第3章+地质构造[4]

断层发育地区修建隧道最为不利。当隧道轴线与 断层走向平行时，应尽量避开断层破碎带；而当隧道 轴线与断层走向垂直时，为避免和减少危害，应预先 考虑支护和加固措施。由于开挖隧道代价较高，为缩 短其长度，往往将隧道选择在山体比较狭窄的鞍部通 过。从地质角度考虑，这种部位往往是断层破碎带或 软弱岩层发育部位，岩体稳定性差，属地质条件不利 地段。此外，沿河各地段进行公路选线时也要特别注 意断层构造的关系。当线路与断层走向平行或交角较 小时，路基开挖易引起边坡发生坍塌，影响公路施工 和使用。选择桥址时要注意查明桥基部位有无断层存 在。
3.3 褶

皱

3.3.1 褶皱的概念 岩层在构造应力作用下发生一系列波状弯曲而未丧失 其连续性、完整性的构造，称为褶皱构造，简称褶皱。 褶皱构造中的一个弯曲，称为褶曲，褶曲是褶皱构造 的一个基本组成单位。（图3.8）。
褶皱中背斜1、3、5与向斜2、4、6共存 (a)水平岩层受力挤压；(b)岩层的弯曲一个接着一个
图3.7(a) 整合接触
2. 不整合接触 上、下相邻地层之间层序有间断，即先、后沉积的地层 之间缺失了一部分地层，这种地层接触关系称为不整合。 根据不整合面上、下地层的产状及其反映的地壳运动特 征，不整合可分为两种类型：即平行不整合(也称假整合) 和角度不整合。
图3.7(b) 假整合接触
角度不整合
时代对称出现的岩层
注意：背斜核部（轴部）为老岩层，两翼为新岩 层；向斜核部（轴部）为新岩层，两翼为老岩层。 在地面上是对称重复出现
地形倒置（并非绝对）
地形倒置（向斜成山
背斜成谷）
原因：褶皱形成后在长期的风化剥蚀等外动力作用下，背
斜轴部由于张裂隙发育、易剥蚀，并逐渐低凹成 谷；而向斜轴部岩石受挤压力，相对不易风化剥 蚀，而成山。
较老
较新 较老
向斜
向下弯曲
相向
较新
从中心至两翼由 新至老，呈对称 重复出现。
Fra Baidu bibliotek图3-8 褶曲基本形态 a) 剥蚀前 b) 剥蚀后
背斜
向斜
褶 皱 （ 美 国 加 利 福 尼 亚 ）
3.3.3
褶皱的野外识别
顺或逆着倾向方向，地层重复出现，倾角变化有规律 背斜：新 — 老 — 新 向斜：老 — 新 — 老
特殊产状 ：
水平岩层: 直立岩层: 倾角=0° 倾角=90° 倾向 — 倾向 — 走向 ∞ 走向 α°
岩层厚度： 两层面之间垂直距离。（并非地面露头任意两 点）。
3.2.2 地层接触关系（整合接触与不整合接触） 1. 整合接触 上、下相邻的新、老地层产状一致，且时代连续。 它是在构造运动处于持续下降的背景下发生连续沉积而 形成的。这种上、下地层的接触关系，称为整合接触(如 图3.7(a))。
按断裂面两侧岩层的相对位移，把断裂构造分为节理和 断层两种类型
3.4.1节理(裂隙）构造 岩体断裂后没有发生明显的相对位移的称为节理（裂
隙） 按形成原因分：构造节理和非构造节理
构造节理按力的作用特点分： 张节理：由张应力作用形成，如背斜和向斜构造轴部 受张拉形成的节理。特点裂口张开、面粗糙、延伸不远 剪（扭）节理：受剪应力或扭转作用形成，常出现在 褶曲的翼部和断层面附近。特点节理面闭合、走向稳定、 分布较密、延伸远、面光滑常有擦痕、常形成X状节理
3.2.1 岩层的产状 岩层的产状是指岩层在地壳中的空间位置，即空间展 布状态，它是研究地质构造的基础。岩层的产状常用走向、 倾向和倾角来确定，称为产状要素（图3.3）。
图3.3 岩层产状要素 AB—走向；OD—倾向线；OD’—倾向；α—倾角
产状的表示： 倾向 < 倾角
35°< 65°
（只要给定倾向、倾角两项可求知三要素）
图3.34 河南偃师五佛山断层形成的断层三角面 （据马杏垣等，1981）
3.4.4
断层的工程地质评价
作为不连续面的断层是影响岩体稳定 性的重要因素。一方面，断层的存在破坏 了岩体的完整性，特别是断层破碎带岩石 强度低、压缩性高，建于其上的建筑物由 于地基的较大沉陷而易开裂或倾斜。另一 方面，断层对地下水、风化作用等外力地 质作用往往起控制作用，可加速风化作用， 增强地下水的活动性，促使岩溶发育，在 施工过程中可能发生涌水事故。总之，断 层对工程建设十分不利，对建筑物的稳定 性产生不利影响
3.4.2 断
层
断层是指岩层或岩体在构造应力作用下破裂后，断裂 面两侧岩体有明显相对位移的断裂构造。 3.4.2.1 断层要素 断层的各个组成部分称为断层要素。断层要素包括断 层面、断层线、断层盘及断距等， 如图3.25所示。
ABDE－断层面； 1、2－断层盘， A-A’滑距
图3.25 断层要素
⑴ 断层面：被错开的两部分岩石沿之滑动的破裂面
图3.8 褶皱构造
3.3.2
褶曲的基本类型 根据褶皱形态和组成褶皱的地层，可以将褶皱分为两 种基本类型，即背斜和向斜（图3.9）。
图3.9 背斜和向斜
褶曲 形态
岩层 表现
两翼岩 层倾向
中心核 部岩层
两侧依次 出现岩层
风化剥蚀面 露头规律 从中心至两翼由 老至新，呈对称 重复出现。
背斜
向上凸起
相反
图3.1 水平岩层
图3.2 倾斜岩层
原始沉积物多是水平或近于水平的层状堆积物，后经固 结成岩作用形成了层状岩层。倾角小于5°的岩层称为水平 岩层 经过水平方向地壳运动作用后，岩层由水平状态变为倾 斜状态，称倾斜岩层，倾斜岩层往往是褶皱的一翼或断层的 一盘（图3.2），是不均匀抬升或沉降所致。
3.2 岩层的产状及地层接触关系
（2）逆断层：上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降 的断层称为逆断层。
（3）平移断层：在地壳水平剪切作用或不均匀的侧 向挤压作用下，使断层两盘沿断层面走向方向发生相对 水平位移的断层称为平移断层。

