隧道工程地质构造
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地质构造对隧道施工的影响
内容提要：
地质构造对隧道施工的影响 节理裂隙发育情况对隧道施工的影响及量测方法 地质素描方法 钻孔柱状图的记录 隧道地质展示图
1 地质构造及其对隧道施工的影响
岩层产状
岩层产状是指岩层在空间的位置，是用岩层层面的走向、 倾向和倾角三个产状要素： 走向（strike）； 倾向( dip)； 倾角（dip angle）。
张节理：岩层受拉应力产生的破裂 面，通常呈锯齿状，产状不稳定，延 伸不远，张开，常被岩脉、粘土等充 填，发育稀疏，间距大。
张节理
剪节理
（二）节理发育程度分级
发育程度等级 基
本特
征
节理不发育 节理较发育 节理发育 节理很发育
节理1~2组，规则，为构造型，间距在1m以上，多为密闭 节理，岩体切割成大块状
断层面与断层破碎带：
产状表达方法，附近节理 发育、常有充填。
断层线：遵守“V”字形
法则。
断盘：上Baidu Nhomakorabea、下盘，上
升盘、下降盘。
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
下盘下降
上盘上升
平移（推）断层：由于岩体受水平剪切作用，
使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。 平移断层的倾角很大，断层面近于直立， 断层线比较平直。
水平错动
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)。
上盘下降
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；
节理的工程评价
(1) 节理破坏了岩体的整体性和连续性，它的发育情 况直接影响岩体的结构特性。节别会降低地基的承载力 和地下建筑围岩的稳定程度。节理发育，特别是当节理 组比较多时，引起垮塌，影响施工，增加支护费用等。 因此，选择洞址对应尽量避开节理发育。
(2)岩石边坡的稳定程度主要取决于节理的性质和组合 特征，很多山崩、滑坡等边坡破坏都和节理有关。
象限角表示方法: N65°W/25°SW。
北极
N0
NW W 270
NE
E 90
SW
SE
S 180
南极
1.1 水平构造
岩层产状近于水平（<5度）
1.2 单斜构造
岩层层面与水平面有一定夹角
1.3 褶皱构造 褶皱的概念: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，称之。两种基本形态：背斜与向斜。
地层中一些具有特殊工程意义的岩层，如易泥 化夹层、含水层、含盐层等随地层的褶皱而褶皱， 因而它们的空间分布规律受褶皱形态的控制。显 然，褶皱的研究对于如何避开上述不利岩层，选 择合理的建筑场地来说是一项关键性的基础工作。
褶皱构造的工程评价
在褶皱的轴部地区，由于岩层遭受的构造变动较 大，裂隙发育，如果地下建筑沿褶皱构造轴线开 挖，可能造成大量的岩石崩落，尤其是在向斜轴 部，由于裂隙间的岩块处于倒插状态，更容易出 现这种情况。
尽管褶皱形成较复杂的地质条件，但是这种地 区基岩埋深较浅。另外，在褶皱地区，向斜构造 常有丰富的地下水，可作为供水水源。
1.4 断裂构造
岩体与岩层受力作用发生变形，当所受的力超过岩石本 身的强度时，岩石的连续性和完整性遭到破坏，形成断裂构 造。包括节理和断层。
节理对隧道施工的影响
剪节理：剪应力形成的两组X型共轭 破裂面。特征是产状稳定，节理面平 直、光滑、闭合、间距小，密集成带。
背斜和向斜在平面和剖面上的表现特征
褶皱对隧道施工的影响
按轴面产状划分：
直立褶皱； 倾斜褶皱； 倒转褶皱； 平卧褶皱。
倾斜褶皱
