重复或缺失 :单向性地层重复,局部性的地层缺失。
断距:断层面两侧断盘相对位移的
距离。
断层要素图
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断层的分类
依据断层两盘相对运动分类 正断层:上盘相对下降,下盘相对上升。
逆断层:上盘相对上升,下盘相对下降。
平移断层:两盘沿断层走向相对水平移动。
正断层
逆断层
平移断层
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依据断层组合分类
阶梯状断层:一系列的正断层构成。
地堑与地垒:两条大致平行的断层,有共同的下降盘为地 堑,有共同的上升盘为地垒。 叠瓦状构造:若干条平行排列的逆断层构成,上盘构成一 个接一个的叠瓦状构造。
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3.2.4 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 线走向的关系。一般情况下,没有特殊 不良影响。
对深路堑和高边坡
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,对路 基边坡稳定有利。
路线与岩层走向平行,边坡与岩层倾向 一致,对路基边坡稳定不利。
(a)向斜山
水平岩层
5
倾斜岩层
定义:原本水平的岩层在水平挤压力、垂直力以及力偶作用下, 发生构造运动,形成倾斜岩层。
倾斜岩层
6
3.1.2 岩层产状
定义:岩层在地壳中的空间方位和产出形态。 • 岩层产状三要素 走向:岩层面和任一假想水平面交线的延伸方向。走向线 在水平坐标系中所指的方位就是该岩层的走向(有 两个数值)。 倾向:岩层的倾斜方向。层面上 与走向线垂直的直线称倾斜线,
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