第三章 地质构造
构造地质学——地质构造分析的力学基础
第三章地质构造分析的力学基础一、力和体力1、力：物体相互间的一种机械作用2、接触力：物体与物体间的作用力3、面力：作用在物体表面的接触力4、应力集中：接触面积与物体边界面积比量级很小时，即集中5、体力：非接触力作用在物体内部每一支点上时，为体力二、外力和内力1、外力：外界物体向研究物体施加的作用力2、内力：外力作用引起的物体内部各点之间的相互作用力三、应力、正应力、剪应力1、应力：在外力作用下，物体内任一截面单位面积上的受力大小2、正应力：垂直截面的应力，以σ表示3、剪应力：平行截面的应力，以τ表示四、主应力、主方向、主平面1、主应力：某一截面上只有正应力，没有剪应力时的正应力2、主方向：主应力的方向3、主平面：垂直于主应力的平面五、应力椭球体和应变椭球体1、应力椭球体：σ1—最大压（最小拉）应力轴；σ2—中间应力轴；σ3—最小压（最小拉）应力轴故：σ1＞σ2＞σ32、应变椭球体：A(X)—最大应变轴；B(Y)—中间应变轴；C(Z)—最小应变轴六、应力分析简介1、常见的应力状态：单轴应力状态：一个主应力不为零，其余两个均为零双轴应力状态：一个主应力为零，其余两个均不为零三轴应力状态：三个主应力均不为零，且σ1＞σ2＞σ32、二维应力状态分析（平面应力状态分析）若：有两轴主应力（σ1，σ2 ）作用在斜截面（AB ）上，且σ1＞σ2，σ3 = 0；分析斜面（AB 面）上的应力状态。
规定：α—AB法线与σ1的夹角，AB线—AB 面的截线，单位长度（=1）∵AB = 1，∴OA = sin α, OB = cos α又∵σ= P / A , P = σA∴在OA 面上的正应力P2 = σ2 OA = σ2 sin α,在OB 面上的正应力P1 = σ1 OB = σ1 cos α（1）在垂直AB面上的力：为P1 和P2 的分力之和：即：Pn = P1n + P2n = P1 cosα+ P2 sinαAB面上的正应力：σα= P1 cosα+ P2 sinα= σ1 cosαcosα+ σ2 sinαsinα= σ1 cos 2 α+ σ2 sin 2ασ1 + σ2 σ1 - σ2= ————+ ————cos 2α（1）2 2（2）在平行AB面上的力：Pt = P1 sinα+ P2 cosαAB面上的剪应力：τα= σ1 cosαsinα+ σ2 sinαcosασ1 - σ2= ————sin2α（2）2讨论：由（1）：当α= 0 时，cos 2α= 1；σα= σ1 （最大）；σ2 不起作用说明：垂直该面的应力对该面作用最大平行该面的应力对该面无作用由（2）：当α= 0 时，τα= 0当α= 90°时，τα= 0 （2 α= 180 °）当α= 45°时，τα达最大值（2 α= 90 °）σ1 - σ2即：τα= ————2说明：与主应力呈45 °的面上剪应力最大，易产生剪切面。
工程地质 第3章 地质构造及其对工程的影响3.1-3.5
3.2.1.2倾斜岩层
根据上述表现规则（“V”字形法则 ），在阅读地质图时则可反演推断 岩层空间展布与地面斜坡的组合关 系（岩层倾向与地面坡向关系）
“弯反则相同” “弯同曲大也相同” “弯同曲小则不同”
如右图所示，K及T岩层分界面的露 头线与地形等高线呈相同方向弯曲 ，且露头线的弯曲度小于等高线的 弯曲度，根据“弯同曲小则不同” ，则可以推断岩层倾向与地面坡向 相反。
3.4.2.4断层的工程地质评价
破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水的活动及岩溶 发育。
降低地基岩体强度 造成地基及场地稳定性问题 地基变形影响 施工中的问题坍塌和涌水 断层地震
3.5 识读地质图
地质图
是将自然界的各种地质现象，如地层、地质构造等，用规 定的符号，按一定的比例缩小并投影绘制在平面上的一种 图件。
3.3.4褶皱构造对工程的影响
褶皱翼部的工程地质评价
单斜构造中倾斜岩层引起的顺层滑坡问题
岩层产状与坡向的关系 (1)反向坡（逆向坡） (2)顺向坡
倾角小于坡角 倾角大于坡角
稳定
不稳定
稳定
3.3.4褶皱构造对工程的影响
褶曲不同部位对工程的影响
3.3.4褶皱构造对工程的影响
隧道垂直穿过褶皱地层走向时
裂隙玫瑰图
（a）裂隙走向玫瑰图；（b）裂隙倾向玫瑰图
3.4.1.4裂隙的工程地质评价
岩层中裂隙，有利开挖，但岩体的强度和稳定性都有不利的影 响。
裂隙发育方向的评价：找出裂隙发育的主要方向； 裂隙发育程度的评价：定量指标主要是裂隙间距、裂隙密
度、裂隙率及完整系数等； 裂隙性质的评价：性质包括裂隙的延伸长度、贯通情况、
河北工程大学土木工程学院工程地质第三章地质构造及其对工程的影响
3 2
1
岩层层面
褶皱部位选线
（四）断裂构造
1.定义：构成地壳的岩石受地应力作用后变形，当变形达到 一定程度，岩石的连续性和完整性遭到破坏，产生各种 大小不同的错断裂缝，称为断裂构造。
裂隙(节理)：岩层沿断裂面没有明显的位移，称为裂 2. 隙或节理； 类 型 断层：岩层沿破裂面（一个或一组）两侧发生了明显位移
平行不整合 不整合面上、下地层产状基本一致，地质 年代有缺失，新地层之下常有底砾岩；说明老地层沉积 后有明显的均衡抬升，遭受剥蚀后又均衡下降，接受新 的地层沉积。
角度不整合 不整合面上、下地层产状不一致，有缺失， 新地层之下常有底砾岩；说明老地层形成后构造运动强 烈，形成断层、褶皱等构造，长期遭受外力剥蚀，而后 下降接受新的地层沉积
世期 统阶
