工程地质第三章[2]

1、1第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3 3.3 断裂构造断裂构造断裂构造：断裂构造：构成地壳的岩体，受内外营力作用发生变形，构成地壳的岩体，受内外营力作用发生变形，当变形达到一定程度后，岩体的连续性和完整性遭到破坏当变形达到一定程度后，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。，产生各种大小不一的断裂。 断裂构造是地壳上层常见的地质构造，断裂构造成群分断裂构造是地壳上层常见的地质构造，断裂构造成群分布便形成布便形成断裂带断裂带。 根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造断裂构造可可分为分为裂隙裂隙和和断层

2、断层两类。两类。23.3.1 3.3.1 裂隙裂隙第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3 3.3 断裂构造断裂构造 存在于岩体中的裂缝，岩体受力断裂后两侧岩存在于岩体中的裂缝，岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造，也称为节理。块没有显著位移的小型断裂构造，也称为节理。裂隙按成因可分为：裂隙按成因可分为：构造裂隙构造裂隙和和非构造裂隙非构造裂隙。 （1 1）构造裂隙：）构造裂隙：岩体受地应力作用随岩体变形而产生的岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。按力学性质的不同，构造裂隙可分如下两种：裂隙。按力学性质的不同，构造裂隙可分如下两种：1、裂隙的类型、

3、裂隙的类型3第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.1 3.3.1 裂隙裂隙张性裂隙：张性裂隙：主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，很少有擦痕，裂隙间距较大且分较宽，断裂面粗糙，很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不均，沿走向和倾向都延伸不远。布不均，沿走向和倾向都延伸不远。构构造造裂裂隙隙扭（剪）性裂隙：扭（剪）性裂隙：多呈平直闭合的裂隙，走向稳定，多呈平直闭合的裂隙，走向稳定，延伸较远，裂隙面光滑有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面延伸较远，裂隙面光滑有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，或交叉成成群平行分布，或交叉成

4、“X”X”形，将岩体切割成菱形，将岩体切割成菱形块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。形块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。4第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响（2 2）非构造裂隙：）非构造裂隙：由成岩作用、外动力、重力等非构造由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的裂隙。因素形成的裂隙。 主要包括：主要包括：原生裂隙原生裂隙、风化裂隙、卸荷裂隙等风化裂隙、卸荷裂隙等。3.3.1 3.3.1 裂隙裂隙5 裂隙除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利裂隙除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利影响。裂隙破坏了岩体的整体性，促进了岩体风化速度，

5、增影响。裂隙破坏了岩体的整体性，促进了岩体风化速度，增强了岩体的透水性，从而使岩体的强度和稳定性降低。强了岩体的透水性，从而使岩体的强度和稳定性降低。 当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。时，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。 重大工程设计应对裂隙进行深入调查研究，详细论证裂重大工程设计应对裂隙进行深入调查研究，详细论证裂隙对岩体工程建筑条件的影响，并采取相应措施确保建筑物隙对岩体工程建筑条件的影响，并采取相应措施确保建筑物的稳定和正常使用。的稳定和正常使用。2 2、裂隙的工程地质评价、裂隙的

6、工程地质评价第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.1 3.3.1 裂隙裂隙6第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.1 3.3.1 裂隙裂隙3 3、裂隙调查统计和表示方法、裂隙调查统计和表示方法选择具有代表性的基石选择具有代表性的基石露头，对一定范围内的露头，对一定范围内的裂隙条数、长度、宽度裂隙条数、长度、宽度以及裂隙产状等指标进以及裂隙产状等指标进行测量，研究裂隙的成行测量，研究裂隙的成因和充填情况。因和充填情况。7在任意半径的半圆上划上刻度网，在任意半径的半圆上划上刻度网，将所测得的裂隙按走向以每将所测得的裂隙按走向以每5

