工程地质（第5版）教案 项目二 地质构造

石家庄铁路职业技术学院教师课时授课计划课程名称授课班级授课时间教材版本工程地质西南交通大学出版社章节名称项目二地质构造任务一地质作用任务二地质年代本次授课目的和要求：1．理解相对地质年代及其确定方法，理解地质年代单位及地质年代表中各地质年代的名称及先后顺序。知道绝对地质年代，了解地层年代单位。2.了解地质作用的类型。新课的重点和难点：重点：相对地质年代确定方法，地质年代单位；难点：地层地质年代的方法确定。课外作业：查阅大科普网—工程地质学？本课小结与改进措施：地质作用是一综合概念，涉及本章内容主要是内力地质作用，学生先掌握地质作用的概念和类型，学完本章就会有清晰的理解。对于相对地质年代，利用测量知识解释，学生理解较快。宓荣三任务一地质作用任务一地质作用主要内容:一、地质作用的概念二、地质作用的能源三、外力地质作用四、内力地质作用一、地质作用的概念1、地质营力一、地质作用的概念1、地质营力地质学中把产生地质作用的力量称为地质营力（自然动力）2、地质作用——由于自然动力（地质营力）所引起地壳物质组成、内部结构和地表形态变化与发展的作用。3、地质现象——地质作用所产生的现象就叫地质现象。是地质作用的客观纪录。（附照片）如流水地质作用产生的冲沟、峡谷、瀑布；构造运动产生的岩石变形等地质现象。只有学会了认识各种地质现象，才能够透过地质现象了解地质作用的本质，分析地质历史变化发展情况。二、地质作用的能源二、地质作用的能源产生地质营力的能源（动力来源）：一是地球内部的能量（内能），二是地球外部的能量（外能）。1、地球内能a.地球自转所产生的旋转能（附图）b.地球内放射性元素蜕变产生的放射能c.地球内部物质所产生的重力能、对流能d.地球内部物质的化学能、结晶能2、地球外能（附图）a.太阳辐射能和日月引力能以及由此引起的水的动能、风能等。b.生物能。

三、三、外力地质作用外力地质作用——作用在地壳表层、由地球外能及部分内能（地表物质的重力能、结晶能、化学能等）引起的地质作用。能使地表形态发生变化和地壳表层化学元素的迁移、分散和富集。按其作用方式分为：（1）风化作用；（2）剥蚀作用；（3）搬运作用；（4）沉积作用；（5）重力地质作用；（6）成岩作用。四、内力地质作用四、内力地质作用内力地质作用——地球的内能引起地壳物质成分、地壳内部构造、地表形态发生变化的地质作用。包括地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。（1）地壳运动；（2）地震作用；（3）岩浆作用：喷出作用(火山作用)；为侵入作用。（4）变质作用：为接触变质作用；动力变质作用；区域变质作用；混合岩化作用。2.裂隙的工程地质评价（1）有利于开挖；（2）破坏了岩体的整体性；（3）促进了风化速度；（4）增强了岩体的透水性；（5）降低了强度和稳定性。

3.裂隙调查、统计和表示方法调查方法：调查裂隙时，应先在工点选择一具有代表性的基岩露头，对一定面积内的裂隙，按表3-1所列内容进行测量，同时要注意研究裂隙的成因和填充情况。测量裂隙产状的方法和测量岩层产状的方法相同。统计方法：统计方法：统计裂隙，有各种不同的图式。裂隙玫瑰图就是其中比较常用的一种。裂隙玫瑰图可以用裂隙走向编制，也可以用裂隙倾向编制。其编制方法如下：

1）裂隙走向玫瑰图

（1）在一任意半径的半圆上，画上刻度网。

（2）把所测得的裂隙按走向以每5°或每10°分组，统计每一组内的裂隙数并算出其平均走向。

（3）自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂隙平均走向的方位，射线的长度代表每组裂隙的条数。

（4）然后用折线把射线的端点连接起来，即得裂隙走向玫瑰图。

2）裂隙倾向玫瑰图

（1）先将测得的裂隙，按倾向以每5°或每10°分组。（2）统计每一组内裂隙的条数，并算出其平均

倾向。

（3）用绘制走向玫瑰图的方法，在注有方位的圆周上，根据平均倾向和裂隙的条数，定出各组相应的点子。

（4）用折线将这些点子连接起来，即得裂隙倾向玫瑰图。评价方法：评价方法：发育程度的表示：裂隙率：岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比。裂隙频率：在长度上，每米通过的裂隙数量。具体发育程度，不同的系统具有不同的评价方法，书中所列为公路系统的评价方法。