岩石地层单位：具有明显的岩石类型和可识别的物理界线的 岩石体
岩石地层单位
群
组段
二、地质年代的表示方法
相对地质年代：由该岩石地层单位与相邻已知岩石地 层单位的相对层位关系来决定。只知先后，不知具体 的时间。
绝对地质年代：由该岩石地层单位距今多少年以前来 表示，通过地层中所含放射性元素的衰变测定。
水平岩层 倾角=0° 倾向 —
走向 ∞
直立岩层 倾角=90° 倾向 — 走向 α°
五、地质构造类型 （一）水平构造
沉积岩在形成的原始产状大多都是水平的，先沉积的老
岩层在下，后沉积的新岩层在上； 地质构造中所讲的水平
构造是经构造运动轻微的地区，岩层遭受构造应力作用，但
变形、变位不大，倾角小于5度这一部分倾斜的构造。
规
模
逆掩断层——倾角介于25 ° ～45°
很 大
的
碾掩断层——倾角小于25 °
工程地质课件第3章地层构造详解
中生代（ 2.5－0.7亿年前）
中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩 纪三个时期，三叶虫、腕足、笔石、 四射珊瑚等大量无脊椎动物都灭绝， 产生了以恐龙为代表的爬行类动物， 并繁盛直到衰亡。陆生植物苏铁、银 杏、松柏等棵子植物占了统治地位。 大陆面积进一步增大，各大陆的雏形
K
T T
三、地质年代表
▪ （一）地质年代的划分 ▪ 1、地质历史时期的时间单位划分：
宙、代、纪、世、期
▪ 2、地质历史时期的地层单位划分： 宇、界、系、统、阶
▪ （二）地质年代表
各地质历史时期的主要特征
前寒武纪（42－6亿年前）
38亿年前，海洋中开始有了生命的活动。 从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻。
岩层倾角小于50的岩层称为水平 岩层，又称水平构造。
沉积岩层形成时的原始产出状态 大多数是水平或近于水平。如果经受 地壳运动的影响，改变了原始形成时 的位置，但仍保持水平产状的一套水 平岩层组成的构造，称为水平构造 。
水平岩层形成的地貌－平顶山
（二）倾斜岩层
岩层面与水平面有一定夹角的岩层。 它是构造挤压或大范围内均匀抬升、下 降使岩层向某个方向倾斜而成的。
角度不整合 不整合面
（2）岩浆岩间的接触关系：穿插接触。 脉体被切割者比切割者老。
由老到新：1、2、3
（3）沉积岩与岩浆岩间的接触关系： 1）侵入接触又称热接触，是由炽热的 岩浆侵入围岩后，冷凝成岩浆体而形 成的一种接触关系。
O
2）沉积接触又称冷接触，是岩浆在地下冷 凝成岩，经地壳上升，并遭受风化剥蚀而出 露地表后，其上在地壳下降时又沉积了新的 岩层所形成的一种接触关系 。
地 球 生 物 的 演 化
化石：化石是存留在岩石中的古 生物遗体或遗迹。 化石化作用是
工程地质(课件)第三章地质构造全篇
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
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第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike)：岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle)：岩层层 面与水平面的最大锐角。
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产状三要素(elements of attitude)
表示方法 ： 岩层产状一般用方位角表
示，通常格式是： 走向南西200°，倾角南东
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我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
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中国地势分布示意图
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大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
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岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
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变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
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2. 岩浆岩与围岩接触关系
完整版第3章地质构造及对工程影响
第 3 章地质结构及对工程的影响地壳运动：指因为地球内动力而惹起的地壳变形和变位。
包含：起落运动：指垂直地表的运动（沿地球半径方向的上涨或降落运动）。
水平运动：指平行于地表的运动（沿地球切线方向或沿水平方向的结构运动）。
地壳运动的结果：致使地壳岩石产生变形和变位，并形成各样地质结构( 结构改动在岩层和岩体中遗留下来的各样结构踪迹）。
第一节水平结构和单斜结构一、观点堆积岩层形成时的原始产出状态 ( 即产状 ) 大部分是水平或近于水平。
