第三地质构造

1、第三地质构造第三地质构造 第三章第三章 地质构造地质构造 第二节 岩层产状 第四节 断裂构造 第六节 地质图 第一节 水平构造及倾斜构造 第三节 褶皱构造 第五节 地质构造对工程建筑稳定性的影响 第七节 活断层 第三地质构造第三地质构造 地壳运动与地质构造地壳运动与地质构造 地壳运动：地壳运动：由内力地质作用引起的地壳组成物 质和结构发生变形、变位的运动。分为垂直运 动和水平运动。 地质构造：地质构造：保留在岩层中的由地壳运动引起的 变形、变位现象，如褶皱、断裂等。 第三地质构造第三地质构造 不同应力造成的变形、变位现象不同应力造成的变形、变位现象 第三地质构造第三地质构造 水平岩层 (hor

2、izontal stratum) 保持水平状态的岩层，称为水平构造。 3.1 3.1 水平构造与倾斜构造水平构造与倾斜构造 第三地质构造第三地质构造 一个地区的岩层大致平 行向同一 个方向倾斜称 为倾斜构造。通常仅是 褶曲或断层构造的一部 分。 倾斜岩层(tilted stratum)-倾斜构造 第三地质构造第三地质构造 单斜单斜 第三地质构造第三地质构造 地层层序 (a) 正常层序；(b) 倒转层序 第三地质构造第三地质构造 3.2 3.2 岩层产状岩层产状 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(di

3、p angle)：岩层层面与水平面 的最大锐角。 岩层产状三要素(elements of attitude) E AB走向线走向线 CD倾向线倾向线 CE真倾斜线真倾斜线 CF视倾斜线视倾斜线 F 第三地质构造第三地质构造 Strike and Dip The strike is formed by the intersection of a horizontal plane (the water surface) with the surface of an inclined plane (the surface of the rock layer). The dip is the maxi

4、mum angular deviation of the inclined plane from horizontal. 第三地质构造第三地质构造 (1)一般由地质罗盘仪确定； (2)记录： 象限角法:N45oE /30oSE 方位角法:135o20o (3)图示： 产状要素的测定 30 30 水平岩层 倾斜岩层 垂直岩层 倒转岩层 第三地质构造第三地质构造 3.3 3.3 褶皱构造褶皱构造 (fold)(fold) 层状的岩石经过变形后，形成弯弯曲曲的形态， 但岩石的连续完整性没有受到破坏，这种构造 叫褶皱构造褶皱构造。 褶曲：褶曲：是褶皱的基本单位，是褶皱中的一个弯 曲。 第三地质构造第三

5、地质构造 褶曲的力学成因 水平挤压力垂直作用力 第三地质构造第三地质构造 水平挤压力 褶曲的力学成因 第三地质构造第三地质构造 力偶作用 褶曲的力学成因 第三地质构造第三地质构造 褶曲构造基本形态： 背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。 向斜(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。 第三地质构造第三地质构造 褶曲要素： 核部(core) 翼部(limb) 轴面(axial plane ) 轴线(axial line) 枢纽(hinge) hinge 脊线 ? 槽线 ? 第三地质构造第三地质构造 按轴面产状分： 直立倾斜倒转平卧 第三地质构造第三地质构造 倾斜倒

6、转 平卧 第三地质构造第三地质构造 水平倾伏 按枢纽产状分： 第三地质构造第三地质构造 倾伏褶皱倾伏褶皱 第三地质构造第三地质构造 枢纽两端同时倾伏 (a)穹隆； (b)构造盆地 第三地质构造第三地质构造 褶皱构造野外观察方法 背斜成谷向斜成山 穿越法穿越法：垂直于岩层走向观察。 追踪法追踪法：平行于岩层走向观察。 第三地质构造第三地质构造 褶皱地貌 第三地质构造第三地质构造 第三地质构造第三地质构造 褶皱是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶皱是褶曲的组合形态，两个或两个以上 的褶曲构造的组合，或称为褶皱构造；的褶曲构造的组合，或称为褶皱构造； 褶皱构造类型 P56 第三地质构造第三地质构造 第

7、三地质构造第三地质构造 第三地质构造第三地质构造 褶皱构造的工程地质评价褶皱构造的工程地质评价 褶皱的核部是岩层强烈变形的部位，也是地下 水聚积、富积和流动的通道。所以，公路、隧 道工程或桥梁工程在褶皱核部容易遇到工程地 质问题。 褶皱的翼部不同于核部，具有另一类问题，容 易造成顺层滑动。 第三地质构造第三地质构造 3.4 3.4 断裂构造断裂构造(fracture)(fracture) 1287km long 第三地质构造第三地质构造 断裂构造的力学机制 第三地质构造第三地质构造 断裂构造的形成 第三地质构造第三地质构造 断裂构造的分类 节理 (Joint) 断层（Fault） p Join

8、ts are fracture surfaces along which there has been no displacement. Joints can form from compressional, tensional and shear stress, and can range in size from microscopic to kilometers in length. Joint sets and jointing has a major influence on landform development. p Faults are fractures along whi

