工程地质第三章[1]

14
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.2 褶曲的类型
褶 曲 按 轴 面 产 状 分 类
直立褶曲 倾斜褶曲 倒转褶曲
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。 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。
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。
第3章 地质构造及其对工程的影响 主要内容
地质构造（褶皱、断裂、不整合）及其 对工程的影响 岩层产状的测定及表示方法 地质构造的野外鉴别方法 地质图的阅读
1
第3章 地质构造及其对工程的影响
引言
地质构造是地壳运动的产物。 构造运动是一种机械运动，涉及的范围包括地壳及上地 幔上部即岩石圈，可分为水平运动和垂直运动。 地质构造：构造运动在岩层和岩体中遗留下来的各种构 造形迹（如褶曲、断层等）。 在漫长的地质历史过程中，地壳经历了长期、多次复杂 的构造运动。在同一区域，往往会有先后不同规模和不同类 型的构造体系形成，它们互相干扰，互相穿插，使区域地质 构造显得十分复杂。但大型的复杂地质构造，总是由一些较 小的简单的基本构造形态按一定方式组合而成的。
单斜构造
单斜（竖直）构造
5
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1.1岩层产状
岩层产状——指岩层在空间的位置。 岩层产状是研究地质构造的基础。 岩层产状常用岩层层面的走向、倾向和倾角三个 要素进行表达。
6
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1.1岩层产状
岩层产状三要素: 走向：指岩层层面与水平面交 线的方位角，它表示岩层在空间延 伸的方向，如图中AB线。 倾向：指垂直走向顺倾斜面向 下引出的一条直线，在水平面上投 影的方位角。表示岩层在空间的倾 斜方向，如图中CD线。 倾角：指岩层层面与水平面所 夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角 度的大小，如图中∠α 。
褶 曲 的 组 成 要 素
翼
轴面
位于核部两侧，向不同方向倾 斜的部分。图示ABH、CBH。
从褶曲顶部平分两翼的面，图示 DEFH面，它是为了标定褶曲方位 及产状而划定的一个假想面。 轴面与水平面的交线(DH) 。轴的方位表示褶曲的方 位；轴的长度表示褶曲延 伸的规模。 轴面与褶曲同一岩层层面的交线（BH）。枢纽可以反映褶 曲在延伸方向产状的变化情况。
深路堑和高边坡工程： （1）有利情况：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，单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。 （2）不利情况：路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边 坡一致，且边坡的坡角大于岩层的倾角。若边坡岩体属石灰 岩、砂岩与粘土质页岩互层，并有地下水作用时容易引起斜 坡岩层发生大规模的顺层滑动。
1
3
2
隧道工程与褶皱的关系பைடு நூலகம்
23
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.4 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方法： 小型褶曲构造：观察出露地面的基岩露头； 大型褶曲构造：穿越法、追索法； 注意：褶皱构造的背向斜与地形的山谷不一样，背斜遭受 长期剥蚀，不但可以逐渐地被夷为平地，而且由于背斜轴 部的岩层遭受构造作用的强烈破坏，在外力作用下，甚至 可以发展成为谷地，故不能够完全以地形的起伏作为识别 褶曲构造的主要标志。
追 平行岩层走向进行观察。追索法便于查明褶曲延伸的方向及其构 索 造变化情况。当两翼岩层在平面上彼此平行展布时为水平褶曲； 当两翼岩层在转折端闭合或呈“S”形弯曲时，则为倾伏褶曲。 法
穿越法和追索法是野外观察和研究地质构造现象的一种基本方法 。一般以穿越法为主，追索法为辅。
26
岩层产状要素示意图
7
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1.1岩层产状
地质罗盘仪
8
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1.2岩层产状的测定及表示方法
倾向测量:将罗盘的短边紧贴岩层面,并将罗盘 的北端朝向岩层的倾斜方向,使水准泡居中,读 指北针所示的方位角,就是岩层的倾向。 倾角测量:将罗盘横着竖起来,使长边与岩层的 走向垂直,紧贴层面,待倾斜器上的水准泡居中 后,读悬锤所指的角度,就是岩层的倾角。
3.2 褶皱构造
——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。
褶 皱 构 造
褶皱构造是岩层产 生的塑性变形，地壳表 层广泛发育的基本构造 之一。
11
褶 皱 图
12
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.1褶 曲
核部 褶曲中心部分，位于褶曲中央最内部的一个岩层。图示ABC 所包围的内部岩层。