7、 50 0或或10100 0分组，统计每一组内的分组，统计每一组内的裂隙数、算出其平均走向。自圆心沿半径引射线，射线的裂隙数、算出其平均走向。自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂隙平均走向，长度代表每组裂隙的条数，方位代表每组裂隙平均走向，长度代表每组裂隙的条数，最后将各射线的端点连接起来，即可得裂隙走向玫瑰图。最后将各射线的端点连接起来，即可得裂隙走向玫瑰图。绘制方法同前。绘制方法同前。第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.1 3.3.1 裂隙裂隙83.3.2 断层第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响93.3.2 3.3.2

8、断层断层断层：岩体受力断裂后两断层：岩体受力断裂后两侧岩块发生显著位移的断侧岩块发生显著位移的断裂构造。裂构造。断层面和破碎带、断层线断层面和破碎带、断层线、上盘和下盘、断距。、上盘和下盘、断距。1、断层要素、断层要素断层的定义及其组成要素断层的定义及其组成要素第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响10第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.2 3.3.2 断层断层大型断层常沿某一断层破碎带发展。断层带大型断层常沿某一断层破碎带发展。断层带常形成糜棱岩，断层角砾和断层泥等。常形成糜棱岩，断层角砾和断层泥等。指断层面与地面的交线。断层线表

9、示断层的指断层面与地面的交线。断层线表示断层的延伸方向，其形状取决于断层面的形状和地延伸方向，其形状取决于断层面的形状和地面起伏情况。面起伏情况。指断层面两侧发生相对位移的岩块。位于断指断层面两侧发生相对位移的岩块。位于断层面上部的称为上盘；下部称为下盘。层面上部的称为上盘；下部称为下盘。断层两盘沿断层面相对移动开的距离。断层两盘沿断层面相对移动开的距离。11第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.2 3.3.2 断层断层2 2、断层的基本类型、断层的基本类型指上盘沿断层面相对下降，指上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。下盘相对上升的断层。使上盘使上盘沿断

10、层面向下错动而成。沿断层面向下错动而成。上盘沿断层面相对上升，下上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。盘相对下降的断层。使上盘沿使上盘沿断层面向上错动而成。断层面向上错动而成。正正 断断 层层逆逆 断断 层层12岩体受水平扭应力作岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的发生相对水平位移的断层，其倾角很大，断层，其倾角很大，断层面近于直立，断断层面近于直立，断层线平直。层线平直。平推断层平推断层第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.2 3.3.2 断层断层13美国圣安的列斯断层的航空照片美国圣安的列斯断层的航空照片14第第3

11、3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.3.2 3.3.2 断层断层3 3、断层的组合形式、断层的组合形式 受区域性或地区性地应受区域性或地区性地应力场的控制，断层常与相关力场的控制，断层常与相关构造相伴生。并以一定的排构造相伴生。并以一定的排列方式组合在一起，形成不列方式组合在一起，形成不同形式的断层带。同形式的断层带。 如阶状断层、地堑、地如阶状断层、地堑、地垒和迭瓦式构造等。垒和迭瓦式构造等。阶状断层阶状断层153.3.2 断层断层第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响4 4、断层的工程地质评价、断层的工程地质评价16 3.3.2 3.3.2

12、 断层断层第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响17第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响a a断层崖剥蚀成冲沟；断层崖剥蚀成冲沟；b b冲沟扩大形成三角面；冲沟扩大形成三角面；c c继续侵蚀，三角面消失。继续侵蚀，三角面消失。 5 5、断层的野外识别、断层的野外识别 断层的存在对工程建筑不利，断层的存在对工程建筑不利，因此必须对断层进行识别。在野外因此必须对断层进行识别。在野外可根据与断层构造有关的可根据与断层构造有关的等标志来识别断层。等标志来识别断层。 当断层断距较当断层断距较大时，上升盘前缘可能形成陡峭的大时，上升盘前缘可能形成陡峭的

