工程地质第一章-褶皱课件

第二章地层与地质构造1岩层产状对工程建筑物稳定性的影响岩层的产状分为：水平岩层、倾斜岩层和直立岩层1、岩层产状对边坡（滑坡）稳定性的影响2、岩层产状对隧道稳定性的影响21、岩层产状对边坡（滑坡）稳定性的影响稳定稳定稳定稳定易滑易崩滑3近水平层状砂泥岩互层崩塌群5重庆万县平缓层状结构滑坡解体示意图62、岩层产状对隧道稳定性的影响(a)隧道穿过均质水平岩层(b)隧道穿过软硬相间的水平岩层(c)隧道与岩层走向垂直(d)隧道与岩层走向平行7一、褶皱的定义褶皱：指组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列未丧失其连续性的波状弯曲构造。褶皱构造是岩层产生的塑性变形，地壳表层广泛发育的基本构造之一。9褶皱的特点：褶皱的形态千差万别，复杂多变。其规模差异极大，大到上千公里的褶皱，小到手标本或显微镜下的微型褶皱。10褶皱图11一、褶皱的定义褶皱形成的主要作用（1）纵弯褶皱作用——地壳水平运动的结果（2）剪切褶皱作用——沿岩层层面滑动的褶皱作用（3）横弯褶皱作用——发生与岩层垂直方向的弯曲褶皱（4）柔流褶皱作用——高韧性低粘度岩体的似流动变形形成的褶皱。13一、褶皱的定义褶皱形成的主要作用（1）纵弯褶皱作用——地壳水平运动的结果

纵弯褶皱作用是指岩层受到顺层挤压力的作用而发生褶皱。力学上亦称之屈曲。

一般假定岩层在褶皱前处于原始的水平状态，所以，纵弯褶皱作用被认为是地壳水平运动的结果。纵弯褶皱作用14一、褶皱的定义褶皱形成的主要作用剪切褶皱作用又称滑动褶皱作用，它是岩层沿着层面方向发生的剪切面差异运动而形成“褶皱”的作用。（2）剪切褶皱作用——沿岩层层面滑动的褶皱作用剪切褶皱作用15一、褶皱的定义褶皱形成的主要作用（4）柔流褶皱作用——高韧性低粘度岩体的似流动变形形成的褶皱。柔流褶皱作用是一种固态流变条件下的褶皱作用。冰川中冰层褶皱则是一种地表条件下的柔流褶皱

17一、褶皱的定义影响褶皱形成的主要因素1.层理因素

层理或成层构造使岩石具有不均一性，可以通过层间滑动或层内的物质塑性流动而弯曲形成褶皱。因此，层理或成层构造是岩石发生褶皱的必要条件。2.岩层厚度和力学性质因素在同等应力条件下，厚岩层或强岩层易形成平缓开阔的褶皱，薄岩层或弱岩层易形成紧密的褶皱。影响褶皱形成的因素主要有以下4个方面：层理、岩层厚度和力学性质、岩层的埋藏条件和应变速率、基底构造等。183.岩层埋藏深度和应变速率因素1）埋藏深度

在地表附近的常温常压下，岩石普遍表现为脆性，以断裂变形为主，难以形成褶皱。在地下较浅处，温度、围压增大，岩石的韧性增高，岩层易于弯曲，以纵弯褶皱作用为主。在深部，岩石的韧性更高，逐渐变为纵弯褶皱作用和剪切褶皱作用，以至柔流褶皱作用为主。2）应变速率

如果作用力大，应变速率很大，即使在地下一定深处，岩层也会呈弹性弯曲或断裂；反之，即使在地表条件下，也会发生蠕变而形成褶皱。一、褶皱的定义影响褶皱形成的主要因素19（一）褶曲的定义（二）褶曲的形态（三）褶曲的基本类型（四）褶曲的形态要素（五）褶曲的分类（六）褶曲的组合类型二、褶曲21褶皱构造中任何一个单独的弯曲称为褶曲。褶曲是组成褶皱的基本单元。二、褶曲（一）褶曲的定义22当岩层的新老关系已知时，分为两种：背斜与向斜，其中背斜以老地层为核心，向斜以新地层为核心。当岩层的新老关系不明时分为三种：背形、向形与侧形。其中背形向上隆起，向形向下隆起，侧形中部向侧弯曲，见下图。二、褶曲（二）褶曲的形态背形向形侧形23背斜25背斜26褶曲各个组成部分在空间的形态特征名称称为褶曲的形态要素。褶曲的要素主要有：核部、翼部、轴面、轴线、枢纽、脊线、槽线等等。其中最主要的是枢纽、轴面和两翼。二、褶曲（四）褶曲的形态要素291.核部

褶曲中心部位的岩层。背斜的核部地层最老，向斜的核部地层最新。对同一褶曲而言，随着出露高度的不同，褶曲的核部地层会发生相应的变化。2.翼部

褶曲核部两侧部位的岩层。对同一个褶曲而言，核部两侧的翼部地层以核部地层为中心镜相对称。当两褶皱（背斜、向斜）相邻时，两核部之间的公共部分为共同的翼部，即一褶皱的核部不得包含另一褶皱的翼部。二、褶曲（四）褶曲的形态要素303.转折端

