《工程地质》断裂构造PPT课件

1、工程地质断裂构造一、一、节理节理(裂隙裂隙)二、二、断层断层一、节理 北京西山的一条张剪性节理北京西山的一条张剪性节理指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面面没有明显相对位移没有明显相对位移的断裂构造。的断裂构造。节节 理理（一）节理分类（一）节理分类1按与岩层产状的关系分为：按与岩层产状的关系分为：1-走向节理； 2-倾向节理； 3-斜交节理； 4-岩层走向2按力学性质分类：按力学性质分类：剪节理剪节理张节理张节理剪节理剪节理由剪应力产生由剪应力产生的破裂面。的破裂面。特征特征：平直闭合平直闭合, ,分布分布较密较密; ;走向稳定，走向稳定，延伸深远延

2、伸深远; ;裂隙面裂隙面光滑，常有擦痕光滑，常有擦痕; ;常常呈常常呈“X X”型型; ;可可切穿砾石。切穿砾石。剪节理剪节理由剪应力产生由剪应力产生的破裂面。的破裂面。特征特征：平直闭合平直闭合, ,分布较分布较密密; ;走向稳定，延伸走向稳定，延伸深远深远; ;裂隙面光滑，裂隙面光滑，常有擦痕常有擦痕; ;常常呈常常呈“X X”型型; ;可切穿砾石。可切穿砾石。张节理张节理由张应力产生由张应力产生的破裂面。的破裂面。特征特征：裂隙张开宽，间裂隙张开宽，间距大；裂隙面粗糙，距大；裂隙面粗糙，少有擦痕；延伸不少有擦痕；延伸不远；常呈豆荚状、远；常呈豆荚状、树枝状；常绕开砾树枝状；常绕开砾石。石

3、。3按节理成因分类：按节理成因分类：原生节理原生节理构造节理构造节理表生节理表生节理原生节理原生节理是指岩石是指岩石成岩过成岩过程中形成程中形成的节理。的节理。构造节理构造节理指由构造运动产生的指由构造运动产生的构造应力形成构造应力形成的节理。的节理。表生节理表生节理由由卸荷、风化、爆破等作用形成卸荷、风化、爆破等作用形成的节理。的节理。4按节理与褶皱轴的关系分类：按节理与褶皱轴的关系分类：a. 纵节理；纵节理；b. 斜节理；斜节理；c. 横节理横节理（二）节理发育程度分级（二）节理发育程度分级依据依据：节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况：节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况发育程度

4、分级发育程度分级基本特征基本特征节理不发育节理不发育节理节理1 12 2组，规则，为构造型，间距在组，规则，为构造型，间距在1m1m以上，以上，多为密闭节理，岩体切割成大块状。多为密闭节理，岩体切割成大块状。节理较发育节理较发育节理节理2 23 3组，呈组，呈X X形，较规则，以构造型为主，形，较规则，以构造型为主，多数间距大于多数间距大于0.4m0.4m，多为密闭节理，部分为，多为密闭节理，部分为张开节理，少有充填物。岩体切割成大块状。张开节理，少有充填物。岩体切割成大块状。节理发育节理发育节理节理3 3组以上，不规则，呈组以上，不规则，呈X X型或米字型，以构造型或米字型，以构造型或风化型

5、为主，多数间距小于型或风化型为主，多数间距小于0.4m0.4m，大部，大部分为张开节理，部分有充填物。岩体切割成分为张开节理，部分有充填物。岩体切割成块石状。块石状。节理很发育节理很发育节理节理3 3组以上，杂乱，以风化和构造型为主，多组以上，杂乱，以风化和构造型为主，多数间距小于数间距小于0.2m0.2m，以张开节理为主，有个别宽张，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。节理，一般均有充填物。岩体切割成碎裂状。（三）节理的工程地质研究（三）节理的工程地质研究观测研究节理时，首先应观测研究节理时，首先应注意注意节理的节理的性性质质、矿化现象矿化现象、先后次序先后次序

6、、空间的相互关系空间的相互关系和和形成的时代形成的时代，其次是，其次是原地岩石性质原地岩石性质，产状产状和和所处的构造部位所处的构造部位。（四）节理调查研究的内容（四）节理调查研究的内容 1. 节理的成因类型、力学性质；节理的成因类型、力学性质； 2. 节理的组数、密度和产状；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；节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度； 4. 节理的充填物质及厚度、含水情况；节理的充填物质及厚度、含水情况； 5. 节理发育程度分级。节理发育程度分级。（五）节理对工程的影响（五）节理对工程的影响1是地下水的通道是地下水的通道。加速岩石的溶解破坏，。