13、断层崖，经风化剥蚀形成断层三角断层崖，经风化剥蚀形成断层三角面地形。当断层破碎带岩石破碎时，面地形。当断层破碎带岩石破碎时，易于侵蚀下切形成沟谷或峡谷地形。易于侵蚀下切形成沟谷或峡谷地形。断层三角面形成示意图断层三角面形成示意图183.3.2 3.3.2 断层断层断层的野外识别断层的野外识别岩层发生重复或缺失，岩脉错断或者岩岩层发生重复或缺失，岩脉错断或者岩层沿走向突然发生中断，与不同性质的岩层突然接触等特层沿走向突然发生中断，与不同性质的岩层突然接触等特征，均为断层存在可能性标志。征，均为断层存在可能性标志。断层在发生、发展过程中遗留断层在发生、发展过程中遗留下来的构造形迹。下来的构造形迹。

14、 第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响1920补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究21 连续滑动过程，应力降较小，无大地震伴随。连续滑动过程，应力降较小，无大地震伴随。 断层发生快速错动，错动前断层呈锁闭状态，无断层发生快速错动，错动前断层呈锁闭状态，无 明显位移发生。明显位移发生。 同一断层的不同区段可以呈现不同的活动方式。同时同一断层的不同区段可以呈现不同的活动方式。同时应活断层错动速度相当缓慢（每年几毫米至几十毫米），应活断层错动速度相当缓慢（每年几毫米至几十毫米），无法用常规方法观测，故通常用定期的形变测量方法取得无法用常规方法观测，

15、故通常用定期的形变测量方法取得断层的活动标志。断层的活动标志。补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究22补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究 规模：规模：断层长度和切割深度，它反映断层能量和破坏断层长度和切割深度，它反映断层能量和破坏 力大小。力大小。 活动速率：活动速率：断层活动性强弱的重要标志。一般为每年断层活动性强弱的重要标志。一般为每年 不足不足1 1毫米至几毫米，最强为几十毫米。毫米至几毫米，最强为几十毫米。 前后两次突然错动之间的时间间隔，它对应于地震前后两次突然错动之间的时间间隔，它对应于地震重复周期。重复周期。 23补充讲解：活断层

16、的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究 古地震法：古地震法：根据断层多次古地震事件及其年代数据确定。根据断层多次古地震事件及其年代数据确定。 位移量法：位移量法：分析断层位移量与地震重复的关系，确定地震分析断层位移量与地震重复的关系，确定地震重复周期。重复周期。 R=D/SR=D/S 其中：其中：RR大震周期（大震周期（a a）；）； DD由一次大地震引起的位移量（由一次大地震引起的位移量（mmmm）；）； SS年平均位移量（年平均位移量（mm/amm/a）24 岩层接触关系岩层接触关系、断层沉积物断层沉积物、断层崖断层崖、断层张裂隙断层张裂隙、断层断层填充堆积物填充堆积物等。等。 可通

17、过测定沉积物或堆积物年龄以及开挖探槽等确定地震可通过测定沉积物或堆积物年龄以及开挖探槽等确定地震断层活动年代。断层活动年代。 通过通过河流纵比降河流纵比降（河流纵断面任意两点间的高差与水平距（河流纵断面任意两点间的高差与水平距离之比）、离之比）、河漫滩与平水期之高差河漫滩与平水期之高差判定地壳上升或下降。判定地壳上升或下降。补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究25 地震波法：地震波法：探地雷达、人工地震等探地雷达、人工地震等 地球化学：地球化学：测量断层带气体（氡气、氦气等）的含量测量断层带气体（氡气、氦气等）的含量。如活动断层氡气含量可达如活动断层氡气含量可达2700

18、02700030000ppm30000ppm，正常含量仅为，正常含量仅为0.5ppm0.5ppm。补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究26补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究 区域优势活动断裂：区域优势活动断裂：常以发震形式影响工程场地稳常以发震形式影响工程场地稳 定性的断裂。定性的断裂。 场区优势活动断裂：场区优势活动断裂：常以错动和蠕动影响场地稳定常以错动和蠕动影响场地稳定 性的断裂。性的断裂。27补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究工程场地及其附近活动断层存在的可能性；工程场地及其附近活动断层存在的可能性； 活动断层