（4）顺层断层：是顺着层面、不整合面等先 存面滑动的断层。
3.4.3
断层存在的标志
1. 构造线和地质体的不连续
2. 褶皱对道路工程影响的工程地质评价
对于深路堑和高边坡来说，存在如下几种情况： (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，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。 (2) 不利情况：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。
(3) 最不利情况：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。

3.4
断裂构造
断裂构造：岩层在构造力作用下发生变形，最后引起岩层 的连续性遭受破坏。大大降低了岩体的力学性质，影响岩体 的工程性质，属不良地质构造
3.3.4
褶皱的工程地质评价
1.褶皱不同部位的工程地质评价
（1）褶皱核部的工程地质性质：褶皱的核部是岩层强烈 变形的部位，一般在背斜的顶部和向斜的底部发育有拉张 裂隙，这些裂隙把岩层切割成块状。在变形强烈时，沿褶 皱核部常用断层发生，造成岩石破碎或形成构造角砾岩带。 此外，地下水多聚积在向斜核部，背斜核部的裂隙也往往 是地下水富集和流动的通道。由于岩层构造变形和地下水 的影响，所以公路、隧道工程或桥梁工程在褶皱核部容易 遇到工程地质问题。 （2）褶皱翼部的工程地质性质：在褶皱两翼形成倾斜岩 层容易造成顺层滑动，特别是当岩层倾向与临空面坡向一 致，且岩层倾角小于坡角，或当岩层中有软弱夹层，如有 云母片岩、滑石片岩等软弱岩层存在时，应慎重对待。
节理对工程的影响
岩体中的节理，对岩体的强度和稳定性均有 不利的影响。岩体中存在节理，将岩层切割成块 体，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。节理间距越小，岩石破碎程度越高，岩体 承载力将明显降低。 当节理主要发育方向与线形工程路线走向平 行，倾向与边坡一致时，都容易发生崩塌等不良 地质现象。
图3.30 断层造成的不连续标志
2. 地层的重复与缺失
（a）岩层重复 （b）岩层缺失 （c）岩脉错断 图3.31 断层造成的岩层重复与缺失
注意：地层的重复为按顺序重复
3. 断层的伴生构造
（a）擦痕
（b）阶步
图3.33 断层带中的牵引褶皱及其指示的两盘滑动方向
4. 地貌及水文标志 ——断层崖、串珠状分布的湖泊、 洼地和带状分布的泉水
(2) 断层线：断层面与地面的交线称断层线。 (3) 断盘：断层面两侧相对移动的岩块称作断盘。上盘—位于 断层面上侧的断盘;下盘—位于断层面下侧的断盘;上升 盘—相对向上滑动的断盘;下降盘—相对向下滑动的断盘。 （4）断距
下盘
上盘
上升盘
下降盘
断层面
下降盘
上升盘
断层线
3.4.2.2
断层的类型
1. 断层的基本类型 根据断层两盘相对位移的情况，将断层分为正断 层、逆断层、平移断层及顺层断层四种基本类型。 （1）正断层：上盘沿断层面相对下降，下盘相对上 升的断层。
第三章
地质构造
3.1
地壳运动与地质构造
由地球内力作用所引起的使地壳改变形状或相 对位置的地质作用称为地壳运动，又称为构造运动。 按地壳运动的方向，可分为水平运动和垂直运 动。水平方向的地壳运动常使岩层受到挤压产生褶 皱，或使岩层拉张而破裂。垂直方向的地壳运动则 使地壳发生上升或下降。 地壳运动使地壳岩层发生变形和变位，形成的产物称 为地质构造。常见的地质构造有褶皱、断层和节理。 断层和节理又统称断裂构造。