3.3 断裂构造

工程地质学
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• 非构造裂隙
由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的 裂隙。 分类：风化裂隙 原生裂隙 卸荷裂隙 特点：分布凌乱、没有规律性
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2. 裂隙的工程地质评价 • 有利于开挖；
• 破坏了岩体的整体性，促进了风化速度，增 强了岩体的透水性，降低了强度和稳定性； • 当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向 与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑 边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。 • 在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影 响爆破作业的效果。
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5.断层的野外识别
识别依据： （1）改变原有地层的分布规律， （2）断层面及其相关部分形成各种伴生构造， （3）并形成与断层构造有关的地貌现象。
地貌特征：
断层崖 断层三角面地形； 沟谷或峡谷地形。 山脊错断、错开， 河谷跌水瀑布， 河谷方向发生突然转折等。
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地层特征：
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4. 标志层的错动 标志层
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5 . 断层角砾
断层角砾岩
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6. 擦痕和阶步
擦痕——断面上平行而密 集的沟纹； 镜面——断面上局部平滑 而光亮的面；
阶步——擦痕及镜面末端常 出现的“坎”。
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7．符号识别
在地质图上，断层一般用粗红线醒目地标示 出来，断层性质用相应符号表示。
张性断层角砾岩
砾石由石炭－二叠系灰岩组成，棱角状、大小不 一、无分选，泥砂质胶结
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断层崖
4．地貌、水文地质和植被上的标志
断层三角面
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东非大裂谷
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(2)串珠状的湖泊或洼地，泉水的带状分布，常表 明有大断带存在。
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(3)正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流 突然产生急转弯。〈断层两盘相对平移〉
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(4)植物也可作为参考，有时沿断层两侧因岩性不同， 而生长截然不同的植物群落，有时则在断层带上 生长着特殊的植物。
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(四) 断层两盘相对运动方向的判别
1. 根据两盘地层的新老关系 2. 褶曲核部地层宽度的变化 3. 根据牵引现象 4. 根据标志层的错动
5. 断层角砾
6. 擦痕和阶步
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(3) 平推断层(平移断层)
两盘发生相对水平位移，受水平扭应力。 特点： 倾角很大 断层面近于直立 断层线比较平直
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例 1：
8
7
4
3 2 1 1
正断层
5
4
3
2
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例 2：
8 7 4 3 2 1 3 4
50°
5
2
70°
45°
正断层
逆断层
平移断层
注：短齿为上盘运动方向
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(五) 确定断层形成的时期
利用不整合接触关系
利用断层与各类地质体的切割关系
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K
J
C
D S O O S D
P
C
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K J D S O m O g S D C C P
7. 符号
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1. 两盘地层的新老关系
走向断层 纵断层 上升盘出露老岩层
地层倒转
断层倾角＜岩层倾角 下降盘出露老岩层
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2. 褶曲核部地层厚度的变化
断层横切褶曲轴 背斜上升盘核部地层变宽；向斜上升盘核部地层变窄。
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３.根据牵引现象
牵引现象的弧形 突出弯曲方向指示本 盘运动方向。
岩层发生重复或缺失， 岩脉被错断， 岩层沿走向突然发生中断， 与不同性质的岩层突然接触等。
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断层的伴生构造现象： 岩层牵引弯曲 断层角砾、糜棱岩、断层泥 断层擦痕 泉水、温泉呈线状出露
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断层的野外鉴别与研究
各类标志： 构造上 地层上
断层的伴生现象
地貌、水文地质等
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1．构造上的标志（构造线不连续）
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3. 裂隙调查、统计和表示方法 调查方法：
调查裂隙时，应先在工点选择一具有代表性的 基岩露头，对一定面积内的裂隙，按表3-1所列内 容进行测量，同时要注意研究裂隙的成因和填充情 况。测量裂隙产状的方法和测量岩层产状的方法相 同。
裂隙野外测量记录表
裂隙产状 编号 1 走向 340° 倾向 160° 倾角 18° 长度 宽度 条数 22
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岩脉被切断，产生牵引现象
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2．地层上的标志 地层的重复或缺失。
褶曲 断层 对称式重复 顺次式重复
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断层性质 正断层 逆断层
走向断层造成的地层重复和缺失
断层倾斜与地层倾斜的关系
二者倾向相反
重复（A） 缺失（D） 下降盘出现新地层
二者倾向相同 断层倾角大于岩层倾角 缺失（B） 重复（E） 下降盘出现新地层 断层倾角小于岩层倾角 重复（C） 缺失（F） 上升盘出现新地层
表3-1
填充 情况 裂隙面 夹泥 裂隙成 因类型 扭性裂 隙
2
332°
152°
10°
15
裂隙面 夹泥
张性裂 隙
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统计方法： 统计裂隙，有各种不同的图式。裂隙玫瑰图就是 其中比较常用的一种。裂隙玫瑰图可以用裂隙走向编 制，也可以用裂隙倾向编制。其编制方法如下： （1） 裂隙走向玫瑰图 1） 在一任意半径的半圆上，画上刻度网。 2） 把所测得的裂隙按走向以每5°或每10°分组， 统计每一组内的裂隙数并算出其平均走向。 3） 自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂 隙平均走向的方位，射线的长度代表每组裂隙的条数。 4） 然后用折线把射线的端点连接起来，即得裂隙 走向玫瑰图。
