第四章地质构造

平移断层
(parallel fault)
• 断层基本类型的受力机制
正断层
逆断层
平移断层
断层组合形式
叠瓦式断层
按断层走向与岩层走向的关系分： 走向断层F1 倾向断层F2 斜交断层F3
按断层与褶皱轴的关系分：
纵向断层
横向断层
斜向断层
断层的识别
(1)地层界限不连续或岩层中断
(2).岩层不对称重复或缺失
构造节理
2.节理(joint) ——破裂面两侧未发生明显位移的断裂.
剪节理：是岩石在剪切应力作用下 所产生的节理
张节理：是岩石在张应力作用下所 产生的节理。 图 4-63 羽状 X 型共轭节理
据马宗晋，邓起东
图4-59 节理与褶皱关系示意图 A. 褶皱前产生的X节理及追踪横张节理；B. 褶皱后出现的X节理 ；C. 褶皱后在背斜顶部出现的纵张节理及层间剪节理；图A、B中
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。
表示方法 ：用方位角表示表示倾 向，用角的符号和度数表示倾 角。 如倾向为1100、倾角为300，记作“11030 “
： 3、倾斜构造的图面识别
在图面上倾斜岩层产状可据
倾斜岩层露头线与等高线的弯曲特征来判定—“V”字形法则
裂隙调查、统计和表示方法：
选择代表性的基岩露头,对一定面积内的节理裂隙进行 测量。
节理野外测量统计
节理
NW307
NW332
40
37
NE15
走向
倾 向
节理构造玫瑰花图
节理的工程地质评价:
对路堑边坡
主要发育走向与路线延长向平行,倾向与 边坡坡向一致时,易发生崩塌等不稳定现象.
节理密集带节理对于地貌的发育、形态等有深
水平偏振扭坏：偏振地震波是建筑物发生的扭曲变形
强烈竖向地震力破坏：波浪状起伏地震面波对
地面产生强竖向力，从而发生的破坏现象
来自百度文库
波的聚能破坏：地震波聚焦共振使建筑物被截断
共振破坏：建筑物与地基的地震卓越周期接近时产
生的共振破坏。
节律性破坏
水平偏振扭坏
强烈竖向地震力破坏
四、区域稳定性分析
• 对建筑场地进行区域稳定性分析评价是工程设计、规 划的前瞻性重要工作。 • 主要依据：场区断裂的活动性和地震的影响
——地壳运动形成的地层不整合接触、岩层倾斜、褶 皱、断裂等构造的统称。
倾斜构造
重点研究 的地质构 造 褶皱构造
断裂构造
一、倾斜构造/单斜构造(tilted stratum) 1、形成与层序
走向(strike)：岩层面和任
一假想水平面交线的延伸 方向。
2.产状要素(elements of attitude)
0.01时；建筑物为严重破坏、损坏、开始破坏
K与建筑物最大水平惯性（地震）力p、建筑物重
量w的关系为: P=WK
2.地震对建筑物及地面的影响
（1）地表破坏现象
地裂缝
地裂缝
地裂缝
喷砂冒水
滑坡和塌方
震陷
.
（2）地震对工程建筑物的振动破坏
节律性破坏：主震与余震的发生具有强度和时间
的节律性，对建筑物的破坏也表现出一定节律性顺序和 特征
(3)断层破碎带及构造岩
(4)擦痕
(5)牵引构造及伴生节理
(6)地貌标志
断层类型、时代的确定：据断层的运动方向及充填物的
特征定类型；据错断最新的地质体及断层间的截切关系定时代和 先后关系
断层的图示：用红线、按规定的图例符号表示
研究断层的工程意义
其规模、产状和性质是控制岩体稳定的重要因 素，常引发崩塌、滑坡，大型工程的选址应尽 量回避 处理断层及断层破碎带对工程的不利影响要花 费大量费用和时间
3. 路堤坍塌：由于低塑性粉土、砂土压实不够。 4. 路堤下沉：由于软弱粘土触变或粉砂土液化— —采取消除液化的工程措施。
5. 纵向波浪变形：由于路堤走向质量不均与地震 波一致——严控质量
6. 桥头路堤震害：下沉、开裂、坍塌_——加固路 基，采用工程措施（见上页）
意大利那不勒斯湾塞拉比斯庙
地壳运动在各地质历史、 各地区的发展是不均衡的
二、地质历史 地球发展和演化的历史 1.地质年代的确定方法(geologic age)
•。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。