9、ch there has been displacement of the material on either side of the fault. 第三地质构造第三地质构造 3.4.1 节理节理 (joint) 节理是未发生明显位移的断裂。 原生节理原生节理: :岩石在成岩过程中形成的节理。 构造节理构造节理: :由于地壳构造运动而形成的节理。 分为张裂隙和剪裂隙。 表生节理表生节理: :包括风化裂隙、卸荷裂隙、爆破裂隙等。 主要分布地表表层;大多无一定方向. 裂隙裂隙 (fissure) 第三地质构造第三地质构造 玄武岩六角柱状原生节理 第三地质构造第三地质构造 按力学性质分按力学性质分

10、: 1)剪节理:是由剪应力作用 形成的，一般成对出现， 称为共轭剪节理。与主应 力成45o-/2; 2)张节理:多数张开，节理面粗糙不平，一般发育稀疏、 节理间距大，沿走向延伸不远就消失，但在附近不远处 又会继续出现，并有分支复合现象。透水性好； 张节理可以是构造节理,也可以是表生节理;原生节理。 第三地质构造第三地质构造 剪节理 第三地质构造第三地质构造 张节理 被岩脉充填被岩脉充填 第三地质构造第三地质构造 按与岩层产状的关系分按与岩层产状的关系分: 1)走向节理:节理走向与岩层 走向平行； 2)倾向节理:节理走向与岩层 走向垂直； 3)斜交节理:节理走向与岩层 走向斜交。 1-1-走向节

11、理走向节理; 2-; 2-倾斜节理倾斜节理; ; 3-3-斜交节理斜交节理; 4-; 4-岩层走向岩层走向 第三地质构造第三地质构造 按张开程度分按张开程度分: 宽张节理:节理缝宽度小于5mm; 张开节理:节理缝宽度为3-5mm; 微张节理:节理缝宽度为1-3mm; 闭合节理:节理缝宽度小于1mm。 第三地质构造第三地质构造 节节 理理 发发 育育 程程 度度 分分 级级 一定一定 按节理发育 程度分级: P59 第三地质构造第三地质构造 节理的调查、统计和表示方法：节理的调查、统计和表示方法： 选择代表性的基岩露头,对一定面积内（一般1m2）的节理进 行测量。 主要内容: 1) 节理的成因类

12、型、力学性质； 2）节理的组数、密度和产状； 3）节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度，见书图312 4）节理的充填物质及厚度、含水情况； 5）节理发育程度分级。 第三地质构造第三地质构造 节理玫瑰图节理玫瑰图 （b）倾向玫瑰图（a）走向玫瑰图； Rose Diagram of Joint Sets 5或或10 为一组为一组 第三地质构造第三地质构造 3.4.2 断层断层 (fault): 有明显位移的断裂。 断层要素: 断层面（带） 断层线 断盘 （断距） 上盘上盘 下盘下盘 第三地质构造第三地质构造 断层基本类型（按相对运动方向分） 正断层 (normal fault) 逆断层 (reve

13、rse fault) 平移断层 (Strike-Slip Faults) Normal faults result from tensional stress and results in the hanging wall moving down relative to the footwall. Reverse faults result from compressional stress and results in the hanging wall moving up relative to the footwall. Strike-Slip Faults: Fault plane is

14、 generally vertical. Movement is horizontal due to shear stress. 第三地质构造第三地质构造 逆断层 第三地质构造第三地质构造 正断层（阶梯状断层） 第三地质构造第三地质构造 地堑地堑 (Graben)和地垒地垒 (Horst) Grabens are downthrown blocks bounded on either side by non-parallel normal faults. Horsts are up thrown blocks bounded on either side by non-parallel nor

15、mal faults. 第三地质构造第三地质构造 断层组合形式 叠瓦式逆断层 第三地质构造第三地质构造 飞来峰与构造窗（推覆构造） A Window (W) is an opening where erosion cuts through a shallowly- dipping thrust fault to expose the rocks below. A klippe (K) is an isolated remnant of a thrust fault block. 第三地质构造第三地质构造 四川彭县推覆构造 第三地质构造第三地质构造 按断层走向与岩层走向的关系分： 走向断层F1

16、倾向断层F2 斜交断层F3 第三地质构造第三地质构造 按断层与褶皱轴的关系分： （1）纵断层：断层走向与褶曲走向平行； （2）横断层：断层走向与褶曲走向垂直； （3）斜断层：断层走向与褶曲走向斜交； 褶曲被横断层切割时（上盘上升：背斜变宽、向斜变窄） 第三地质构造第三地质构造 回答问题回答问题 1) 褶曲的类型褶曲的类型 2) 断层的类型断层的类型 背斜、倾斜褶曲、水平褶曲背斜、倾斜褶曲、水平褶曲 按横剖面形态分类按横剖面形态分类 按枢纽产状分类按枢纽产状分类 正断层、横断层、倾向断层正断层、横断层、倾向断层 断层走向与褶曲走向垂直断层走向与褶曲走向垂直 断层面走向与岩层走向垂直断层面走向与岩

