工程地质学第三章地质构造课件

1、 第三章 地质构造3.1 地质年代及其特征地球有60亿年以上历史；根据同位素和他们衰变产物的相对浓度测试,人类所见到地球最古老的岩石-西格陵兰片麻岩已有38亿年的历史。地球经历了一连串的变化，这些变化可以把地球历史分成若干个发展阶段，地球发展的时间段叫地质年代。绝对地质年代(同位素年龄)相对地质年代（不能说明岩层形成的确切时间,能反映岩层形成的自然过程）岩层的地质年代3.1.1 相对地质年代的确定方法1 沉积岩1)地层对比法：以地层的沉积顺序为对比的基础，在构造复杂地区应用困难。The youngest layerThe oldest layer 整合接触(conformity)：时间上连续，

2、产状上一致。反映地壳连续均匀下降。2)地层接触关系：按地层接触关系确定地层新老关系。 平行不整合 (disconformity)： 时间上不连续，产状一致。 反映地壳间断上升。缺失O3、S、D角度不整合(discordant)： 时间上不连续，产状不一致。 反映地壳剧烈运动。3)岩性对比:以标准剖面为依据4)古生物化石法 从古至今，生物由低级向高级发展，由简单向复杂发展。 根据岩浆岩侵入接触和沉积接触来确定岩层的新老关系。 侵入接触 沉积接触 侵入与沉积接触 2、岩浆岩2、岩浆岩 变质岩由于变质作用，确定相对地质年代较困难。3、变质岩3.1.2 地质年代单位及地层单位划分地质年代和地层单位的主

3、要依据是地壳运动和生物的演变。地壳发生大的构造运动之后，自然地理条件发生明显改变，各种生物也将随之演变，这样形成了地层发展历史的阶段性。地球发展的时间段叫地质年代。 地质年代单位：代、纪、世、期、 时(从大到小)地层单位：一定地质时期所形成的地层的总体的名称。 地层单位：界、系、统、阶、 群(从大到小) 地层单位国际性（界、系、统）全国性或大区域性（阶）地方性（群）3.2.1 产状三要素(elements of attitude)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(dip angle)：岩层层面与水平面的最

4、大锐角。3.2 岩层产状3.2.2 产状三要素测试测定与表示产状测定：工具罗盘产状表示方法 ：走向和倾向用方位角表示(可只表示倾向)，倾角用度数。 例： N320W、S230W、30 或 SW23030 3.3 水平构造和单斜构造 未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始产状是水平的，先沉积的在下，新沉积的在上，称为水平构造。原来水平的地层，在受到构造运动的影响后，产状发生变动，最简单的形式就是岩层向一个方向倾斜，形成单斜构造。水平构造和单斜构造水平构造 单斜构造 组成地壳的岩层，受构造运动的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失连续性的构造叫-。是地壳表层广泛发育的基本构造之一。昆仑山、祁

5、连山、泰岭都是复杂的褶皱构造山脉。3.3 褶皱构造褶皱构造 (fold) (a) (b) (c)图 4-5 褶曲的力学成因(a)水平挤压力；(b)垂直作用力；(c)力偶作用 地壳运动时水平岩层受到挤压而产生的一系列波状弯曲，称为褶皱，其中每个弯曲称为褶曲，在褶皱影响下所成的地貌，称为褶皱构造地貌。褶曲要素：核部(core)两翼(limb)轴面(axialplane)轴线(axial line)枢纽(hinge)图 3-3 褶曲要素示意图褶曲：褶皱构造中的一个弯曲叫-。3.4.1 褶曲要素3.4.1 褶皱构造基本形态：背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。向斜(synclin

6、e)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。按轴面产状分：直立倾斜倒转平卧3.4.1 褶皱分类水平倾伏按枢纽产状分： 按褶曲长短轴的比例分：长宽比大于101 线形褶曲；长宽比大于101 - 31 短褶曲；长宽比小于31 穹隆和构造盆地褶曲构造与隧道位置选择1、3-不利；2-较好3.4.2 褶皱构造的工程地质评价山坡岩层地质构造的影响a- 向斜山；b- 背斜山；c- 单斜山1- 有利情况；2- 不利情况 穿越法：垂直于岩层走向观察。 追踪法：平行于岩层走向观察。3.4.2 褶皱构造野外观察方法 构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当达到一定程度后，使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，称

7、为断裂构造。 裂隙 断裂构造 断层。 3.5 断裂构造断裂构造的力学机制断裂构造的形成3.5.1 裂隙 构造裂隙是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造，又叫节理。 1、裂隙类型： 构造裂隙 按成因分为 非构造裂隙。 张性裂隙a 、构造裂隙： 扭(剪)性裂隙。 张性裂隙 扭（剪）性裂隙褶皱构造中的裂隙 非构造裂隙是由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的裂隙，例如原生裂隙、风化裂隙、卸荷裂隙等。 火成岩柱状节理结构,见于熔岩，特别是厚层基性熔岩中，常构成规则的多边形长柱体，柱体垂直熔岩层面（冷却面）。也见于熔结凝灰岩中。一般认为是在岩浆均匀冷却条件下收缩形成的。b、非构造裂隙丹东黄