假如经受地壳运动（垂直抬升）的影响，改变了原始形成时的地点，但仍保持水平产状的一套水平岩层构成的结构，称为水平结构。
岩层受结构运动的影响，不单改变了岩层形成时的地点，并且改变了原有的水平状态，使岩层面向同一方向倾斜，并与水平面拥有必定的交角，便形成了单斜结构。
常常是构成其余结构 ( 褶曲一翼，断层一盘等 ) 的一部分。
二、岩层产状岩层的产状常用岩层的走向、偏向、倾角来确立，这三者称为产状因素。
在野外产状因素直接用地质罗盘进行丈量。
走向岩层面与水平面的交线，称走向线走向线两头所指的方向称走向产偏向垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称状要倾斜线。
其在水平面上的投影线所指方向，称素为偏向倾角倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角第二章褶皱结构褶皱指构成地壳的岩层，受结构应力的激烈作用，使岩层形成一系列波状曲折而未丧失其连续性的结构。
岩层的连续性整性末遇到损坏，是岩石塑性变形的表现。
褶皱结构的基本种类一、褶曲：褶皱结构中的一个曲折核：褶皱中心部分的地层褶翼：核部双侧对称出露的地层曲的轴面：指大概均分褶皱的一个设想面要素轴线：轴面与地面的交线枢纽：轴面与层面的交线枢纽在空间上的产出状态：枢纽水平、枢纽倾斜二、褶曲的种类1、褶曲的基本形态是背斜和向斜。
背斜指岩层向上拱弯，形成中心部位岩层的时代老，外侧岩层时代新的褶皱。
向斜指岩层向下凹曲，形成中心部位岩层的时代新，外侧岩层时代老的褶皱。
第三章 地质构造
1）剪节理 ，是岩层受剪应力产生的裂隙。
2）张节理， 岩层在地壳运动过程中受张拉应力作 用产生的节理称张节理。
3）压性节理， 压性节理是岩层受到强大的挤压作 用时所形成的节理。
（2）广义节理
除构造裂隙以外，岩体的原生裂隙和风化裂隙以 及其它次生裂隙也常被称为节理或称为非构造节 理。
图3-13节理组合形成危岩
(6)板块构造说:1968年，由海底扩张说引申、发 展起来的板块构造说认为，地球表层由大小不等 的岩石圈板块拼合而成。这些板块"飘浮"在地幔 的粘性层上，每一个板块能独立运动，并在运动 中相互挤压、摩擦、碰撞。地幔物质对流是大板 块运动的主要驱动力，大板块的运动引起中、小 板块活动，地球的旋转极和旋转角速度对板块运 动也有制约作用。
图3-2 岩层产状要素 AB为层面走向 DC为倾向 a为层面倾角
3.岩层产状的测量 在野外的岩石露头上用地质罗盘直接测量(见图33)。所测量的层面应具有代表性。 （1）测走向。 （2）测倾向。 （3）测倾角。
图3-3 岩层产状测量图示
4.岩层产状的表达形式 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°由 于岩层的走向与倾向相差90°，所以在野外测量岩层 的产状时，往往只记录倾向和倾角。如上述岩层的 产状，可记录为SW230°∠35°或230°∠35°形式。如 需知道岩层的走向时，只需将倾向加减90°即可。
华蓥山断裂
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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。 断裂构造可分为节理和断层两类。 3.4.1节理 （1）狭义的节理—构造裂隙（图3-13） 岩层或岩体中分布着具有一定方向受构造应力作 用发生的裂隙，但裂隙两侧的岩块又没有显著的 位移，这些断裂构造称构造裂隙或构造节理，按 形成节理的作用力特征可将节理分为以下3种：
构造地质学——地质构造分析的力学基础
结论: 在距主应力面45°的截面
上(即a=45°的截面上), 正应 力等于主应力的一半。剪应力 值也等于主应力的一半，并且 最大。在两垂直的截面 （ α=45° 和α=-45° ）上剪 应力互等, 剪切方向相反。
结论: 在平行于单轴作用力的截
面上,既无正应力, 也无剪应力
一、 应力分析
(s1 - s2) cos2a /2 （7）
t= (s1 - s2) sin2a/2
（8）
一、 应力分析
结论: 在两个互相垂直的截面上的主应力之和为一常量, 且等 于二主应力之和 两个互相垂直的截面上的剪应力值大小相等, 剪切 方向相反, 这一关系称为剪应力互等定律 在与外力垂直的截面上, 存在最大主应力s1 , 剪应 力为零, 即没有剪应力 在与外力平行的截面上, 存在最小主应力s2, 剪应 力为零 在与外力呈45°的截面上, 正应力为二主应力之和 的一半, 剪应力为最大
1
3 2
一、 应力分析
（一）有关力的一些概念
1. 外力: 对于一个物体来说，另一个物体施加于这个物体的的 力称为外力。两种类型:
面力: 通过接触面作用于物体的力 体力: 物体内每一个质点都受到的力, 它不通过接触, 而 是相隔一定的距离相互作用, 如太空星球之间的吸引力, 物体 的重力等。 2. 内力: 物体内部各部分之间的相互作用力叫内力。两种类型: 固有内力: 一物体未受外力作用时, 其内部质点之间存在 的相互作用力, 这种相互作用力使各质点处于相对平衡状态, 从而使物体保持一定的形状, 这种力称为物体的固有内力. 附加内力: 物体受到外力作用时, 其内部各质点的相对位 置发生了变化, 它们之间的相互作用力也发生了变化, 这种物 体内部内力的改变量称为附加内力
第三章地质构造分析的力学基础
第三章地质构造分析的力学基础地质构造是指地球表面上的各种地貌和地质现象，包括山脉、峡谷、断层、盆地等。