褶曲从一翼到另一翼的弯曲部位。转折端在横切褶曲的剖面上可以是一点、一段曲线或一段直线。4.枢纽

褶曲在同一岩层面上最大弯曲点的连线。枢纽在空间上可以是直线、曲线、水平线、倾斜线等。二、褶曲（四）褶曲的形态要素315.轴面

指通过核部大致平分褶曲两翼的假想平面。轴面在空间上可以垂直、倾斜、水平，也可以是平面、曲面。6.轴线（轴迹）

轴面与水平面或垂直面的交线。它是一假想线，代表褶曲在水平面或垂直面上的延伸方向。7.脊线与槽线背斜褶曲某一岩层面的最高点的连线称脊线；向斜中某一岩层面上最低点的连线称槽线。脊线或槽线在空间上也可以是直线、曲线、水平线、倾斜线。二、褶曲（四）褶曲的形态要素32（1）按褶曲横剖面形态分类——即按横剖面上轴面及两翼岩层产状分类。二、褶曲（五）褶曲的分类①直立褶曲：轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角大致相等。②倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不相等。轴面33二、褶曲（五）褶曲的分类③倒转褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，其中一翼为倒转岩层。④平卧褶曲：轴面近水平，两翼岩层产状近水平，其中一翼为倒转岩层。（1）按褶曲横剖面形态分类——即按横剖面上轴面及两翼岩层产状分类。34直立褶曲35倾斜褶曲36倒转褶曲37平卧褶曲38平卧褶曲39四类褶曲在形成关系上的联系40二、褶曲（五）褶曲的分类①水平褶曲：枢纽近于水平，呈直线状延伸较远。②倾伏褶曲：枢纽向一端倾伏，另一端昂起，两翼岩层界线不平行，在倾伏端交汇成封闭曲线。（2）按枢纽产状分类41直立水平褶曲42直立倾伏褶曲43

当倾伏褶曲的长宽比小于3：1时，背斜称为穹窿构造；向斜称为构造盆地。二、褶曲（五）褶曲的分类44美国怀俄明州的穹隆山45伊拉克和伊朗交界附近的背斜山46（3）按褶曲顶角大小的分类1.平缓褶曲：顶角大于120°2.开阔褶曲：顶角为120—70°3.中常褶曲：顶角为70—30°4.等斜褶曲：顶角为30—5°5.紧闭褶曲：顶角小于5°.（4）按褶曲转折端形态的分类1.圆弧褶曲：转折端呈圆弧状弯曲的褶曲。2.尖棱褶曲：转折端呈尖棱状，两翼平直。3.箱状褶曲：转折端呈箱状，两翼产状较陡。平滑开阔中常紧闭等斜圆弧褶皱尖棱褶皱箱状褶皱二、褶曲（五）褶曲的分类47①复背斜和复向斜走向基本一致的、一系列连续发育的、不同级别的褶皱组合成的巨大的褶皱。

主要特征：1）呈带状分布，所有褶皱的走向基本上延伸方向一致；2）褶皱连续发育，布满全区，背斜、向斜同等发育；3）不同级别的褶皱往往组合成巨大的复背斜和复向斜。

二、褶曲（六）褶曲的组合类型4849②隔挡式与隔槽式由一系列互相平行的背斜和向斜相间排列而成。一类是背斜形态完整、窄而紧闭，而其间隔的向斜比较平缓开阔的褶皱，称为隔挡式褶皱。另一类与上述相反，向斜紧闭且形态完整，而其间隔的背斜则平缓开阔、或呈箱状的褶皱，称为隔槽式褶皱。二、褶曲（六）褶曲的组合类型505152褶皱构造的野外观察褶皱构造的野外观察方法：

小型褶曲构造：观察出露地面的基岩露头；

大型褶曲构造：穿越法、追索法；注意：褶皱构造的背向斜与地形的山谷不一样，背斜遭受长期剥蚀，不但可以逐渐地被夷为平地，而且由于背斜轴部的岩层遭受构造作用的强烈破坏，在外力作用下，甚至可以发展成为谷地，故不能够完全以地形的起伏作为识别褶曲构造的主要标志。

三、褶皱构造的野外辨认特征53三、褶皱构造的野外辨认特征54褶皱构造的野外观察沿选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。穿越法便于了解岩层的产状、层序及其新老关系。如果路线所通过的地带岩层呈有规律的重复出现，则可判定为褶曲构造。再根据岩层出露的层序及其新老关系，判断为背斜或者向斜。进一步分析两翼岩层的产状和两翼与轴面之间的关系，即可判断褶曲的形态类型。平行岩层走向进行观察。追索法便于查明褶曲延伸的方向及其构造变化情况。当两翼岩层在平面上彼此平行展布时为水平褶曲；当两翼岩层在转折端闭合或呈“S”形弯曲时，则为倾伏褶曲。穿越法和追索法是野外观察和研究地质构造现象的一种基本方法。一般以穿越法为主，追索法为辅。穿越法追索法三、褶皱构造的野外辨认特征55褶皱构造对工程建筑物影响的主要内容：（1）倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系。（2）褶皱构造对于深路堑、挖方高边坡及隧道工程等的不利影响。四、褶皱构造对工程建筑物的影响56深路堑和高边坡工程：（1）有利情况：路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，单就岩层产状与路线走向的关系而言，对路基边坡的稳定性是有利的。（2）不利情况：路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，且边坡的坡角大于岩层的倾角。若边坡岩体属石灰岩、砂岩与粘土质页岩互层，并有地下水作用时容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动。四、褶皱构造对工程建筑物的影响57132隧道工程

隧道从褶曲的翼部通过比较有利；但