三、断层三、断层1、概念岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著的位移，称为断层。2.断层要素断层面破碎带断层线上盘和下盘断距2.断层的基本类型根据两盘相对位移的情况分为：正断层、逆断层、平移断层。1)正断层：上盘下降，上盘上升，拉张力及重力作用。特点：规模小、断层线平直、断层面较陡。2)逆断层：上盘上升，下盘下降,，水平挤压力形成。特点:断层线的方向常与岩层走向或褶皱轴的走向一致;断层面倾角陡缓都有;规模较大。3)平推断层(平移断层)：两盘发生相对水平位移，水平扭应力。3.断层的组合断层的分布不是孤立的,某区域受力的作用,各构造依一定的力学性质、以一定的方式有规律的组合在一起。组合形式：阶状断层地崭（凹陷地带）地垒（块状山地）迭瓦式构造4.工程地质评价

（1）强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成了各种不利的影响。

（2）在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。

（3）在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关系。当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。（4）在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在，及其影响程度如何）以便根据不同情况，在设计基础工程时采取相应的处理措施。

（5）在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入，其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶坍落，影响施工安全。

（6）当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只有个别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。特别当断层破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位置时，要尽量设法避开。5.5.断层的野外识别

识别依据：

（1）改变原有地层的分布规律，

（2）断层面及其相关部分形成各种伴生构造，

（3）并形成与断层构造有关的地貌现象。识别方法：地貌特征：断层崖，断层三角面地形；

沟谷或峡谷地形。

山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等。地层特征：地层特征：岩层发生重复或缺失，岩脉被错断，岩层沿走向突然发生中断，

与不同性质的岩层突然接触等。断层的伴生构造现象：岩层牵引弯曲断层角砾、糜棱岩、断层泥断层擦痕地下水的出露特点任务二地质年代及其特征主要内容：地质年代地质年代的确定方法地层单位第四纪地质特征一、一、地质年代（一）地质年代的作用地球发展的时间段落称为地质年代；地质图、地质构造等的需要。（二）地质年代的分类相对地质年代：确切时间，不说明过程；绝对地质年代：说明先后顺序，相对新老关系。二、岩层相对地质年代的确定方法二、岩层相对地质年代的确定方法（一）沉积岩相对地质年代的确定方法1.地层对比法：沉积的顺序作为对比的基础自然顺序：先沉积在下，后沉积在上；构造运动后：抓层面特征。2.地层接触关系法接触关系：整合接触；不整合接触——假整合（沉积间断）、角度不整合（构造运动）。确定方法：不整合面以下的先沉积，以上的后沉积。3.岩性对比法：以岩石的组成、结构、构造等方面的特点作为对比的基础，相同的岩性的地质年代相同（一定区域内）。4.古生物化石方法：生物的演化规律由低级到高级，由简单到复杂（二）岩浆岩相对地质年代的确定方法（二）岩浆岩相对地质年代的确定方法岩浆岩无层理、无化石，要确定其地质年代，依据与沉积岩的接触关系。1.侵入接触：岩浆岩侵入到沉积岩之中，则岩浆岩晚于被侵入岩石。2.沉积接触：岩浆岩经风化剥蚀后，又继续接受沉积，则岩浆岩早于上覆沉积岩。三、地层年代的单位与地层单位三、地层年代的单位与地层单位划分依据：地壳运动和生物的演化；地层单位：表示空间（宇）、界、系、统；地质年代单位：表示时间（宙）、代、纪、世；地质年代表（熟记）倒背（从老到新）。四、四、地质构造运动定义：地壳受到各种内外力影响，不断地在运动着，表现为岩浆活动、火山作用、地震、褶曲、断裂等，这些统称为地质构造运动。运动方式：水平运动：拉长、挤压，地层发生弯曲、断裂，使地表起伏，称为造山运动。垂直运动：长期交替升降，造成隆起、拗陷，使海陆变迁，称为造陆运动。石家庄铁路职业技术学院教师课时授课计划课程名称授课班级授课时间教材版本工程地质西南交通大学出版社章节名称 项目二地质构造任务三岩层产状任务四褶皱构造 本次授课目的和要求：理解岩层的走向、倾向及倾角等三要素。2.了解产状的量测表示。3.理解褶曲类型向斜、背斜，了解褶曲要素，理解褶皱按轴面与两翼产状以及按枢纽产状分类，知道褶皱按剖面形态及长短轴之比的分类。理解褶皱的野外识别，了解褶皱构造对工程的影响。新课的重点和难点：重点：岩层产状三要素;褶皱（向斜及背斜）及其按轴面和两翼产状分类；难点：褶皱的野外识别。课外作业：查阅大科普网—工程地质学？宓荣三任务三岩层产状任务四褶皱构造主要内容：水平构造单斜构造褶皱构造断裂构造不整合岩石与岩体的工程地质性质概述地质构造：构造变形在岩层和岩体中遗留下来的各种构造行迹。特点：规模大小不一；在形成、发展和空间分布上，有规律性；区域构造的复杂性。