地质构造的形成与地球内部的力学作用密切相关，力学是研究物体运动和变形的学科，而地质构造的形成也是地球的运动和变形的结果。
因此，地质构造分析的力学基础对于地质学研究具有重要意义。
地质构造分析的力学基础主要包括地壳力学、板块构造理论和断裂力学。
地壳力学研究地球外强大的应力、应变和物质的变形行为，它是地球科学研究的重要组成部分。
板块构造理论认为地球上的岩石圈被划分为数十个板块，各个板块之间以不同的速度运动，并在板块边界产生各种地质构造。
断裂力学研究地壳中各种断裂的形成和演化，以及断层对地壳的作用。
板块构造理论是地理学和地球物理学的一项重要理论成果。
它认为地球上的岩石圈分为数十个板块，这些板块以不同的速度相对运动，产生了各种地质构造。
板块边界是地壳和上层岩石圈的相对运动相互作用的地方，是地震、火山等地质灾害的主要发生地点。
板块构造理论的提出和发展，对于地壳演化的研究具有重要意义，也为我们认识地球的内部运动提供了重要的依据。
断裂力学是研究地壳中各种断裂的形成和演化规律的学科。
断裂是地壳中岩石断裂的带状区域，主要由岩石受到应力作用而发生的断裂破裂引起。
断裂破裂是地壳形变的重要表现形式，它不仅能改变地壳的形态和构造，还能引起地震的发生。
断裂力学的研究对于地质构造的形成和演化有着重要的理论价值和实际应用价值。
综上所述，地质构造分析的力学基础对于地球科学的研究和地质学的发展具有重要意义。
地质构造的形成与地球内部的力学作用密不可分，地壳力学、板块构造理论和断裂力学是研究地质构造分析的重要理论和方法。
通过对地质构造的力学基础的研究，我们可以更好地认识地球的内部运动和地质构造的形成和演化，对于预测和防治地质灾害、勘探矿产资源等具有重要的指导意义。
因此，加强地质构造的力学基础研究，对于地球科学的发展和地质学的进步具有重要意义。
地球科学概论第三章 地球构造
由水平运动造成的构造形迹，大多数比较清楚。 由水平运动造成的构造形迹，大多数比较清楚。 强烈的挤压总是和紧密的褶皱、 强烈的挤压总是和紧密的褶皱、逆掩断层以及断层 面呈波状的辗掩断层相联系。 面呈波状的辗掩断层相联系。 由于褶皱、辗掩而使地壳缩短变形、甚至重复。 由于褶皱、辗掩而使地壳缩短变形、甚至重复。 当重复地层遭受长期风化后， 当重复地层遭受长期风化后，有时会形成飞来峰或 构造窗。 构造窗。
地球内部的主要物理性质
地震波： 地震波： 纵波—质点振动方向与传播方向相同， 纵波—质点振动方向与传播方向相同，速度 任何物质均可通过，又称P 快，任何物质均可通过，又称P波； 横波—质点振动方向与传播方向垂直， 横波—质点振动方向与传播方向垂直，速度 不能通过液态介质，又称S 慢，不能通过液态介质，又称S波； 33km处 波的速度突然增加； 33km处，P波、S波的速度突然增加； 2885km处 的速度下降 下降， 波降至0 2885km处，P波、 S波的速度下降，S波降至0； 5155km处，S波从0变为3.46km/s。 5155km处 波从0变为3.46km/s。 3.46km/s
上部为固态（33~60km）； 上部为固态（33~60km）； 上地幔上部固态与地壳组成岩石圈） （上地幔上部固态与地壳组成岩石圈） 中部为部分熔融状态（60~250km，岩浆发源地） 中部为部分熔融状态（60~250km，岩浆发源地） 中部低速层（部分熔融状态）为软流圈） （中部低速层（部分熔融状态）为软流圈） 下部为固态（250~650km）。 下部为固态（250~650km）。
在大陆内部， 在大陆内部，垂直 运动可以通过大地水准 测量来发现。 测量来发现。 在海边可以利用各 种标志来验证。 种标志来验证。 如 意大利那不勒斯湾 海岸波簇里奥城神庙前 的三根大理石柱， 的三根大理石柱，就因 地壳的升降一渡没入海 中，人们就根据海生动 物在柱上的钻孔痕迹来 判断地壳升降的幅度。 判断地壳升降的幅度。
工程地质学-第三章地质构造
✓ 地球发展的时间段叫地质年代。 地质年代单位：代、纪、世、期、 时(从大到
小)
✓ 地层单位：一定地质时期所形成的地层的总 体的名称。 地层单位：界、系、统、阶、 群(从大到小)
地层单位
A台易产生 顺层滑动
B台位于断层 带上
C台较为有利
5、断层的识别
地层界限不连续或岩层中断
岩层不对称重复或缺失
断层破碎带及构造岩 牵引构造及伴生节理
擦痕
地貌标志
【增加内容】
活断层
活断层：第四纪以来仍
在活动的断层。
注：2002年《岩土工 程勘察规范》指全新地 质时期（1～1.1万年） 以来活动着的断层，且 在今后100年可能继续 活动。
水平构造和单斜构造
水平构造
单斜构造
3.3 褶皱构造
组成地壳的岩层，受构造运动的强烈作 用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失 连续性的构造叫-。是地壳表层广泛发育的 基本构造之一。昆仑山、祁连山、泰岭都 是复杂的褶皱构造山脉。
褶皱构造 (fold)
(a)
(b)
(c)
图 4-5 褶曲的力学成因 (a)水平挤压力；(b)垂直作用力；(c)力偶作用
2、裂隙发育程度分级
表3—3 裂隙发育程度分级
裂隙发育程度等级 基本特征
附注
不发育
裂隙1-2组，规则，构造型， 对基础工程无间距1米以上，多为Fra bibliotek闭裂 影响，对岩体
隙，少有充填物，岩体被切 稳定性影响不
割成巨块状
大
较发育
裂隙2-3组，较规则，以构 对基础工程无
工程地质学基础 第三章 地质构造、地史学及地质图.