倒转褶皱
直立褶皱
平卧褶皱
褶皱构造的工程评价
褶皱地区地形起伏大，特别在褶皱强烈地区， 岩层因受强烈破坏，裂隙发育，倾角大，在这种 地区的斜坡或坡脚进行建筑时应注意斜坡岩层的 稳定性。
应力及可能的变形
不同 应力 造成 的变 形、 变位 现象
地质罗盘
岩层产状要素
走向：层面与任一假
想水平面交线的延伸方 向
倾向：岩层面倾斜的
方向
倾角：层面与水平面
所夹的最大锐角
N W
S
E NE50ºSE45º SW230ºSE45º
岩层产状要素的表示方法
方位角表示方法: 205∠27°
节理2 ~ 3组，呈X形，较规则，以构造型为主，多数间距 大于0.4m，多为密闭节理，部分为微张节理，少有充填物。 岩体切割呈大块状
节理3组以上，不规则，呈X形或米字形，以构造型或风 化型为主，多数间距小于0.4m,大部分为张开节理，部分 有充填物。岩体切割成块石状
节理3组以上，杂乱，以风化和构造型为主，多数间距小 于0.2m，以张开节理为主，有个别宽张节理，一般均有充 填物。岩体切割成碎裂状
向斜构造有利于地下水的聚集，地下水往往较多， 压力较高，如地下建筑沿向斜轴线开挖，还可能 出现大量涌水的事故。
因此，洞址不应选在褶皱(尤其是向斜)轴部地区， 如果无法避开褶皱轴部，洞轴线应与褶皱轴线垂 直或成大角度(不小于40的锐角)相交。
褶皱构造的工程评价
在洞轴线与褶皱轴线垂直或成大角度相交的情 况下，洞体将穿越性质不同的岩层，软弱结构面 处的岩体不稳定，衬砌比较困难；同时洞体还可 能穿越含水层，出现涌水，对施工不利。因此， 在褶皱地区洞室的选址和决定轴线时祁应注意这 些不利条件。
(3)节理裂隙改变了岩石的渗透性能，水沿节理渗入， 影响地下结构物的功能和稳定。
(4)在挖方和采石时，节理可以提高工作效率，但在爆 破时常因漏气而降低爆破效果。
(5)非理发育的岩石中，可以找到地下水作为供水水源。
断层概念：断层是岩石圈中顺破裂面发生明显位移的一
种断裂构造。
断层的几何要素
内容提要：
地质构造对隧道施工的影响 节理裂隙发育情况对隧道施工的影响及量测方法 地质素描方法 钻孔柱状图的记录 隧道地质展示图
1 地质构造及其对隧道施工的影响
岩层产状
岩层产状是指岩层在空间的位置，是用岩层层面的走向、 倾向和倾角三个产状要素： 走向（strike）； 倾向( dip)； 倾角（dip angle）。
张节理：岩层受拉应力产生的破裂 面，通常呈锯齿状，产状不稳定，延 伸不远，张开，常被岩脉、粘土等充 填，发育稀疏，间距大。
张节理
剪节理
（二）节理发育程度分级
发育程度等级 基
本特
征
节理不发育 节理较发育 节理发育 节理很发育
节理1~2组，规则，为构造型，间距在1m以上，多为密闭 节理，岩体切割成大块状
断层面与断层破碎带：
产状表达方法，附近节理 发育、常有充填。
断层线：遵守“V”字形
法则。
断盘：上Baidu Nhomakorabea、下盘，上
升盘、下降盘。
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
下盘下降
上盘上升
平移（推）断层：由于岩体受水平剪切作用，
使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。 平移断层的倾角很大，断层面近于直立， 断层线比较平直。
水平错动
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)。
上盘下降
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；
节理的工程评价
(1) 节理破坏了岩体的整体性和连续性，它的发育情 况直接影响岩体的结构特性。节别会降低地基的承载力 和地下建筑围岩的稳定程度。节理发育，特别是当节理 组比较多时，引起垮塌，影响施工，增加支护费用等。 因此，选择洞址对应尽量避开节理发育。