……………§§3.1水平构造和单斜构造一、基本概念水平构造：未经构造变动的岩层，其形成的原始产状是水平的，先沉积在下，后沉积在上，称为水平构造。单斜构造：原来水平的地层，在受到地壳运动的影响后，岩层向同一个方向倾斜，称为单斜构造。（褶皱的一翼、断层的一盘等）。二、岩层产状二、岩层产状岩层产状：岩层的空间位置；产状三要素：走向、倾向、倾角；走向：岩层层面与水平面交线的方位角表示岩层的空间延伸方向；倾向：表示岩层的倾斜方向与走向垂直；倾角：岩层层面与水平面的夹角（锐角）。三、岩层产状的测定及表示方法三、岩层产状的测定及表示方法测定：用地质罗盘测定方法：如图所示表示方法：表达一组走向为北西320°，倾向南西230°，倾角35°的岩层时：1.N320°W,S230°W,Ð35°2.SW230°Ð35°3.230°Ð35°§§3.2褶皱构造褶皱构造：地层受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列的波状弯曲而未丧失其连续性的构造。一、褶曲一、褶曲---褶皱构造中的一个弯曲褶曲要素：核部：最中心的岩层翼：核部两侧，向不同方向倾斜的部分轴面：平分两翼的面假想面轴：轴面与水平面的交线枢纽：轴面与同一岩层的交线二、褶曲的类型二、褶曲的类型1.基本类型：向斜、背斜向斜：岩层向上拱起的弯曲。剥蚀后：中间的地层新，两侧地层老。（老包新）背斜：岩层向下凹的弯曲。剥蚀后：中间的地层老，两侧地层新。（新包老）2.按轴面的产状分：直立褶曲倾斜褶曲倒转褶曲平卧褶曲3.按枢纽的产状分：水平褶曲倾伏褶曲：枢纽向一端倾伏，在转折端闭合倾伏方向的判断：倾伏方向的判断：转折端：由一翼弯向另一翼的曲线部分。背斜：倾伏方向为转折端的尖端的指向。（外倾转折）向斜：倾伏方向为转折端的尖端的指向的反方向。（内倾转折）4.按轴的长度分：长宽比大于10：1线形褶曲长宽比介于10：1~3：1之间长圆形褶曲短向斜短背斜长宽比小于3：1圆形褶曲穹隆（背斜）构造盆地（向斜）三、褶皱构造三、褶皱构造两个或两个以上褶曲构造的组合。四、褶皱构造的工程地质评价翼：---单斜倾斜岩层对建筑物的地基一般无不良影响倾斜岩层对深路堑、高边坡，一般垂直于岩层走向较好，如平行于岩层走向，可能会诱发地质灾害。倾斜岩层对隧道来讲，一般会造成受力不匀等问题。核部---受力集中部位，岩层一般比较破碎，在实际工程中，会带来防水问题、隧道冒顶等问题。五、褶皱的野外观察：五、褶皱的野外观察：褶皱的形态：一般背斜为山，向斜为谷，但也有向斜山、背斜谷的地貌。因此野外判断，应从地层特征上进行识别。野外工作方法：穿越法：垂直岩层走向进行观察（可以看到很多地层）追索法：平行于岩层走向。（只看到一种地层）石家庄铁路职业技术学院教师课时授课计划课程名称授课班级授课时间教材版本工程地质西南交通大学出版社章节名称 项目二地质构造任务五断裂构造 本次授课目的和要求：理解张节理、剪节理的特征，知道节理发育程度等级，了解节理调查与统计，了解断层要素，理解断层类型，理解断层野外识别（证据），了解断层对工程的影响。新课的重点和难点：重点：节理的力学分类和断层的野外识别；难点：断层的野外识别。课外作业：查阅中国科普城－断层或相关网站。本课小结与改进措施：通过多媒体模拟教学，学生理解很快，对于断层野外识别可强调其地貌地层相关内容，学生需要记忆。等到野外学生理解会更深一步，此课应渗透一点地质图的知识，以利于地质图的理解。此课应渗透一点地质图的知识，以利于地质图的理解。宓荣三任务五断裂构造任务五断裂构造主要内容:断裂概念裂隙(定义、类型、工程评价、调查统计方法）断层（定义、断层要素、类型、野外识别等）一、断裂构造：构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，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，称为断裂构造。根据断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造又分为裂隙和断层二、裂隙二、裂隙又称为节理，是没有显著位移的小型断裂构造。1.裂隙的类型按成因：构造裂隙非构造裂隙v构造裂隙：是岩体受地应力作用，随岩体变形而产生的裂隙。特点：成因上与相关构造有密切联系；空间分布上有一定的规律性。分类：张性裂隙：张开较宽，断裂面粗糙，间距较大，分布不匀，延伸不远。常出现在背斜和向斜的轴部。扭（剪）性裂隙：平直闭合，分布较密，延伸较远、深，裂隙面光滑，有擦痕。常出现在褶曲的翼部和断层附近。