3） 褶曲的类型
褶曲的基本类型有两类：背斜和向斜（读图）
背斜：岩层向上拱起的弯曲构造，称为背斜。
向斜：岩层向下凹的弯曲构造，称为向斜。
背斜的特点是：
A 两翼产状倾向相背 B 核部岩层老、翼部岩层新 C 由核部向两侧岩层对称重复出现
向斜的特点是：
A 两翼产状倾向相向 B 核部岩层新、翼部岩层老 C 由核部向两侧岩层对称重复出现
工程地质学基础
史付生
课程基本内容
1 绪论（1） 2 矿物与岩石（7+8） 3 地质构造、地史学及地质图（8） 4 水的地质作用、土体的形成与特征、地貌学基 本概念（6） 5 岩、土体工程性质（6） 6 常见地质灾害（3） 7 工程地质勘察（1）
3 地质构造、地史学及地质图
3·1 构造运动的概念 3·2 地质构造的概念及地质构造类型 3·3 地史学基本知识 3·4 地质图
根据褶皱的对称性分类：
对称褶皱：褶皱的轴面与水平面垂直，或与褶皱包络面垂直，而 且两翼的长度也基本相等。 不对称褶皱：褶皱的轴面与水平面斜交，或与该褶皱的包络面斜交，而 且两翼不等长
根据翼间角大小分类：
平缓褶皱：翼间角小于180°，大于120°。 开阔褶皱：翼间角小于120°，大于70°。 闭合褶皱：翼间角小于70°，大于30°。 紧闭褶皱：翼间角小于30°。
则取与南北方向平行的边与层面贴触，并使罗盘放水平(水准气 泡居中)，此时罗盘长边(或S—N)与岩层的交线即为走向线，磁 针(无论南针或北针)所指的度数即为所求的走向。
2)测量倾向：把罗盘的N极指向岩层层面的倾斜方向，同时 使罗盘的短边(或与东西方向平行的边)与层面贴触，气泡居中， 罗盘放水平，此时北针所指的度数即为所求的倾向。
(1)测量方向 用罗盘测量任一目标的方向时，永远以00(即N方 向)对准目标，使水准气泡居中，然后读磁针北端所指方位刻度盘上 的数字，即为所测目标的方位角。记录时除记方位角值外，还要冠 以所处象限名称，如SW230°，其中230°是方位角，SW是象限称呼。
3第三章 地质构造及岩体工程性质
地堑和地垒
地堑：由两条走向大致平行而性质相同的Ft 组合形成的中间断块下降，两侧上升的构造。 地垒：中间块上升，两侧下降的构造。
叠瓦式构造
由一系列平行或近于平行的、倾角相似的 逆断层组合，形成迭瓦式构造。
叠冲(瓦)式逆掩断层
由若干条产状基本一致的逆掩断层组成，各条断层的上 盘依次向同一方向向上逆冲，平面上构成叠瓦式(状)。
断距
正断层：上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断
层。其断层面倾角较陡，一般在45°以上。正断层是 由于岩体受到张力及重力作用，使上盘沿断层面向下
错动形成的；
下盘上升
上盘下降
按相对位移 方向划分的断 层类型
逆断层：上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。逆断层一般是
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。 断层面从陡倾角至缓倾角都有。其中断层面倾角大于450的称为逆冲断层；介 于250～450之间的称为逆掩断层；小于250的称为碾掩断层(又叫碾掩构造或 推复构造)。逆掩断层和碾掩断层常是规模很大的区域性断层；
①相对地质年代的确定
地层层位法：同一地质时代在一定地质环境形成
的沉积地层具有相同的特征。未经受剧烈构造运动 的岩层上老下新。
古生物法：根据生物化石确定地层的年代。生物
进化由简单到复杂，不同时代具有不同的生物群， 灭绝的生物不会重复出现。不同地质时代形成的岩 层含有不同类型的化石及其组合，相同时期相同环 境形成的岩层具有相同的化石。
或
仅用于地质平面图
(箭头)岩层岩层倒转后的倾向
3. 水平构造
岩层产状近于水平（<5度）
工程地质 第3章 地质构造
等高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平行或重合。
水平岩层具有以下特征 (3) 水平岩层顶面与底面的高程差就是岩层的厚度。 (4) 水平岩层的露头宽度(即岩层顶层和底面地层界 线间的水平距离)与地面坡度、岩层厚度有关。
a—露头宽度
h—岩层厚度
水平岩层的露头宽度
(a) 立体图
(b) 平面图
倾斜岩层:岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老岩层， 层面与水平有一交角的岩层。
倾斜岩层地层界线的分布特征 “V”字形法则
（1）当岩层倾向 与地面坡向相反时， 岩层界线与地形等 高线弯曲方向相同， 岩层界线弯曲程度 较小，等高线弯曲 程度较大
1 岩层倾向与地面坡向相反
地质界线V字形尖端沟谷处指向沟谷上游；山脊处指向山脊下坡
“V”字形法则
（2）当岩层倾向与地
面坡向相同，且岩层 倾角大于地面坡角时， 岩层界线与地形等高 线弯曲方向相反。
倾斜构造
S
单斜构造
岩层的产状
产状：岩层面在三维空间的延伸方位及其倾斜程度。