地质图上，岩层的产状用符号“350 ”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 所示均为实测方位），数字表示岩层的倾角。 岩层走向与倾向相差90°，野外测量岩层产状只记录 倾向和倾角。如上例岩层产状记录为：SW230°∠35°。 岩层走向为倾向加减90°。
10
第3章 地质构造及其对工程的影响
走向测量:使罗盘的长边紧贴岩层面,将罗盘放 平,使水准泡居中,读指北针所示的方位角,就 是岩层的走向。
9
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1.2岩层产状的测定及表示方法
岩层产状要素表达方法：
例题：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°。
2
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1水平构造和单斜构造
水平构造：一个地区出露的水平或近于水平的岩层称为水 平岩层，对应的构造称之为水平构造。
3
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1水平构造和单斜构造
4
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.1水平构造和单斜构造
单斜构造：某一地区内一套岩层的倾斜方向和倾角基本一致， 则称为单斜岩层。倾斜岩层在大范围内，常常是褶皱的一翼。
穹隆与构造盆地 斜为构造盆地；图(b左侧)。
17
伊拉克和伊朗交界附近的背斜山
18
美国怀俄明州的穹隆山
19
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.3褶皱构造
褶皱构造：由两个或两个以上褶曲构造组合而成的构 造，称为褶皱构造。
在褶皱构造强烈发育的地区，线形背斜与向斜相间排 列，以大体相同的走向平行延伸，有规律地组合成不同形 式的褶皱构造。 我国著名的山脉，如昆仑山、祁连山、秦岭等，都属 复杂褶皱构造。
20
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价 褶皱构造工程地质评价主要内容： （1）分析倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线 走向的关系。 （2）确定褶皱构造对于深路堑、挖方高边坡 及隧道工程等的不利影响。
21
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
16
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.2 褶曲的类型 线形褶曲 褶 曲 按 平 面 形 态 分 类 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)。 褶曲长宽比小于3：l的圆形背斜为穹隆、向
22
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
隧道工程
隧道从褶曲的翼部通过比较有利；但 如果中间有松软岩层或软弱构造面时，顺 倾向一侧的洞壁会出现明显的偏压现象， 可能导致支撑破坏，发生局部坍塌。 由于褶曲构造的轴部是岩层倾向发生 显著变化的地方；也是岩层受地应力作用 最集中的地方，在褶曲构造的轴部修建隧 道工程，容易遇到工程地质问题，产生隧 道塌顶和涌水现象。主要原因是由于岩层 破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地 下水的问题。 请在下图中选择一个合理 的隧道位置。
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。
平卧褶曲
15
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.2 褶曲的类型 水平褶曲
褶曲的枢纽水平展布，两翼 岩层平行延伸。
褶 曲 按 枢 纽 产 状 分 类
倾伏褶曲
褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合。当褶 曲的枢纽倾伏时，在平面上会看到，褶曲的一翼逐渐转 向另一翼，形成一条圆滑的曲线。
24
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
25
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
褶皱构造的野外观察
穿 越 法
沿选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。穿越法便于了解岩 层的产状、层序及其新老关系。如果路线所通过的地带岩层呈有 规律的重复出现，则可判定为褶曲构造。再根据岩层出露的层序 及其新老关系，判断为背斜或者向斜。进一步分析两翼岩层的产 状和两翼与轴面之间的关系，即可判断褶曲的形态类型。
轴
枢纽
13
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.2.2 褶曲的类型 背斜褶曲
两翼岩层以核部为中心向两侧倾斜，形态上是岩层向上弯曲 。背斜核部出露的岩层时代相对较老，翼部时代相对较新。
褶 曲 的 基 本 类 型
向斜褶曲
两翼岩层向核部倾斜，形态上是岩层向下弯曲的褶皱。向斜 核部岩层时代较新，翼部时代较老。相邻向斜和背斜共用一 个冀部。