工程地质第三章地质构造及其对工程的影响资料

节理（裂隙）
断裂构造
断层
3.3.1 节理（裂隙）
节理与岩层、褶皱的关系
1—走向节理；2—倾向节理； 3—斜向节理；4—顺层节理
a—纵节理；b—斜节理；c—横节理
1. 节理类型
• 构造节理：岩体受地应力作用随岩体变形而产生 的裂隙。
1) 剪节理, 由于剪切 应力产生的破裂面;
2) 张节理, 由于拉张 应力产生的破裂面;
矿物成分 岩石的结构和构造 风化作用等
岩体内部裂隙1 岩石的主要物理力学性质
1.主要物理性质 （1）重量 比重：固体（不包括孔隙）单位体积的重
量——数值上等于岩石固体颗粒的重量与 同体积的水在4℃时重量的比； 重度（重力密度、容重）：岩石单位体积 的重量——数值上等于岩石试件的总重量 （包括孔隙中的水重）与其总体积（包括 孔隙体积）之比。
• 非构造节理：由成岩作用、外动力、重力 等非构造因素形成的裂隙。
原生节理； 风化节理； 卸荷节理；
2. 裂隙的工程地质评价
1）有利于开挖，对岩体的强度和稳定性均不 利；
2）破坏岩体的整体性，促进岩体的风化速度， 增强岩体的透水性；
3）当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾 向与边坡一致时，路堑边坡均易发生崩塌 等不稳定现象。
剪节理特征: 1) 产状稳定, 沿走向与倾向延伸较远; 2) 剪节理面比较平滑, 时而有擦痕; 3) 砂砾岩中剪节理可切穿砾石和胶结物; 4) 剪节理多呈共扼“X”型, 将岩石切成棋盘格式; 张节理特征: 1) 产状不稳定, 延伸不远, 一组张节理常侧列产出; 2) 张节理面粗糙不平滑, 没有擦痕; 3) 张节理常绕过砂砾岩中砾石, 如切穿砾石, 破裂面不平; 4) 张节理多开口, 充填矿脉宽度变化大, 脉壁不平直; 5)张节理可呈不规则树枝状, 各种网络状, 追踪X共扼节理 形成锯齿状, 单列或共扼雁列排列, 也有放射状或者同心圆 状组合;
hg=h’g’ 铅直地层 断距
h‘o‘—视地层断距； h’f’—视水平地层断距； ω—岩层视倾角；
垂直于被错岩层走向的剖面图
断层的滑距与断距
垂直于断层走向的剖面图
断层类型：（a）正断层；（b）逆断层； （c）平移断层；（d）逆掩断层
• 断层组合形式
地堑与地垒
阶梯状断层 叠瓦式逆冲断层
断层的工程地质评价
（1）不整合面是下伏古地貌的剥蚀面，常具有较大 的起伏，同时常有风化层或底砾存在，层面结合 差，地下水发育；
（2）当不整合面与斜坡倾向一致时，如开挖路基， 常会成为斜坡滑移的边界条件，对工程不利。
3.5 岩石与岩体的工程地质性质
• 岩石 • 岩体：工程影响范围内的地质体，包含岩
石块、层理、节理和断层等。
真倾角/视倾角换算：tan=tancos 表示法：25030倾向倾角 走向=倾向±90
3.2 褶皱构造
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，称为褶皱构造。
褶皱构造是典型的塑性变形。
背斜和向斜在平面和剖面上的表征
褶皱要素
核部；翼部； 转折端； 褶轴； 枢纽； 轴面；
短轴褶皱， 褶皱长宽比近于3:1—10:1； 长轴褶皱， 褶皱长宽大于10:1的狭长褶皱.
褶皱构造
褶皱构造的工程地质评价：
1）充分了解局部（褶曲）与整体（褶皱）的关系；
2）褶曲翼部对于建筑物的地基一般没有不良影响；
但对于深路堑、挖方高边坡：
• 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；
• 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；
• 在断层发育带修建隧道是不利的。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。
• 断层的野外识别
（1）地貌特征
断层三角面
（2）地层特征 （3）断层的伴生构造现象
3.4 不整合
整合
平行不整合
角度不整合
不整合的工程地质评价：
5）在褶曲轴部，不论对于公路、隧道或桥梁 工程，容易遇到工程地质问题，主要是由 于岩层破碎而产生岩体稳定问题和向斜轴 部地下水问题。
• 褶曲的野外观察：
穿越法：沿着选定的调查路线，垂直岩层走向观察； 追索法：平行岩层走向进行观测。
3.3 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。
3.节理调查、统计和表示方法
节理走向、倾向、倾角玫瑰花图
3.3.2 断层
岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显 著位移的断裂构造，称为断层。
断层要素： 断裂面，断层带， 断层线； 上盘，下盘； 上升盘，下降盘
ab—总滑距； ac—走向滑距； cb—倾斜滑距； am—水平滑距；
ho—地层断距； hf—水平地层断距； α—岩层倾角；
第三章 地质构造及其 对工程的影响
• 地质构造：构造变动在岩层和岩体中遗留 下来的各种构造形迹。
3.1 水平构造和单斜构造
产状：构造的产出状态与空间方位。 0
N
NW NNW NNE NE
NWW
NEE
270 W
SWW
SEE
SW SSW SSE
SE
E 90
S
180
地质产状要素
面状构造形成要素：走向，倾向，倾角
（1）岩层发生断裂变动，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。
（2）在公路建设中，如确定路线布局、选择桥位和 隧道位置时，尽量避开大的断层破碎带。
• 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时，路基靠近断层 破碎带时，容易引起边坡发生大规模坍塌；
• 不利情况：路线走向与岩层走向平行，边坡与岩层倾向一 致（特别是在云母片岩、绿泥石片岩、化石片岩等松软岩 石分布地区）；
• 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（特别是在石灰岩、 砂岩与黏土质页岩互层，且有地下水作用时）。
4）对于隧道工程，从褶曲的翼部通过一般比 较有利；
翼间角； 脊、脊线、高点、 脊面； 槽、槽线、槽面
水平褶皱，枢纽近 于水平；
倾伏褶皱，枢纽是 倾斜的；
褶皱两翼同一 褶皱面在水平面上 汇合，背斜汇合部 位为倾伏端，向斜 汇合部位为仰起端。
倾竖褶皱，枢纽直 立(90)；
等轴褶皱， 褶皱长宽比近于1；包括穹隆构造(等轴背斜)与 构造盆地(等轴向斜);