产状的三要素 走向：岩层面与水平面的交线叫走向线， 走向线两端延伸的方向就是 岩层的走向。 倾向：垂直走向线、沿岩层面向下倾斜的直线叫倾斜线(又称真倾斜线)， 它在水平面上的投影线称为倾向线，倾向线所指的方向为倾向(又称真 倾向)。 倾角：真倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)的夹角叫倾角，又称 真倾角。
沿剪切破裂面形成，常与褶皱伴 生，并多在一个翼上平行于褶皱 发育
断层面倾角 一般多在50°～60°以上 断距可以从几厘米道数百米， 延伸范围一般自几米到数公里。 野外有时见到数条正断层排列 组合在一起，形成阶梯式断层、 地垒和地堑等
倾角较小 冲断层：倾角大于45° 逆掩断层：倾角45°～25° 碾掩断层：倾角小于25° 断层带中夹有大量的 角砾和岩粉
第三章 地质构造及其对工程的影响备课讲稿
§3.5 岩石与岩体的工程地质性质
基本概念
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体（Rock mass）： 包含各种结构面的地质体，包括结构面
和结构体（岩石）。
岩石的主要物理力学性质
物理性质(physical properties)
重度（密度）(unit weight)：岩石单位体积的重力（质量） 有干重度、湿重度和饱和重度之分。 比重(相对密度)(specific gravity)：固体岩石（不包括孔隙）的 重力（质量） 与同体积水在4ºC时重力（质量）的比值。
强度特性：抵抗外力破坏的能力
抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。
断层的野外识别
在野外可以根据与断层构造有关的伴生构造、地貌现象等标志来识别断层：
（1）地貌特征：当断层（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前 缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形，如图；断层 破碎带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形；此外，如山脊错 断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，都可能是断裂错动在地 貌上的反映。
测量倾角时，需将罗盘横着竖起来 ，使长边与岩层的走向垂直，紧贴 层面，等倾斜器上的水准泡居中后 ，读悬锤所示的角度，就是岩层的 倾角。
测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面， 将罗盘放平，水准泡居中，读指北针所 示的方位角，就是岩层的走向。
岩层产状要素及其测量示意图
产状要素的表示方法 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°
褶皱的类型 1、根据轴面产状分类：
1） 直立褶皱
图示
03-地质构造
垂直升降造成的地貌
河流阶地 准平原和夷平面
海平面升降的的证据
垂直运动的标志
河流阶地、海成阶地、夷平面、多层溶洞等的 存在。
沉积厚度和沉积环境的变化 沉积环境反映垂直升、降变化 沉积厚度反映岩石圈升降的幅度
地层的接触关系 整合接触：岩石圈缓慢下降 平行不整合：显著的升降 角度不整合：显著的升降和水平挤压作用
地质上以岩层的产状来描述其空间位置，包括 岩层的走向、倾向、倾角，称产状三要素
地理方位角的表示
N
Ｎ45ºＷ
360º / 0º
NW
NE
NNE
315º 290º
45º
NEE
W 270º
SWW
225º
SW
SSW
180º
S
90º E
130º SE
Ｓ50ºＷ
产状三要素：
1.走向：走向线———岩层面同任意水平面的交线（岩层层面
3 按褶曲的平面形态
（同一岩层在平面上出露的长宽比）
线状褶曲：长短轴比大于10：1 短轴褶曲：长短轴比在3：1—10：1 穹窿和构造盆地：长短轴比小于3：1
穹 隆 和 构 造 盆 地
(4)其它的分类方法* 按转折端形态 按两翼间夹角 其它的组合分类
褶曲的野外识别：
顺或逆着倾向方向，地层对称重复出现，倾 角变
这些说明地壳上岩石发生了运动，发生变形、 变位，改变了原来的状态。
地壳运动——又称构造运动或岩石圈 运动，是指由于地球内部营力（或称内 动力）而引起的地壳变形或变位。
拉张——相背分离
水平运动
挤压——相向靠拢
类型
剪切—— 平错
垂直运动 —— 差异升降
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第三章地质构造一、名词、术语解释题地质作用；岩层产状；走向；倾向；倾角；褶皱构造，褶曲，背斜；向斜；褶皱的翼和核部；褶皱轴面；构造盆地；构造穹窿；断裂构造，断层；上升盘与下降盘；节理；平移断层；逆断层；冲断层；逆掩断层；纵断层；横断层；辗掩断层；剪节理；张节理；上盘与下盘；侵入接触；沉积接触；整合；角度不整合；平行不整合；内力地质作用；外力地质作用；相对地质年代；地层年代；地层二、选择题2.在野外的褶曲，一般向斜处为谷，背斜处为山的说法是（C ）。
