工程地质第三章[1]

单斜构造
单斜（竖直）构造
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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。
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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 。
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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。
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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
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。
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
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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。
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。
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褶 皱 图
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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°。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
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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。
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。
轴
枢纽
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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。
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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。
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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
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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。
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隧道工程与褶皱的关系
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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。
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
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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。
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。
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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。
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3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
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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。
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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
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。
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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°。
岩层产状要素示意图
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3.1.1岩层产状
地质罗盘仪
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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。
穹隆与构造盆地 斜为构造盆地；图(b左侧)。
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伊拉克和伊朗交界附近的背斜山
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美国怀俄明州的穹隆山
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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。