7、加速岩石的溶解破坏，尤其在可溶盐地区易形成溶洞，发育成尤其在可溶盐地区易形成溶洞，发育成为地下暗河；为地下暗河；2加速风化作用和冻胀作用加速风化作用和冻胀作用；3降低岩石力学强度，降低工程的稳定性降低岩石力学强度，降低工程的稳定性；4降低爆破效率降低爆破效率；5降低地基承载力降低地基承载力。垂直节理风化后垂直节理风化后形成地貌形成地貌二、断层断层是指岩断层是指岩石在构造应石在构造应力作用下发力作用下发生断裂，沿生断裂，沿断裂面两侧断裂面两侧的岩块的岩块发生发生明显的相对明显的相对位移位移的断裂的断裂构造。构造。岩石在构造应力岩石在构造应力作用下发生断作用下发生断裂，沿断裂面裂，沿断裂面两侧的岩

8、块两侧的岩块发发生明显的相对生明显的相对位移位移的断裂构的断裂构造。造。二、断层（一）（一）断层的几何要素断层的几何要素（二）（二）断层的分类断层的分类（三）（三）断层的野外鉴别与研究断层的野外鉴别与研究（四）（四）断层两盘相对运动方向的判别断层两盘相对运动方向的判别（五）（五）确定断层的形成时期确定断层的形成时期（六）（六）断层的断层的工程地质评价工程地质评价( (一一) ) 断层的几何要素断层的几何要素2断层线断层线断层面与水平面或垂直面的交线。断层面与水平面或垂直面的交线。1.1.断层面断层面 2.2.断层线断层线 3.3.上盘上盘 4 4下盘下盘1断层面断层面指断层中两指断层中两侧岩层

9、沿其运侧岩层沿其运动的破裂面。动的破裂面。3断盘断盘断层两侧相对移动的岩层。断层两侧相对移动的岩层。1.1.断层面断层面 2.2.断层线断层线 3.3.上盘上盘 4 4下盘下盘4断距断距指岩层中同一点被断层断开后的位移量。指岩层中同一点被断层断开后的位移量。水平断距水平断距(am)重直断距重直断距(bm)总断距总断距(ab)( (二二) ) 断层的分类断层的分类逆断层逆断层平移断层平移断层正断层正断层1根据断层根据断层两盘相对运动的方向两盘相对运动的方向分为：分为：上盘下降正断层正断层：上盘相对下降上盘相对下降或或下盘相对上升下盘相对上升的断层。的断层。小型低角度小型低角度正断层正断层上盘上升

10、逆断层逆断层：上盘相对上升上盘相对上升或或下盘相对下降下盘相对下降的断层。的断层。逆断层按照逆断层按照断层面的倾角断层面的倾角又可分为：又可分为： 冲冲断层断层 断层面倾角断层面倾角4545；逆掩逆掩断层断层 断层面倾角在断层面倾角在25254545；辗掩辗掩断层断层 断层面倾角断层面倾角2525。辗掩断层一般规模巨大，常有时代较老的地辗掩断层一般规模巨大，常有时代较老的地层被推覆到时代新的地层之上，形成层被推覆到时代新的地层之上，形成推覆构造推覆构造。四川彭县逆冲推覆构造逆冲推覆构造发逆冲推覆构造发育地区遭受强烈侵育地区遭受强烈侵蚀切割，将部分外蚀切割，将部分外来岩块剥蚀掉而露来岩块剥蚀掉而

11、露出下伏原地岩块。出下伏原地岩块。在一片外来岩块在一片外来岩块中露出一小片由断中露出一小片由断层圈闭的原地岩块，层圈闭的原地岩块，常常是较老地层中常常是较老地层中出现一小片由断层出现一小片由断层圈闭的较年轻地层，圈闭的较年轻地层，这种现象称为构造这种现象称为构造窗。窗。如果剥蚀强烈，外如果剥蚀强烈，外来岩块被大片剥蚀，来岩块被大片剥蚀，只残留小片孤零零的只残留小片孤零零的外来岩体，称为飞来外来岩体，称为飞来峰。峰。飞来峰表现为原地飞来峰表现为原地岩块中残留一小片由岩块中残留一小片由断层圈闭的外来岩块，断层圈闭的外来岩块，常常是较年轻的地层常常是较年轻的地层中残留一小片由断层中残留一小片由断层圈