19、的规模、产状特征；活动断层的规模、产状特征； 断层活动特征：断层活动特征：活动时代、活动性质（粘滑、蠕滑）、活动时代、活动性质（粘滑、蠕滑）、 活动方式（走滑、倾滑）、活动速率等；活动方式（走滑、倾滑）、活动速率等； 断层地震危险性：断层地震危险性：最大震级及复发周期等。最大震级及复发周期等。 影响地震振动破坏的因素：影响地震振动破坏的因素：地震强度地震强度、场地条件场地条件、建筑物建筑物抗震性能抗震性能。其中工程地质研究的重点是场地条件。其中工程地质研究的重点是场地条件。28地质构造条件：地质构造条件：地块优于褶皱带，老褶皱优于新褶皱，地块优于褶皱带，老褶皱优于新褶皱，隆起区优于凹陷区。隆起

20、区优于凹陷区。地基特性：地基特性：岩石优于土层，硬土优于软土。岩石优于土层，硬土优于软土。卓越周期：卓越周期：地震记录图上频度最大的地震波所对应的地震记录图上频度最大的地震波所对应的振动周期。近似等于岩土体的自振周期。振动周期。近似等于岩土体的自振周期。 当场地的卓越周期与建筑物的自振周期相同时，破当场地的卓越周期与建筑物的自振周期相同时，破坏最严重。坏最严重。补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究29砂基液化：砂基液化：饱和松散粉细砂最易产生液化现象；饱和松散粉细砂最易产生液化现象；孤立突出的地形使震害加剧，低洼沟谷使震害减弱；孤立突出的地形使震害加剧，低洼沟谷使震害减

21、弱；地下埋藏愈浅，地震烈度增加愈大。地下埋藏愈浅，地震烈度增加愈大。 一般工程措施难以防御地震产生的破坏，因此，一般工程措施难以防御地震产生的破坏，因此，防防范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。补充讲解：活断层的工程地质研究补充讲解：活断层的工程地质研究30第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.4 3.4 地层的接触关系地层的接触关系 31（1 1）整合接触）整合接触：地壳发生剥蚀和沉积时。堆积物沉积次地壳发生剥蚀和沉积时。堆积物

22、沉积次序互相衔接，产状彼此平行，岩层地质年代顺次连续。序互相衔接，产状彼此平行，岩层地质年代顺次连续。（2 2）不整合接触：）不整合接触：成岩过程发生沉积间断现象，岩层间成岩过程发生沉积间断现象，岩层间地质年代不连续，缺失沉积间断期间的岩层。地质年代不连续，缺失沉积间断期间的岩层。 存在于接触面之间因沉积间断而产生的剥蚀面称之存在于接触面之间因沉积间断而产生的剥蚀面称之为为不整合面不整合面。不整合面上有时可见下部岩层遭受外力剥。不整合面上有时可见下部岩层遭受外力剥蚀的痕迹。蚀的痕迹。1 1、地层接触关系分类、地层接触关系分类第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响32第

23、第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.4 3.4 地层的接触关系地层的接触关系平行不平行不整整 合合角度不角度不 整整 合合2 2、不整合接触分类、不整合接触分类33A整合接触 B假整合接触 C不整合接触 D沉积接触 E侵入接触 F断层接触地层的接触关系图地层的接触关系图3.4 3.4 地层的接触关系地层的接触关系第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响34第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.5 3.5 岩石与岩体的工程地质性质岩石与岩体的工程地质性质3.5.13.5.1岩石的主要物理力学性质岩石的主要物理力学

24、性质35第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.5 3.5 岩石与岩体的工程地质性质岩石与岩体的工程地质性质36第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.5.13.5.1岩石的主要物理力学性质岩石的主要物理力学性质37第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.5.13.5.1岩石的主要物理力学性质岩石的主要物理力学性质38第第3 3章章 地质构造及其对工程的影响地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质39第3章 地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩

25、体的工程地质性质1 1、岩体结构分析、岩体结构分析 （1 1）结构面）结构面40成岩过程中形成的结构面。可分为成岩过程中形成的结构面。可分为A A、原生结构面、原生结构面构造应力作用，在岩体中形成的断裂面、错动面和破碎带构造应力作用，在岩体中形成的断裂面、错动面和破碎带统称为统称为B B、构造结构面、构造结构面第3章 地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质41第3章 地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质是指在风化、卸荷、地是指在风化、卸荷、地下水等作用下形成的风下水等作用下形成的风化裂隙、破碎带、卸荷化裂隙、

26、破碎带、卸荷裂隙、泥化夹等。裂隙、泥化夹等。C C、次生结构面、次生结构面42第3章 地质构造及其对工程的影响结构面的特征：结构面的特征：3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质43第3章 地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质 结构体的类型图结构体的类型图44第3章 地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质岩体结构：岩体结构：指岩体中结构面与结构体的组合方式。指岩体中结构面与结构体的组合方式。基本类型：基本类型：整体块状结构整体块状结构、层状结构层状结构、碎裂结构碎裂结构和和散体散体结构结构四类

27、。四类。岩体的工程地质性质，取决于岩体结构类型与特征以及岩体的工程地质性质，取决于岩体结构类型与特征以及组成岩体的岩石性质。不同结构类型岩体的工程地质性组成岩体的岩石性质。不同结构类型岩体的工程地质性质如下：质如下：（3 3）岩体结构特征）岩体结构特征2 2、岩体的工程地质性质、岩体的工程地质性质45第3章 地质构造及其对工程的影响岩体结构特征岩体结构特征3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质 这类岩体具有良好的工这类岩体具有良好的工程地质性质，是较理想的各程地质性质，是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩。及洞室围岩。块状结构岩体块状结构岩体

28、46第3章 地质构造及其对工程的影响岩体结构特征岩体结构特征3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质结构面以层面与不密集结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多的节理为主，结构面多闭合至微张状、风化微闭合至微张状、风化微弱，结构体块度较大且弱，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，保持着母岩岩块性质，故此类岩体总体变形模故此类岩体总体变形模量和承载能力较高，可量和承载能力较高，可作为工程建筑地基。作为工程建筑地基。层状结构岩体层状结构岩体473.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质第3章 地质构造及其对工程的影响节理、裂隙发育、常有泥质节理、裂隙发育、常有泥质充填

29、物质，结构体块度不大充填物质，结构体块度不大。其中镶嵌结构岩体因其结。其中镶嵌结构岩体因其结构体为硬质岩石，具有较高构体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩体则变裂结构和碎裂结构岩体则变形模量、承载能力均不高，形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。工程地质性质较差。碎裂结构岩体碎裂结构岩体48第3章 地质构造及其对工程的影响3.5.23.5.2岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质节理、裂隙极度发育节理、裂隙极度发育，岩体十分破碎，岩，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石手捏即碎，属于碎石土类，

30、可按碎石土石土类，可按碎石土类研究。类研究。散体结构岩体散体结构岩体49第3章 地质构造及其对工程的影响50第3章 地质构造及其对工程的影响51第3章 地质构造及其对工程的影响52第3章 地质构造及其对工程的影响53第3章 地质构造及其对工程的影响54551 1：5000050000 地层由早到晚分别为下泥盆纪（地层由早到晚分别为下泥盆纪（D1D1）粗砂岩；中泥盆）粗砂岩；中泥盆纪（纪（D2D2）细砂岩；上泥盆纪（）细砂岩；上泥盆纪（D3D3）石灰质页岩；下石炭纪）石灰质页岩；下石炭纪（C1C1）细砂岩；中石炭纪（）细砂岩；中石炭纪（C2C2）石灰岩；上二叠纪（）石灰岩；上二叠纪（P2P2）泥质灰岩；下三叠纪（泥质灰岩；下三叠纪（T1T1）页