(2)岩石边坡的稳定程度主要取决于节理的性质和组合 特征，很多山崩、滑坡等边坡破坏都和节理有关。
象限角表示方法: N65°W/25°SW。
北极
N0
NW W 270
NE
E 90
SW
SE
S 180
南极
1.1 水平构造
岩层产状近于水平（<5度）
1.2 单斜构造
岩层层面与水平面有一定夹角
1.3 褶皱构造 褶皱的概念: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，称之。两种基本形态：背斜与向斜。
地层中一些具有特殊工程意义的岩层，如易泥 化夹层、含水层、含盐层等随地层的褶皱而褶皱， 因而它们的空间分布规律受褶皱形态的控制。显 然，褶皱的研究对于如何避开上述不利岩层，选 择合理的建筑场地来说是一项关键性的基础工作。
褶皱构造的工程评价
在褶皱的轴部地区，由于岩层遭受的构造变动较 大，裂隙发育，如果地下建筑沿褶皱构造轴线开 挖，可能造成大量的岩石崩落，尤其是在向斜轴 部，由于裂隙间的岩块处于倒插状态，更容易出 现这种情况。
尽管褶皱形成较复杂的地质条件，但是这种地 区基岩埋深较浅。另外，在褶皱地区，向斜构造 常有丰富的地下水，可作为供水水源。
1.4 断裂构造
岩体与岩层受力作用发生变形，当所受的力超过岩石本 身的强度时，岩石的连续性和完整性遭到破坏，形成断裂构 造。包括节理和断层。
节理对隧道施工的影响
剪节理：剪应力形成的两组X型共轭 破裂面。特征是产状稳定，节理面平 直、光滑、闭合、间距小，密集成带。
背斜和向斜在平面和剖面上的表现特征
褶皱对隧道施工的影响
按轴面产状划分：
直立褶皱； 倾斜褶皱； 倒转褶皱； 平卧褶皱。
倾斜褶皱
倒转褶皱
直立褶皱
平卧褶皱
褶皱构造的工程评价
褶皱地区地形起伏大，特别在褶皱强烈地区， 岩层因受强烈破坏，裂隙发育，倾角大，在这种 地区的斜坡或坡脚进行建筑时应注意斜坡岩层的 稳定性。
应力及可能的变形
不同 应力 造成 的变 形、 变位 现象
地质罗盘
岩层产状要素
走向：层面与任一假
想水平面交线的延伸方 向
倾向：岩层面倾斜的
方向
倾角：层面与水平面
所夹的最大锐角
N W
S
E NE50ºSE45º SW230ºSE45º
岩层产状要素的表示方法
方位角表示方法: 205∠27°
节理2 ~ 3组，呈X形，较规则，以构造型为主，多数间距 大于0.4m，多为密闭节理，部分为微张节理，少有充填物。 岩体切割呈大块状
节理3组以上，不规则，呈X形或米字形，以构造型或风 化型为主，多数间距小于0.4m,大部分为张开节理，部分 有充填物。岩体切割成块石状
节理3组以上，杂乱，以风化和构造型为主，多数间距小 于0.2m，以张开节理为主，有个别宽张节理，一般均有充 填物。岩体切割成碎裂状
向斜构造有利于地下水的聚集，地下水往往较多， 压力较高，如地下建筑沿向斜轴线开挖，还可能 出现大量涌水的事故。
因此，洞址不应选在褶皱(尤其是向斜)轴部地区， 如果无法避开褶皱轴部，洞轴线应与褶皱轴线垂 直或成大角度(不小于40的锐角)相交。
褶皱构造的工程评价
在洞轴线与褶皱轴线垂直或成大角度相交的情 况下，洞体将穿越性质不同的岩层，软弱结构面 处的岩体不稳定，衬砌比较困难；同时洞体还可 能穿越含水层，出现涌水，对施工不利。因此， 在褶皱地区洞室的选址和决定轴线时祁应注意这 些不利条件。
(3)节理裂隙改变了岩石的渗透性能，水沿节理渗入， 影响地下结构物的功能和稳定。
(4)在挖方和采石时，节理可以提高工作效率，但在爆 破时常因漏气而降低爆破效果。
(5)非理发育的岩石中，可以找到地下水作为供水水源。
断层概念：断层是岩石圈中顺破裂面发生明显位移的一
种断裂构造。
断层的几何要素