12、闭的较老地层。飞圈闭的较老地层。飞来峰常常成为陡立的来峰常常成为陡立的山峰。山峰。 飞来峰飞来峰产状陡立的上寒武统灰岩沿平缓的断层面推掩在下奥陶统贾旺组泥岩之上，在山顶残留成飞来峰。水平错动水平错动平移断层平移断层：两盘：两盘沿断层走向沿断层走向相对移动的断层。相对移动的断层。注意！注意！在实际情况中，平移断层往往是与前两类断在实际情况中，平移断层往往是与前两类断层层同时存在同时存在的，这类断层一般采用组合命名，称的，这类断层一般采用组合命名，称之为平移逆断层、逆之为平移逆断层、逆平移断层、平移平移断层、平移正断正断层和正层和正平移断层。平移断层。23472345811正断层正断层例例1：逆断

13、层逆断层例例2：冲断层冲断层2347345821502按按断层面产状与岩层产状的关系断层面产状与岩层产状的关系分为：分为：F1-走向断层；F2-倾向断层； F3-斜向断层在背斜两翼剖面上分别显示正断层和逆断层的假象倾向断层引起的效应倾向断层引起的效应左图是一个被横向平移断层切断的背斜，而在两翼的剖面左图是一个被横向平移断层切断的背斜，而在两翼的剖面上分别显示上分别显示正断层和逆断层的错觉正断层和逆断层的错觉。因此。因此判断地层性质必须从判断地层性质必须从立体上和实际位移上全面分析地层两盘的错动立体上和实际位移上全面分析地层两盘的错动。 A B上盘沿岩层倾向滑动，垂直地层走向的剖面上表现为逆断层

14、 平移断层引起的效应平移断层引起的效应倾向断层引起的效应倾向断层引起的效应倾向断层的两盘沿断层面倾向滑动时，侵蚀夷平后的两盘倾向断层的两盘沿断层面倾向滑动时，侵蚀夷平后的两盘岩层在平面上表现为水平错移，给人以平移断层的假象。岩层在平面上表现为水平错移，给人以平移断层的假象。A B倾向正断层引起的平移断层的假象 正（逆）断层引起的效应正（逆）断层引起的效应上述情况说明，上述情况说明，倾向平移断层倾向平移断层与与倾向正倾向正( (逆逆) )断层断层引起的平面露头上的效应引起的平面露头上的效应相似相似。野外观。野外观察断层时，不能仅仅根据水平面或剖面上岩层的察断层时，不能仅仅根据水平面或剖面上岩层的

15、错移判断断层性质。因此判断地层性质必须从立错移判断断层性质。因此判断地层性质必须从立体上和实际位移上体上和实际位移上全面分析全面分析地层两盘的错动。地层两盘的错动。 当然实际中还有许多复杂的情况，这需要我当然实际中还有许多复杂的情况，这需要我们在以后的工作中不断地总结。们在以后的工作中不断地总结。3按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类：褶曲被褶曲被横断层横断层错断引起的效应错断引起的效应平行纵断层；平行纵断层； 垂直横断层；垂直横断层；斜交斜断层。斜交斜断层。逆断层逆断层冲断层冲断层4按按形成断层的力学性质形成断层的力学性质，可分为：，可分为：压应力压应力压性断层压性断层，多为逆断层；，多为逆断

16、层；张应力张应力张性断层张性断层，多为正断层；，多为正断层；剪应力剪应力扭性断层扭性断层，多为平移断层。，多为平移断层。5断层的断层的组合类型组合类型阶梯状断层阶梯状断层地堑和地垒地堑和地垒叠瓦式断层叠瓦式断层阶梯状断层阶梯状断层地堑地堑和和地垒地垒地垒地垒地堑地堑叠瓦式构造叠瓦式构造台台中中地地区区叠叠瓦瓦断断层层带带( (三三) ) 断层的野外鉴别与研究断层的野外鉴别与研究构造上构造上地层上地层上断层的伴生现象断层的伴生现象地貌、水文地质等地貌、水文地质等各类标志：各类标志：1 1构造上的标志构造上的标志（构造线不连续）（构造线不连续）岩脉被切断，产生牵引现象岩脉被切断，产生牵引现象 2

