工程地质 断裂构造

第四章
第七节 地质构造与工程的关系
第七节 地质构造与工程的关系
水平构造 成层构造 直立构造 倾斜构造 褶皱构造 向斜构造 节理 正断层 逆断层 平移断层 背斜构造
断裂构造
第四章
第七节 地质构造与工程的关系
一、层状构造与工程的关系
（一）与路基工程的关系 公路路基的主要工程地质问题是： 路基边坡稳定性和路基基底稳定性问题。 1.当岩层水平、直立或单斜层面（裂 隙面）背向路基时，对边坡稳定有利， 见图a、b、c；如夹有软弱岩层时，应 抹面护壁以防止风化。 2.单斜层面及裂隙面倾向路基，且结 构面的倾角大于10°，其走向又与路 线平行或交角较小时对边坡稳定不利； 如夹有软弱岩层时，则易形成边坡的 坍塌或滑动，见图d、e。
中国地震烈度表 （简要） Ⅰ度； Ⅱ度； Ⅲ度； 无感，仅仪器能记录到； 个别敏感的人在完全静止中有感； 室内少数人在静止中有感，悬挂物轻微摆动；
Ⅳ度；
Ⅴ度； Ⅵ度； Ⅶ度；
室内大多数人，室外少数人有感，悬挂物摆动，不稳器皿作响；
室外大多数人有感，家畜不宁，门窗作响，墙壁表面出现裂纹 人站立不稳，家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡； 房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水；
震中区—是地震破坏程度最 大的区域。 震域—地震在地面上波及的 地区。
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第五节
地震
二、地震的震级与烈度
地震能否使某一个地区建筑物受到破坏取决于地震能量 的大小和该建筑物区域距震中的远近。用震级和烈度两个指 标来反映地震能量大小和震动强烈程度。
（一）地震的震级（M）
地震震级是以地震过程中释放出来的能量总和来衡量的。
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第五节
地震
2.地震烈度表 为了表示地震的影响程度，必须有一个烈度评定标准， 即地震烈度表，它把宏观现象（人的感觉，器物反映、建 筑物及地表破坏程度等）和定量指标，按统一标准，把相 同或近似的情况划分在一起，来区别不同烈度的级别。
目前多数国家采用12度的烈度表，欧洲有些国家采用 10度的，日本采用8度的烈度表。
地震活动分布广 地震活动频度高 地震震源深度浅
2.地震的空间分布
台湾地震带 西南地震带 天山地震带 西北地震带 华北地震带 东南地震带 地震活动期 地震宁静期
3.地震的时间分布
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第六节
断层
第六节
断层
指岩体在构造应力的作用下发生断裂，且断 裂面两侧岩体有明显相对位移的构造现象，它是节 理的扩大和发展。
断层不仅对岩体的稳定性和渗透性、地震活动 和区域稳定有重大的影响，而且是地下水运动的良 好通道和汇聚的场所。在规模较大的断层附近或断 层发育地区，常赋存有丰富的地下水资源。
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第六节
断层
一、断层要素
断层面：两侧岩块发生相对位 移的断裂面。 断层线：断层面与地面的交线。
断盘：断层面两侧的岩块。 断距：断层两盘沿断层面移动开的距离。
主要内容
第五节
第六节
地震
断层
1.断层的要素； 2.断层的分类；
3.断层的组合形态；
4.断层的野外识别；
5.断层的形成年代；
第七节
地质构造与土木工程
教学目标
1.了解地震的相关知识；
2.断层的要素及主要类型的特征； 3.地质构造与土木工程的关系。
难
点
断层的形成年代
地
震
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地震
一、地震概述
1.地貌上的反映 上升盘的前缘可能形成陡峭的断层崖，如果经剥蚀，就 会形成断层三角面地形。另外，山脊错断、断开，河谷跌水 瀑布，河谷方向发生突然转折等，很可能均是断裂错动在地 貌上的反映。
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断层
a-断层崖剥蚀成冲沟；b-冲沟扩大，形成三角面；c-继续侵蚀，三角面消失
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第六节
断层
2.地层特征 若地层发生缺失或不对称的重复，岩脉被错断，或者 岩层沿一走向突然中断，与不同性质的岩层突然接触等。
蠕变型的活断层，当变形速率较大时，可能导致建筑地基 不均匀沉陷，使建筑物拉裂破坏。 突发型的活断层伴随地震产生的错动距离通常较长，多在 几十厘米至几百厘米之间，这种危害是无法抗拒的。因此
在工程建筑地区有突发型的活断层存在时，任何建筑原则
上都应避免跨越活断层以及与其有构造活动联系的分支断 层，应将建筑物选择在无断层穿过的位臵。
a b
水平、直立岩层
c
d
倾斜岩层
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第七节 地质构造与工程的关系
3.裂隙特别发育的陡坡地段，当有一