8、椅山 玄武岩的六方柱状节理 浙江 衢州 巨人堤位于爱尔兰堤道海岸一带，历史文献中第一次提到这个奇特地貌是在1693年。置身巨人堤之上，看着眼前出现的怪异六边形玄武岩柱，游客们仿佛来到另一颗星球。玄武岩柱与古代铺地块料类似，最初是5000万至6000万年前一个熔岩高原的组成部分。2、裂隙发育程度分级裂隙发育程度等级基本特征附注不发育裂隙1-2组，规则，构造型，间距1米以上，多为密闭裂隙，少有充填物，岩体被切割成巨块状对基础工程无影响，对岩体稳定性影响不大较发育裂隙2-3组，较规则，以构造型为主，间距0.4-1米以上，多为密闭裂隙，岩体被切割成大块状对基础工程无影响不大，对其他工程有相当影响注：裂

9、隙宽度1 mm 密闭裂隙；13mm微张裂隙； 35mm张开裂隙;5mm宽张裂隙表33 裂隙发育程度分级裂隙发育程度等级基本特征附注发育裂隙3组以上，不规则，以构造型和风化型为主，多数间距小于0.4米，大部分为张开型裂隙，部分有充填物，岩体被切割成小块状对工程建筑物可能产生很大影响很发育裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2米，以张开型裂隙为主，一般均有充填物，岩体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响3、裂隙调查、统计和表示方法： 为了反映裂隙的分布规律及其对岩体稳定性的影响，需要对裂隙进行野外调查和室内统计整理。节理调查内容：产状、长度、宽度、填充情况、成因等。经统计分

10、析整理后，绘制节理玫瑰花图。 节理玫瑰花图有节理（裂隙）走向和节理（裂隙）倾向玫瑰花图两种。NWE0901020节理走向玫瑰花图 （1）、将野外测得的节理走向，换算成北东和北西方向，按其走向方位角的一定间隔分组。分组间隔大小依作图要求及地质情况而定，一般采用5或10为一间隔，然后统计每组的节理数目，计算每组节理平均走向，把统计整理好的数值，填入表中。 (2)、确定作图的比例尺及座标:根据作图的大小和各组节理数目，选取一定长度的线段代表一条节理，然后以等于或稍大于按比例表示的、数目最多的那一组节理的线段的长度为半径，作半圆，过圆心作南北线及东西线，在圆周上标明方位角。节理走向玫瑰花图的制作(3)

11、、找点连线：顺序按各组平均走向方位角在半圆周上作一记号，再从圆心向圆周上该点的半径方向，按该组节理数目和所定比例尺定出一点，此点即代表该组节理平均走向和节理数目。各组的点确定后，顺次将相邻组的点连线。如其中某组节理为零，则连线回到圆心，然后再从圆心引出与下一组相连 (最好边找点边联线)。4、裂隙的工程地质评价1）地下工程:强度、变形、围岩压力、渗透性等；2）建筑工程：强度、边坡稳定性等；3）公路工程：边坡稳定性等； 例路堑边坡 裂隙主要发育方向与路线走向平行,倾向与边坡一致时,易发生崩塌等不稳定现象。 岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。 岩体受力作用断裂

12、后，两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造，称为断层。规模小几十公分，大者上千公里。3.5.2 （Faulting） 断层1、断层要素断层倾角下盘断层走向断层面上盘相对移动方向正断层(normal fault)逆断层(reverse fault)平移断层(parallel fault)2、断层基本类型 断层的形成和分布，不是弧立的现象。它受区域性或地区性地应力场的控制，并经常与相关构造相伴生。各构造之间，总是依一定的力学性质，以一定的排列方式有规律地组合在一起，形成不同形式的断裂带，又叫断层带，是局限于一定地带内的一系列走向大致平行的断裂组合，如地堑、地垒、迭瓦状构造等。 地堑常形成狭长的凹

13、陷地带，如汾河河谷、渭河河谷等。 地垒多形成山地，如天山、阿尔泰山等。3、断层组合分类倾向不同的正断层形成地堑倾向相同的正断层形成地垒倾向相同的逆断层形成叠瓦状构造对大型工业民用建筑选址不利对大型桥位选址不利 对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 对区域稳定性的影响不利4、断层的工程地质评价:A台易产生顺层滑动B台位于断层带上C台较为有利5、断层的识别 地层界限不连续或岩层中断 岩层不对称重复或缺失 断层破碎带及构造岩 擦痕 牵引构造及伴生节理 地貌标志活断层：第四纪以来仍在活动的断层。注：2002年岩土工程勘察规范指全新地质时期（11.1万年）以来活动着的断层，且在今后100年可能继续活动。活断层【增加内容】直接危害跨越该断层的建筑物 例：宁夏石嘴山市红果子沟和河北蓟县境内的两段长城被错断。伴有地震发生的活断层使较大范围的建筑物摧毁 例：1906年美国旧金山地震中，圣.安德烈斯断裂导致一座27m高的水坝溃坝。活断层对工程的危害：活断层区的建筑原则：建筑物场址一般应避开活断层；线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交；尽可能选择相对稳定的“安全岛”，将建筑物布置在断层的下盘；（例：大亚湾核电站）采取抗震结构和建筑型式。3.6 不整合在地壳上升的隆起区域发生剥蚀，在地壳下降的凹陷区域产生沉积，当沉积区处于相对稳定的阶段，堆积物沉积次序是