17、2地层上的标志地层上的标志 地层的重复或缺失。地层的重复或缺失。对称式重复对称式重复褶曲褶曲断层断层顺次式重复顺次式重复走向断层造成的地层重复和缺失断层性质断层性质断层倾斜与地层倾斜的关系断层倾斜与地层倾斜的关系二者倾向相反二者倾向相反二者倾向相同二者倾向相同断层倾角大于岩层倾角断层倾角大于岩层倾角断层倾角小于岩层倾角断层倾角小于岩层倾角正断层正断层逆断层逆断层重复（重复（A）缺失（缺失（D）缺失（缺失（B）重复（重复（E）重复（重复（C）缺失（缺失（F）断层两盘断层两盘相对动向相对动向下降盘出现新地层下降盘出现新地层下降盘出现新地层下降盘出现新地层上升盘出现新地层上升盘出现新地层3 3断层的

18、伴生现象断层的伴生现象牵引弯曲、擦痕、摩擦镜面、滑动槽子等也牵引弯曲、擦痕、摩擦镜面、滑动槽子等也是帮助判断断层存在的标志。是帮助判断断层存在的标志。冲断层断层面上的擦痕冲断层断层面上的擦痕平行的脊槽主要是方解石的生长纤维。阶步与擦痕大致垂直，其陡坎倾向指示上盘上冲。张性断层角砾岩张性断层角砾岩砾石由石炭二叠系灰岩组成，棱角状、大小不一、无分选，泥砂质胶结正断层断裂带正断层断裂带由右向左破碎度增加，依次是构造透镜体带、断层角砾岩、碎裂岩，最后是断层泥4 4地貌、水文地质和植被上的标志地貌、水文地质和植被上的标志 断层崖断层崖断层三角面断层三角面东非大裂谷(2)(2)串珠状的湖泊或洼地，泉水的带

19、状分布，串珠状的湖泊或洼地，泉水的带状分布，常表明有大断带存在。常表明有大断带存在。 (3)(3)正常延伸的山脊突然错断，正常流径的正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流突然产生急转弯。河流突然产生急转弯。断层两盘相对平移断层两盘相对平移(4)(4)植物也可作为参考，有时沿断层两侧因岩性不植物也可作为参考，有时沿断层两侧因岩性不同，而生长截然不同的植物群落，有时则在断同，而生长截然不同的植物群落，有时则在断层带上生长着特殊的植物。层带上生长着特殊的植物。( (四四) ) 断层两盘相对运动方向的判别断层两盘相对运动方向的判别1. 1. 根据两盘地层的新老关系根据两盘地层的新老关系2. 2. 褶曲

20、核部地层宽度的变化褶曲核部地层宽度的变化3. 3. 根据牵引现象根据牵引现象4. 4. 根据标志层的错动根据标志层的错动5. 5. 断层角砾断层角砾6. 6. 擦痕和阶步擦痕和阶步7. 7. 符号符号1. 两盘地层的新老关系两盘地层的新老关系走向断层走向断层纵断层纵断层地层倒转地层倒转断层倾角岩层倾角断层倾角岩层倾角上升盘上升盘出露出露老老岩层岩层下降盘下降盘出露出露老老岩层岩层断层横切褶曲轴断层横切褶曲轴背斜背斜上升盘上升盘核部地层核部地层变宽变宽；向斜向斜上升盘上升盘核部地层核部地层变窄变窄。2. 褶曲核部地层厚度的变化褶曲核部地层厚度的变化.根据牵引现象根据牵引现象牵引现象的弧牵引现象的

21、弧形突出弯曲方向指形突出弯曲方向指示本盘运动方向。示本盘运动方向。标志层 4. 标志层的错动标志层的错动断层角砾岩5 . 断层角砾断层角砾6. 擦痕和阶步擦痕和阶步擦痕擦痕断面上平行而断面上平行而密集的沟纹；密集的沟纹；镜面镜面断面上局部平断面上局部平滑而光亮的面；滑而光亮的面；阶步阶步擦痕及镜面末端擦痕及镜面末端常出现的常出现的“坎坎”。457符号识别符号识别在地质图上，断层一般用在地质图上，断层一般用粗红线粗红线醒目地醒目地标示出来，断层性质用相应符号表示。标示出来，断层性质用相应符号表示。正断层平移断层逆断层注：注：短齿为上盘运动方向短齿为上盘运动方向70( (五五) ) 确定断层形成的时期确定断层形成的时期利用不整合接触关系利用不整合接