A、正确的------*B、不正确的------*C、不一定------3.褶曲的基本形态是（ A ）。
A、背斜褶曲和向斜褶曲------B、向斜褶曲和倾斜褶曲------*C、背斜褶曲和水平褶曲------*D、水平褶曲和倾斜褶曲------*4.关于褶曲分类正确的是（D ）。
A、按褶曲的轴面产状分为水平褶曲、直立褶曲------*B、按褶曲的轴面产状分为水平褶曲、倾伏褶曲------*C、按褶曲的枢纽产状分为水平褶曲、直立褶曲------*D、按褶曲的枢纽产状分为水平褶曲、倾伏褶曲------7.上盘沿断层面相对上升，下盘沿断层面相对下降的断层是（B ）。
A、正断层------*B、逆断层------C、平推断层------*D、冲断层------*8.断层的上升盘一定是断层的上盘吗？（C ）A、是------*B、不是------*C、不一定------11.国际性通用的地质年代单位是（B ）。
A、代、纪、时------*B、代、纪、世------C、代、纪、期------*D、代、系、世------*13 已知某岩层的走向，则该岩层的倾向①可以知道②不可以知道14 下图中的断层为①正断层②逆断层③平移断层15 下图中的断层为①逆断层②平移断层③正断层16 平移断层一般可以造成①地层的重复或缺失②褶皱核部岩层的变宽或变窄③岩层的突然中断错位17 断层走向与岩层走向一致的纵向断层，可以造成①褶皱核部地层的变宽或变窄②地层的重复或缺失③岩层中断错位18 二迭系（P）是指①新生代的地层②中生代的地层③古生代的地层19 平移断层属于①没有地层的缺失与重复的断层②断层两盘产生相对垂向位移的断层③断层两盘产生相对水平位移的断层20 第四纪在地质年代划分中是①最老②最新③较老21 已知岩层的倾向，则该岩层的走向①可以知道②不可以知道22 如图所示，根据地层分布特征，分析哪种褶皱形态正确①②23下图为某地区地层分布示意，中部有一南北向断层，断层面倾向西，据此可以认为该断层是：①平移断层②正断层③逆断层24 某地发现岩层有对称重复现象，且两侧岩层的倾向相反，倾角不等，据此可以认为有褶皱，而且是①直立褶皱②倾斜褶皱③平卧褶皱④倒转褶皱25 右图中的断层为①正断层②逆断层③平移断层26 右图中的断层为①正断层②逆断层③平移断层27 已知岩层倾向，则岩层走向①可以确定②不可确定③不一定28 当岩层倾向与地形坡向一致时，若岩层倾角小于地形坡角，则岩层分界线弯曲方向和等高线弯曲方向①相平行②相反③相同29 背斜成山，向斜成谷①是②不是③不一定30 在“ V ”字形法则中，当岩石界线的“ V ”字形尖端指向沟谷上游时：①岩层产状为直立②岩层倾向与地形坡向相反③岩层倾向与地形坡向相同，但岩层倾角大于地形坡角31 水库诱发地震的发生与水库蓄水①没有关系②关系不明显③有密切关系32 在综合地层柱状图上不能反映的是①地层单位及代号②地层厚度及地层岩性③褶皱和断裂情况三、是非题（正确的在括号内打“√”，错误的打“×”）1 已知岩层的走向，便可知道该岩层的倾向。
（×）2 已知岩层的倾向，便可以知道该岩层的走向。
（√）3 已知某岩层走向的方位角为NE50，据此可以得出该岩层的倾向方位角为NW320。
（×）4 已知某岩层的倾向方位角为NW330，据此可以得出该岩层的走向方位角为NE60。
（√）5 两翼岩层相背倾斜的褶皱为背斜，相向倾斜的皱褶为向斜。
（√）6 褶皱枢纽倾斜的背斜或向斜，称为倾斜背斜或向斜。
（×）7 枢纽水平的褶皱为平卧褶皱。
（×）8 某地区的地层出现重复，据此即可判定该地区必有褶皱存在。
（×）9 某地区的地层年代发生缺失，据此即可判定该地区必有断层存在。
（×）10 断层的上升盘叫上盘；下降盘叫下盘。
（×）11 逆断层的上升盘是上盘，下降盘是下盘。
（√）12 正断层的上盘是下降盘，下盘是上升盘。
（√）13 正断层的下降盘是上盘，上升盘是下盘。
（√）14 平移断层的上盘是上升盘，下盘是下降盘。
（×）15 在向斜核部发生横向断层，不论断层面的倾向和倾角如何，核部岩层变宽一侧为断层上升盘。
（×）16 在向斜核部发生横向断层，不论断层面的倾向和倾角如何，核部岩层变宽一侧为断层下降盘。
（√）17 在背斜褶皱核部发生的横向断层，不论断层面的倾向和倾角如何，核部岩层变窄的一侧为断层的上升盘。
（×）18 在背斜褶皱核部发生的横向断层，不论断层面的倾向和倾角如何，核部岩层变窄的一侧为断层的下降盘。
（√）19 平移断层不能造成地层的重复和缺失。
（）20 平移断层可以造成地层的重复和缺失。
（）21 凡是正断层都造成地层的重复或变宽。
（×）22 凡是逆断层都造成地层的缺失或变窄。
（×）23 地震震级越大，则震害区烈度越大。
（×）四、填充题1 某断层的上盘上升，下盘下降，则该断层为___________________ 。
2 某断层上盘下降，下盘上升，则该断层为_____________________ 。
3 古生代的六个纪，分别叫做___________________________________ 。
4 在背斜核部发生横向断层时，核部岩层变宽的一侧为___________ 盘。