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阶梯状断层
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地堑和地垒
地垒
地堑
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叠瓦式构造
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台 中 地 区 叠 瓦 断 层 带
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4.工程地质评价
（1） 强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、 风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性， 对工程建筑造成了各种不利的影响。 （2） 在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位 和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。 （3） 在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要注 意河谷地貌与断层构造的关系。 当路线与断层走向平行， 路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发 生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。
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评价方法：
发育程度的表示： 裂隙率：岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分 比。 裂隙频率：在长度上，每米通过的裂隙数量。 具体发育程度，不同的系统具有不同的评价方法， 书中所列为公路系统的评价方法。
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三、断层
岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了 显著的位移，称为断层。 1. 断层要素 断层面－两侧岩块发生相对位移的断裂面。 破碎带－规模大的断层往往沿着一个错动带发生， 在破碎带中常形成糜棱岩，断层角砾和断层泥等。 断层线－断层面与地面的交线。
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（2） 裂隙倾向玫瑰图
1） 先将测得的裂隙，按倾向以每5°或每10° 分组， 2） 统计每一组内裂隙的条数，并算出其平 均 倾向。 3） 用绘制走向玫瑰图的方法，在注有方位的 圆周上，根据平均倾向和裂隙的条数，定出各组相 应的点子。 4） 用折线将这些点子连接起来，即得裂隙倾 向玫瑰图。
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二、裂隙 又称为节理，是没有显著位移的小型断裂 构造。 1. 裂隙的类型 按成因：构造裂隙 非构造裂隙
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•构造裂隙：
是岩体受地应力作用，随岩体变形而产生的裂隙。 特点：成因上与相关构造有密切联系； 空间分布上有一定的规律性。 分类： 张性裂隙－张开较宽，断裂面粗糙，间距较大， 分布不匀，延伸不远。常出现在背斜和向斜的轴部。 扭（剪）性裂隙－平直闭合，分布较密，延伸 较远、深，裂隙面光滑，有擦痕。常出现在褶曲的翼 部和断层附近。
逆断层 冲断层
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2．按断层面产状与岩层产状的关系分为：
F1-走向断层；F2-倾向断层； F3-斜向断层
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3．按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类：
平行 垂直 纵断层； 横断层；
斜交
斜断层。
褶曲被横断层错断引起的效应
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逆断层
冲断层
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3.断层的组合
断层的分布不是孤立的, 某区域受力的作用,各构造 依一定的力学性质、以一定的方式有规律的组合在 一起。 组合形式：阶状断层 地崭 （凹陷地带） 地垒 （块状山地） 迭瓦式构造
断层两盘 相对动向
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3．断层的伴生现象
牵引弯曲、擦痕、摩擦镜面、滑动槽子等也是帮 助判断断层存在的标志。
冲断层断层面上的擦痕 平行的脊槽主要是方解石的生长纤维。 阶步与擦痕大致垂直，其陡坎倾向指示上盘上冲。
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正断层断裂带 由右向左破碎度增加，依次是构造透镜体带、 断层角砾岩、碎裂岩，最后是断层泥
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（4）在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无 断层存在，及其影响程度如何）以便根据不同情况，在设 计基础工程时采取相应的处理措施。 （5）在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。 由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入， 其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶坍落，影响施 工安全。 （6）当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层 破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只有个别段落受断层 影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施， 保证施工安全。特别当断层破碎带规模很大，或者穿越断 层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位置时，要 尽量设法避开。
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§3.3 断裂构造
主要内容:
断裂概念 裂隙(定义、类型、工程评价、调查统计方法）
断层（定义、断层要素、类型、野外识别等）
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一、断裂构造
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。 根据断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造 又分为裂隙和断层。
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(2) 逆断层
上盘上升,下盘下降, 一般受水平向强烈挤压力作 用而形成。 特点: 断层线的方向常与岩层走向或褶皱轴的走 向一致;断层面倾角陡缓都有;规模较大。 冲断层－断层面倾角大于45° 逆掩断层－断层面倾角介于25°～45°之间 辗掩断层－断层面倾角小于25° 逆掩断层和辗掩断层常是规模很大的区域性断层。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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上盘和下盘－断层面两侧发生相对位移的岩块， 称为断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称 为上盘；位于断层面下部的称为下盘。 断距－断层两盘沿断层面相对移动开的距离。
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2.断层的基本类型
根据两盘相对位移的情况: 正断层 逆断层 平移断层 (1) 正断层 上盘下降,下盘上升。一般受张拉力及重力作用。 特点:规模小 断层线平直 断层面较陡，常大于45°