组或几组裂隙倾向路线时（图e），开 挖后常造成边坡崩塌、落石等病害。 在构造裂隙中的张性裂隙，对路堑边 坡也是极不稳定的因素。 4.断层破碎带的岩体松散，裂隙也很 发育，常是地下水活动的通道，加之 断层面倾向路基，所以当挖方边坡与 断层带平行时，极易产生滑坍（图f）。
1、地震概念
地震是岩石圈物质在地球内力作用下发生弹性应变，当 应变能超过岩石强度时，岩石就会发生破裂或沿原有破裂面 急速滑动，应变能以弹性波形式突然释放，使岩石圈剧烈震 动的地质现象。
震源—地下深处发生地震的地点。 震源深度—震源到地面上的垂直 距离。
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地震
震中—震源垂直投影在地面上的地点。 震中距—地面上受地震影响 的任何一点到震中的距离。
其特征是：断层上盘推移较远，与原地基岩不是一个整体， 属外来岩体，称为推覆体。
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断层
三、断层的组合形态 断层很少孤立出现，往往由一些正断层和逆断层 有规律地组合成一定形式，形成不同形式的断层带。 如阶梯状断层、地堑、地垒和叠瓦式构造。
地垒与地堑
迭瓦式构造
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断层
四、断层的野外识别
老
新
下盘
水平倾斜背斜、走向逆断层 下 盘 上 盘 水平向斜、横向正断层
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断层
六、断层的形成时代
确定断层的形成时代，主要利用断层与不整合面的关系 进行。
断层形成年代在二叠纪（P）与三叠纪（T）之间 断层的形成年代剖面示意图
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断层
七、活断层
1.概念
现今仍在活动或者近期有过活动，不久的将来还可能
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地震
三、地震的类型
浅源地震（0-70km）
1、按震源深度分
中源地震（70-300km） 深源地震（＞300km）
微震（＜2级，人感觉不到）
2、按震级与人的关系分
有感地震（2-5级） 破坏性地震（＞5级）
天然地震
3、按地震成因
人为地震
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地震
四、中国的地震分布
1.中国地震的活动特点
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断层
5.断层面：一般在剖面（断面上）直接观察，可见到相对 较平直的断层面，其上常常具有擦痕、阶步，有的被磨的 很光滑，有的面上附着硅质、铁质或碳酸盐矿物薄膜。
北京西山奥陶系石灰岩断层面上的擦痕与阶步
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断层
6.断层破碎带：常形成硅化破碎带、断层角砾岩或断层泥， 有的具有构造透镜体、糜棱岩及片理化现象。断层破碎带 在地表易被风化剥蚀（硅化破碎带除外），常形成负地形 （鞍部、沟谷）。
断层角砾岩
断层磨砾岩
构造透镜体
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断层
五、地质图上断层性质判定步骤：
1.判定断层位臵（依据地质界线不连续和地层不 对称重复、缺失或对顶）； 2.依据断层产状找出上、下盘； 3.依据断层线附近地层新老关系确定上、下盘运 动方向；
4.依据上下盘运动方向确定断层性质。
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断层
例如：
上盘
震中烈度： 震 级：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
Ⅹ
Ⅺ
ⅩⅡ 8.5
1.9 2.5 3.1 3.7 4.3 4.9 5.5 6.1 6.7 7.3 7.9
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地震
3.基本烈度 基本烈度是指某一地区在以后一定期限内（50～100年） 可能遭遇的地震最大烈度。是中长期地震预报在防震、抗 震上的具体估量。 4.设计烈度 以基本烈度为基础，根据地质、地形及建筑物的重要性 按抗震设计规范作适当调整的烈度。 5.场地烈度 场地烈度是建筑物场地地质构造、地形、地貌和地层结 构等工程地质条件对建筑物震害的影响产生的烈度。
活动的断层。
“近期”有不同的标准，有的行业规范定为晚更新世
（约12万年）以来。国家标准《岩土工程勘察规范》中规定 全新世以来有过地震活动或正在活动、或将来可能继续活动
的断裂叫做全新活动断裂。
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断层
2.活断层对工程建筑的影响
活断层对工程的危害主要是活断层的地面错动和活断层快
速滑动引起地震两方面。
3.震级与能量
由于地震是地壳能量的释放，震级越高，释放能量越大， 积累的时间也越长。 美国旧金山及其周围地区，平均一个世纪才可能发生一 次强烈的地震。
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地震
（二）地震的烈度（Ⅰ）