相对年代：通过地层层 序法、古生物法、岩性对比 法测定。适用于沉积岩地区。
第四章 地质构造(geologic structure)
运动的记录。
—— 地壳运 动形成的断裂、褶皱 、单斜岩层、地层不整合构造等的统称，他们是地壳
第一节地壳运动——地壳的变形变位现象 （指地壳的隆起与拗陷、海陆变迁、山脉与海沟的形成、以及岩层褶皱与断层的形成和发展等现象） • 一、地壳运动的形式 升降运动(造陆) 水平运动(造山)
正断层 断层 逆断层 玄武岩浆冷凝结晶节理 平移断层
原生节理 剪节理 构造节理 张节理 次生节理
外力地质作用形成
风化节理、冻胀节理
图 4-53 在褶皱构造中的各种节理 1、2. 走向节理（纵节理） ；3. 倾向节理（横节理） ； 4、5. 斜向节理（斜节理） ；6. 顺层节理
能量E与震级M的关系:1gE＝11．8＋1.5M ，E的单位是尔格
三、地震作用
烈度I：是指发生地震时地面及建筑物遭受破坏的程度。地震烈度划分
为12度——表4-4
震源深度（KM） 震中烈度 震级 2 3 4 5 6 7 8
M=0.66Io+0.98
震中烈度与震级、震源深度的关系
5 3.5 5 6.5 8 9.5 11 12 10 2.5 4 5.5 7 8.5 10 11.5 15 2 3.5 5 6.5 8 9.5 11 20 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10 25 1 2.5 4 5.5 7 8.5 10
1处在向斜轴线部位 ，地下水易汇聚， 山岩压力大，不利；3处在背斜的轴 线部位，节理裂隙发育，岩层破碎、 不稳定，不利；2处在褶皱的翼部， 不易汇水、岩压较小、岩石整体性
三、断裂构造(fracture)
小规模断层谷
1断裂构造的力学机制 和分类
断裂构造的形成
断裂构造的分类
节理
成岩过程中形 成
桥梁震害:软地基上≥9度区,墩台滑移和倒塌。
防震原则：
1. 增加基础刚度和埋深。
2. 采用桩基础。 3. 减轻桥重，加强上部结构整体性。
4. 用抗震性能好的材料,如钢材和钢筋混凝土。
平原区常见路基震害 1. 纵向开裂：发生在路肩与行车道之间、新老路 堤之间——应加固路肩
2. 边坡滑动：由于碾压质量问题或坡脚浸水—— 严控质量和防水设施
等级
稳定 基本稳 定
活动断裂特征
地震烈度
不存在活动断裂，1~2Ma前的 断 无震区，I ≼6度 裂与深断裂无联系 存在1Ma~6万年的活动断裂，长小 中震区，I =7度 于30km, 与基底断裂有联系
不稳定 存在6万~1万年的活动断裂，长大
强震区，I 在8 于10km, 与深大断裂有关联，发生 度以上 过6级以上地震
A 类0.1～1cm/a;
根据断层的活动时间、活动速率和地震震级等因素， 将全新世活断层分为3级：
强烈（全新世活动强烈，均速率大于等于1cm/a ，伴有7级以 上地震）中等（全新世活动较强烈，均速率大于等于0.1cm/a ， 伴有6—7级地震）微弱（全新世有活动，均速率小于0.1cm/a ， 伴有6级以下地震）
10000年以来没有发生 任何活动的断层。
2、活断层的基本特性
按力学性质将其分为正断型、逆断型、走滑型；有突然错动和缓 慢蠕动两种活动方式，前者常伴有地震；活断层的活动速率通常分 为5类：高速 AAA类＞10cm/a； 中速 B类0.01～0.1cm/a
AA 类1～10cm/a; 低速 C类0.001～0.01cm/a.
③岩层倾向与地形坡向相同、岩层倾角小于地形坡角
两种特例
岩层水平，岩层界线与地形等高 线平行或重合。“水平、平行”
岩层直立，岩层界线在地形图 上表现为直线。“直立、直线”
二、褶皱构造 —岩层受力作用形成的的一系列弯
(fold structure)
曲变形
褶皱构造中的每个弯曲称为 褶曲构造
1.褶曲要素：
地形与地质构造不一致
•
3.褶皱形态 分类 按轴面产状分：
直立
倾斜
倒 转
平卧
按枢纽产状分：
水平褶皱
倾伏褶皱
中心隆起
中心凹下
褶皱构造的识别
褶皱构造野外观察方法
•穿越法:垂直于岩层走向观察. •追踪法:平行于岩层走向观察.