5 在背斜核部发生横向断层时，核部岩层变窄的一侧为__________ 盘。
6 在向斜核部发生横向断层时，核部岩层变宽的一侧为___________ 盘。
7 在向斜核部发生横向断层时，核部岩层变窄的一侧为__________ 盘。
8 当断层走向与岩层走向平行，而断层倾向与岩层倾向相反时，正断层造成地层_____________________ ，逆断层造成地层_____________________ 。
9 当断层走向与岩层走向平行，而断层倾向与岩层倾向相反时，_________________ 造成地层重复，_____________ 造成地层缺失。
10 当断层走向与岩层走向平行，而断层倾向与岩层倾向相同，但断层倾角大于岩层倾角，则正断层造成地层_____________ ，逆断层造成地层_________________ 。
11 当断层走向与岩层走向平行，而断层倾向与岩层倾向相同，但断层倾角大于岩层倾角，则_____________ 造成地层重复，________________ 造成地层缺失。
12 当断层走向与岩层走向平行，而断层倾向与岩层倾向相同，但断层倾角小于岩层倾角，则_________________ 造成地层重复，_________________ 造成地层缺失。
13 当断层走向与岩层走向平行，而断层倾向与岩层倾向相同，但断层倾角小于岩层角，则正断层造成地层______________ ，逆断层造成地层__________________ 。
14 确定岩层相对年代的方法有__________________________________ 。
15 地质年代单位，按时间长短依次为_____________________________ 。
16 中生代中的三个纪，按新老顺序为____________________________ 。
17 根据断层两盘相对位移的情况，将断层分为_____________________ 。
18 地壳运动的主要形式分为__________________ 和________________ 。
19 正断层的上盘是______________ 盘，下盘是______________ 盘。
20 正断层两盘相对运动为______________ 下降，______________ 上升。
21 逆断层两盘相对运动为上盘_____________ ，下盘____________ 。
22 逆断层的______________ 上升，______________ 下降。
23 正断层的上升盘为______________ 盘，下降盘为______________ 盘。
24 正断层的______________ 盘为下降盘，______________ 盘为上升盘。
25 逆断层的上升盘为______________ 盘，下降盘为______________ 盘。
26 逆断层的______________ 盘为上盘，______________ 盘为下盘。
27 当岩层倾向与地形坡向______________ 时，与倾角大小无关，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相同。
28 当岩层倾向与地形坡向相反时，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向_________ 。
29 当岩层倾向与地形坡向相同，但岩层倾角大于地形坡角时，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向_____________________ 。
30 当岩层倾向与地形坡向______________ ，但岩层倾角大于地形坡角时，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相反。
31 当岩层倾向与地形坡向相同，但岩层倾角小于地形坡角时，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向_____________________ 。
32 当岩层倾向与地形坡向______________ ，但岩层倾角小于地形坡角时，地层分界线与地形等高线的弯曲方向相同。
33 倒转褶皱的轴面______________ ，两翼岩层倾向______________ ，地层层序一翼______________ ，另一翼______________ 是其主要特征。
34 扇形褶皱的轴面______________ ，两翼岩层倾向______________ ，两翼岩层层序均________ 。
35 断层面两侧的伴生张节理多与断层面斜交，其锐角尖指示_本盘__ 的错动方向。
36 断层面两侧的伴生剪节理中，以小锐角与断层面斜交的剪节理，其锐角尖指示_本盘__________ 的错动方向。
37 当断层两盘错动时，断层面两侧岩层受拖拉形成的牵引弯曲中，弯曲弧突出方向指示___本盘__________ 的错动方向。