1、地震烈度及其影响因素
地震的烈度是指地面以及各类建筑物的破坏程度。
地震的烈度的大小与震级、震源深度、震中距、地震波 的传播介质及地质构造条件有关。（1）震级高，烈度大； （2）震源深度小，烈度大；（3）震中距近，烈度大；震中 烈度最大。 对浅源地震震中烈度（I）与震级的关系可用经验公式表示： M = 0.58I + 1.5 一次地震，震级只能有一个；而烈度可以有若干个。震中 烈度最大，向外呈椭圆形缩减，长轴方向一般平行于构造。
走向断层造成地层重复（a、c、e）与缺失（d、b、f）
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断层
3.断层的伴生构造 断层的伴生构造是断层在发生、发展过程中遗留下来的 痕迹。常见的有牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断 层檫痕。
岩层的牵引弯曲现象
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第六节
断层
4.水系 河流遇断层面而急剧改向，甚至发生河谷错断现象。 湖泊、洼地呈串珠状排列，往往意味着大断裂的存在；温 泉和冷泉呈带状分布往往也断层存在的标志；线状分布小 型侵入体。
e
f
节理发育的倾斜岩层
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第七节 地质构造与工程的关系
滑石片岩
泥质页岩
泉及地下水
覆盖层与基岩接触
路堑边坡不稳定情况示意图
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第七节 地质构造与工程的关系
（二）与桥基工程的关系
桥墩台地基稳定性和冲刷问题是桥梁工程的主要工程地质 问题。 桥基的稳定性与岩层产状、 软弱结构面等都有直接关系。 当岩层产状倾向下游，其中又 带有软弱夹层时，会因水的冲 蚀作用而影响基础的稳定性， 如果软弱夹层较厚，会使基础 产生差异沉降导致墩身歪斜或 倾覆。
1.里氏震级
李希特给出（C.F.Richter）1935年的震级的原始定义：
震级是指距震中100km的标准地震仪所记录的以微米表 示的最大振幅（A）的对数值，其表达式： ML = LogA
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第五节
地震
2.面波震级
目前，震级多以面波震级为标准，用MS表示。Ⅰ级地震 的能量相当于2×106J，每增大一级，能量约增大30倍。一个 7级地震释放的能量相当于30个20000t级的原子弹。
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断层
3.平推断层：其断层面倾角很 陡，常近于直立，断层线平直 延伸远，断层面上常有近于水 平的擦痕。 断层特征： a.产状较陡，常近于直立。b.断 层面一般平直光滑，常具水平擦 痕。c.破碎带中有剪裂破碎岩石， 常被碾磨成粉状物质，称为断层 泥。
水平错动
平推断层
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第六节
断层
4、推覆构造——断层面倾角十分低缓（一般小于30°）， 相对推移距离很大的低角度逆断层。
Ⅷ度；
Ⅸ度； Ⅹ度； Ⅺ度； ⅩⅡ度；
房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂；
房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲； 房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸； 房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化； 一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭。 震级与烈度统计对应关系
上盘下降
正断层
第四章
第六节
断层
2.逆断层：逆断层是由于岩体 受到水平方向强烈挤压力的作 用，使上盘沿断层面向上错动 而成。断层线的方向常与岩层 走向或褶皱轴的方向近于一致， 和压应力作用的方向垂直。逆 断层的倾角变化很大。
逆断层
断层特征：a.是由挤压作用产生 上盘上升 的，断层面呈舒缓波状，断层擦 痕较发育。b.断层破碎带中角砾 岩常被压扁，棱角不明显。c.断 层面倾角大小不等，＞45°为高角度逆断层，＜45°为低角度 逆断层, ＜25°的称辗掩断层。 。
断层面
断层线
第四章
第六节
断层
断层面产状
第四章
第六节
断层
标志层
电影2012中正在裂开的断层
第四章
第六节
断层
二、断层的基本分类
断层的三种基本形式
Baidu Nhomakorabea
第四章
第六节
断层
1.正断层：正断层一般是由 于岩体受到水平张力及重力 作用，使上盘沿断层面向下 错动而成。其断层线较平直， 断层面倾角较陡，一般大于 45°。 断层特征： a.由于受水平张力作用， 断层面较粗糙，擦痕一般不 太发育，产状较陡； b.其破碎带中常形成棱角 明显的断层角砾岩。
桥基不稳定示意图
当两种不同岩层接触，其接触面较陡时，会造成桥基不稳， 因为接触面一般多是软弱结构面，故最好是将桥基设计在单一 岩层之上。