背斜成谷
向斜成山
褶皱构造的工程地质评价:
•对深路堑和高边坡
•对隧道工程
1处岩层倾向与坡向相反，岩层不会沿薄 弱的岩层面滑动，故有利。2处则相反
①岩层倾向与地形坡向相反 且曲率较小”
岩层界线与地形等高线同方向弯曲，
岩层界线的曲率比地形等高线的曲率小 。简称“倾向相反，则弯曲相同
②岩层倾向与地形坡向相同、岩层倾角大于地形坡角 岩 层界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相反。简称“倾向相同、倾角 较大，则弯曲相反”
岩层 界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相同，但岩层界线的曲率明显大于地 形等高线曲率 。简称“倾向相同、倾角较小，则弯曲相同、曲率明显大”
状上一致, 反映地壳连续均匀下降。
平行不整合接触(disconformity)
• 时间上不连续，产状一致。 反映地壳间断上升。
角度不整合接触(angle-discordant)
• 时间上不连续， 产状不一致。 反映地壳剧烈运 动。
2. 岩浆岩与围岩接触关系
侵入接触 沉积接触 侵入与沉积接触
第二节： 地质构造
• 核部(core)：中心 部位地层或岩层 • 两翼(limb)：核部 两侧的岩层
• 枢纽(hinge)：同一 褶曲岩层面最大弯 曲点的连线
轴线
• 轴面(axial plane ) 由许多枢纽构成面
2.褶皱构造基本形态：
• 背斜构造(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。 • 向斜构造(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。
Io 为震中烈度
•烈度和工程设计的关系
基本烈度：是指今后一定时期内，某一地区一定时期（50年 设防烈度：据城市规模及建筑物的重要性，为工程抗震规
定的烈度。特大及省会城市常按基本烈度提高一度取值。常以 地震系数K作为地震烈度的定量指标：
超越概率10%）可能遭受的最大地震烈度。（中国烈度区划图）
K=最大加速度amax/重力加速度g ，分别k=0.2、0.05、
刻的影响。节理构成岩石的软弱面，为风化和侵蚀提供 了有利条件，流水、冰、植物等常沿节理风化或侵蚀， 造成各种地貌。
3.断层(fault):断面两侧有明显位移的断裂构造.
断层要素: 断层面（带） 断盘 断距
断层基本类型
正断层 (normal fault)
逆断层 (reverse fault)
二、活（动性）断层— 。 —第四纪以来仍在活动的断层
全新活动断层
1.断层活动 性分类 发震断层
在近期地质时期（10000年内） 有过较强烈的地震活动，或近期 尚在活动，在将来（今后100年） 可能继续活动的断层。
全新活动断层中，近期（过去 500年左右）地表活动中，震级 M≥5级的震源所在的断层。
非活动断层
2 地质年代单位划分：宙、
代、纪、世、期(从大到小) 地层单位：宇、界、系、 统、阶(从大到小)
•寒武纪三叶虫化石
要求熟 记地质 年代/地 层单位 代号Z、
显 生 宙
∈、O、S、 D、C、P、 T、J、K、 R（E、 N）、Q
元古宙
太古宙
冥古宙
3.地层接触关系
1. 地层接触关系
整合接触(conformity)：时间上连续，产
建筑工程应绕避活断层主断层带，查清活动性和分级，采取相应的 加固措施
3、活断层的标志
地层标志： Q4变形、变位 地貌标志：断层崖、断层谷、岸线突起与直线排列等 水文地质标志：直线、格子、线状水系，地热异常等 历史地震
•活断层等引起的地壳剧烈震动。1.震级与烈度 •震级M:表示一次地震释放能量大小的量度 M＜2.5级（微震） M＝2.5~4级（有感地震） M＞5级（破坏性地震或强震）M＞7级（大震）
对交通工程而言：道路选线若与断层走向平行 易产生边坡滑塌，对隧道工程易产生洞顶坍落.
第三节： 地质图的阅读与分析
一、地质图的基本内容
地质平面图、地质剖面图、综合地层柱状图
二、读地质图的方法和步骤
比例尺、图例、地貌、地层分 布和岩性、构造类型、物理地 质现象、评价
第四节： 区域稳定性 一、概述 研究区域稳定性必须从研究活断层入手，目的选择稳定 的工程场址——“安全岛”