v非构造裂隙由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的裂隙。分类：风化裂隙原生裂隙卸荷裂隙特点：分布凌乱、没有规律性2.裂隙的工程地质评价（1）有利于开挖；（2）破坏了岩体的整体性；（3）促进了风化速度；（4）增强了岩体的透水性；（5）降低了强度和稳定性。3.裂隙调查、统计和表示方法调查方法：调查裂隙时，应先在工点选择一具有代表性的基岩露头，对一定面积内的裂隙，按表3-1所列内容进行测量，同时要注意研究裂隙的成因和填充情况。测量裂隙产状的方法和测量岩层产状的方法相同。统计方法：统计方法：统计裂隙，有各种不同的图式。裂隙玫瑰图就是其中比较常用的一种。裂隙玫瑰图可以用裂隙走向编制，也可以用裂隙倾向编制。其编制方法如下：

1）裂隙走向玫瑰图

（1）在一任意半径的半圆上，画上刻度网。

（2）把所测得的裂隙按走向以每5°或每10°分组，统计每一组内的裂隙数并算出其平均走向。

（3）自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂隙平均走向的方位，射线的长度代表每组裂隙的条数。

（4）然后用折线把射线的端点连接起来，即得裂隙走向玫瑰图。

2）裂隙倾向玫瑰图

（1）先将测得的裂隙，按倾向以每5°或每10°分组，

（2）统计每一组内裂隙的条数，并算出其平均

倾向。

（3）用绘制走向玫瑰图的方法，在注有方位的圆周上，根据平均倾向和裂隙的条数，定出各组相应的点子。

（4）用折线将这些点子连接起来，即得裂隙倾向玫瑰图。评价方法：评价方法：发育程度的表示：裂隙率：岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比。裂隙频率：在长度上，每米通过的裂隙数量。具体发育程度，不同的系统具有不同的评价方法，书中所列为公路系统的评价方法。三、断层三、断层岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著的位移，称为断层。1.断层要素断层面破碎带断层线上盘和下盘断距2.断层的基本类型根据两盘相对位移的情况:正断层逆断层平移断层1)正断层上盘下降,上盘上升拉张力及重力作用特点：规模小断层线平直断层面较陡2)逆断层上盘上升,下盘下降,水平挤压力形成。特点:断层线的方向常与岩层走向或褶皱；轴的走向一致;断层面倾角陡缓都有;规模较大。3)平推断层(平移断层)两盘发生相对水平位移水平扭应力3.断层的组合断层的分布不是孤立的,某区域受力的作用,各构造依一定的力学性质、以一定的方式有规律的组合在一起。组合形式：阶状断层地崭（凹陷地带）地垒（块状山地）迭瓦式构造4.工程地质评价

（1）强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成了各种不利的影响。

（2）在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。

（3）在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关系。当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。（（4）在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在，及其影响程度如何）以便根据不同情况，在设计基础工程时采取相应的处理措施。

（5）在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入，其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶坍落，影响施工安全。

（6）当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只有个别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。特别当断层破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位置时，要尽量设法避开。5.5.断层的野外识别

识别依据：

（1）改变原有地层的分布规律；

（2）断层面及其相关部分形成各种伴生构造；

（3）并形成与断层构造有关的地貌现象。识别方法：地貌特征：断层崖，断层三角面地形；沟谷或峡谷地形。

山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等。地层特征：地层特征：岩层发生重复或缺失，岩脉被错断，岩层沿走向突然发生中断，与不同性质的岩层突然接触等。断层的伴生构造现