17、层走向垂直 上下盘相对运动方向分类上下盘相对运动方向分类 第三地质构造第三地质构造 按断层的力学性质分：按断层的力学性质分： 压性断层：由压应力作用形成，其走向垂直于 主压应力方向，多呈逆断层形式，断面为舒缓 缓波状，断裂带宽大，伴有断层角砾岩； 张性断层：由张应力作用形成，其走向垂直于 张应力方向，多为正断层形式，断面为粗糙， 多为锯齿状； 扭性断层：由扭应力作用形成，与主压应力方 向交角小于45o，常成对出现，断层面光滑，常 有大量擦痕。 第三地质构造第三地质构造 断层存在的识别 地层界限不连续或岩层中断 第三地质构造第三地质构造 断层引起的地层重复与缺失 第三地质构造第三地质构造 断层破

18、碎带及构造岩 擦痕 牵引构造及伴生节理 断 层 伴 生 现 象 第三地质构造第三地质构造 地貌标志 第三地质构造第三地质构造 第三地质构造第三地质构造 断层运动方向判别： 地层时代； 地层界线； 断层伴生现象； 符号识别； 70 70 正断层正断层 逆断层逆断层 平移断层平移断层 US 第三地质构造第三地质构造 3.5 地质构造对工程建筑物稳定性影响地质构造对工程建筑物稳定性影响 3.5.1 岩层产状与边坡坡向之间关系控制着边坡的稳定性岩层产状与边坡坡向之间关系控制着边坡的稳定性 情形之一：岩层倾向与边坡坡向一致，岩层倾角等 于或大于边坡坡角；边坡一般为稳定。 第三地质构造第三地质构造 情形之

19、二：若坡角大于岩层倾角，则岩层因失去支 撑而有滑动趋势产生，如岩层层间结合较弱或有软 弱夹层时，易发生滑动。 第三地质构造第三地质构造 情形之三：当岩层倾向与边坡坡向相反时，若岩层 完整、层间结合好，则边坡稳定，反之边坡则易失 稳； 第三地质构造第三地质构造 情形之四：当开挖在水平岩层或直立岩层 中的路 堑边坡，一般是稳定的。 第三地质构造第三地质构造 当隧道穿越水平岩层时，应选择在岩性坚硬、 完整的岩层中，如石灰岩或砂岩中（图a）。 3.5.2 隧道位置与岩层层位的关系隧道位置与岩层层位的关系 在软、硬岩相间的情况下，隧道拱顶应尽量布 置在硬岩中，设置在软岩中容易塌方,图b。 第三地质构造第

20、三地质构造 当隧道垂直穿越岩层时，在软、硬岩相间的不 同岩层中，拱顶易发生顺层塌方。图c 当隧道轴线顺岩层走向通过时，倾向洞内的一 侧岩层易发生顺层塌方，边墙承受偏压。图d 第三地质构造第三地质构造 3.5.3 隧道位置与褶曲构造的关系隧道位置与褶曲构造的关系 应当避免将隧道位置布置在褶曲的核部。 尽量将隧道位置选在褶曲翼部或横穿褶曲。 第三地质构造第三地质构造 垂直穿越背斜褶曲的隧道，其两端的拱顶压力 大，中部压力小；隧道横穿向斜时，情况则相反。 第三地质构造第三地质构造 3.5.4 工程建筑基础与断层构造的关系工程建筑基础与断层构造的关系 尽量避免将建筑工程的基础布置在断层上或断层破碎带

21、附近。 如京原线10号大桥位于几条断层交汇处，多次改变设计 方案，桥跨由16m改为23m,又改为43m,最后以33.7m跨越断 层带。 第三地质构造第三地质构造 桥敦遇到断层时，应采取的具体措施桥敦遇到断层时，应采取的具体措施： （1）桥高在30m以下； 断层宽度在0.2m以上；应置换； 不足0.2m，一般不做处理； 分布一角时，应将基础扩大加深； 局部为坚硬岩层，应去除； （2）超过30m时；一般采用钻孔桩等形式处理； 第三地质构造第三地质构造 地质图(geological map)的种类： 普通地质图 地貌及第四纪地质图 工程地质图 水文地质图 地质平面图 地质剖面图 地层柱状图 第第6 6节节 地质图地质图 第三地质构造第三地质构造 各种地质界面在地质图上的表现: 第三地质构造第三地质构造 倾斜构造（V字形法则） 1.倾向反，同弯曲且曲率小。 第三地质构造第三地质构造 2. 倾向同，倾角大，反弯曲。 第三地质构造第三地质构造 3. 倾向同， 倾角小，同弯曲 但曲率大。 第三地质构造第三地质构造 水平岩层和倾斜岩层地质图 练习：练习： 地质图分析 岩层倾向与坡向 相反 第三地质构造第三地质构造 褶皱在地质图上的表现： 水平褶曲倾伏褶曲 第三地质构造第三地质构造 断层构造在地质图上的表现： （b） 背斜背斜,正断层正断层 上升盘变宽上升