第5讲 第四章 地质构造(节理).ppt

1、4，3节里，岩石受力变形，用力超过岩石强度时，岩石的连续完整性受损，破裂，形成破裂结构。破裂结构包括节理和断层。岩石破裂后沿破裂面没有明显位移的人称为节理。明显的位移切片器称为断层。根据4.3.1节里的类型、节里的原因，分为一阶节里和二阶节里两类。原生节理是成岩过程中形成的节理。例如沉积岩的泥裂，火山熔岩凝结收缩形成的柱状关节，岩浆侵入过程中因流动作用和冷凝收缩而产生的各种原生节理等。次关节是岩石成岩后形成的节理，包括髋臼控制和构造节理。非控制力是指岩石在风化作用、崩塌、滑坡、冰川、人工爆破等外动力地质作用下产生的裂缝。非球团矿分布在表面浅部的岩土层上，延伸时间不长，形态不规则，大部分是开放的

2、浆果。结构关节是地壳结构运动的产物，与褶皱、断层一起出现，原因和山体有一定的联系，是广泛存在的一种节理。根据时空节理、形成的力学性质，分为张节理和剪切节理两类。张节理是由拉伸应力作用形成的。方向平行于主压力应力，平行于主压力应力。大部分章节都是敞开的，章节粗糙不平，面上没有划痕。在碎屑岩中发育的浆果，经常围绕着碎石和粗砂颗粒经过，不钻颗粒。剪切关节是在剪应力的作用下形成的，剪切关节经常成对出现，这被称为共轭剪切关节。两个共轭剪切边的相交线平行于中间主应力，两侧锐角分模线往往是最大主应力作用方向。节气两侧的岩体有微小的位移，节气上经常会出现刮痕。节气是扁平的，光滑的，经常紧闭的。卵石和砂岩的剪刀

3、关节经常把碎石和粗砂削平。根据节理与岩石地层的生产要素之间的关系：朝向节理方向与岩石地层方向大致平行。倾向关节方向与岩石地层几乎垂直。斜接头方向与岩石地层成一定角度相交。顺层节肢大体上与岩层平行。根据关节和折缝连接部方向之间的关系：垂直关节大致平行。横关节两者大体上是垂直的。斜截和两者斜交。4.3.2节理对工程的影响，节理将岩层切割成块，对岩体的强度和稳定性有很大影响。节理间距越小，岩石破碎程度越高，岩体承载力将显着降低。岩层发育的节理裂隙对地下水的通道和风化作用也有加速作用。岩石风化程度提高，水渗透岩石，岩体质地软化，强度降低。4.4断层，岩层的力破裂，破裂面两侧的岩石发生明显位移，这种断层

4、结构称为断层。断层是地壳中最重要的地质构造。4.4.1断层元素，断层的每个组件称为断层元素。断层元素包括断层、断层线、断层等。断层面是两个相邻岩石分离或滑动的破裂面，空间位置由路径、趋势和倾角确定。断层往往用一定宽度的破裂带表示，由许多称为断层带的破裂面组成。断层带的宽度从几米到数百米不等。断层与地面或其他面的交点称为断层线。断层是指断层面两侧相对运动的岩盘。断层有上下之分，也有上升板和下降板之分。在没有裂缝发生之前属于同一层的岩石称为该层。断层发生后该层沿断层移动的距离称为短距离。错误打断之前的一点称为滑动，这是移动后拆分的两个相应点之间的实际距离。4.4.2断层的类型，(1)断层相对运动分

5、类正断层沿断层面倾斜，顶板相对下降，底板相对上升的断层。这种断层一般是由水平方向张力作用或重力作用形成的，倾角大于45或等于60。逆断层是沿断层倾斜的方向，上板块相对上升，下板块相对下降的断层。逆断层一般由两侧接近水平的挤压压力形成。形成的力学条件与皱纹相似，因此经常伴随皱纹。转换断层是断层沿断层移动的断层，其倾角通常很陡，接近直立。逆断层：倾角大于45的称为高角度逆断层，常与正断层一起发育，并归入高角度断层的同一类。倾角小于45的低角度逆断层称为逆冲断层或逆冲断层。规模大，同时顶板沿波形起伏低的低角度断层长推(几公里至几十公里)的逆盖断层称为“推覆构造”。Nappe结构更多地发生在地壳强烈移

6、动的区域。例如，欧洲阿尔卑斯地区的格拉鲁斯有40公里的桥面倾覆距离。转换断层：根据两块断层的相对位移方向，可以进一步分为右(或右)和左(或左)转换断层。如果垂直梯级指向观测断层，则将圆盘向右滑动(顺时针方向)称为右行转换断层。如果圆盘向左手滑动(逆时针滑动)，则为左行的平移断层。大转换断层称为滑动断层或简单滑动断层。它们是延伸到数百公里，甚至数千公里的巨大规模。例如，北美西部圣安德烈斯乘坐滑梯，西北偏北约2000公里，右行转换距离500公里，从白垩纪到现在活动，形成了世界著名的地震活动区。(2)断层组合类型阶梯形断层是几个生产商几乎相同的断层平行排列的。地台和地台几乎相同，倾向性相反，由两个或

7、两个以上性质相同的断层组成，断层之间有共同的下降板，称为地台。(莎士比亚，哈姆雷特)断层中间有一个共同的上升板块，这被称为地垒。基地往往是断层隆起的山地，如江西的庐山。地形上有狭长的山谷、盆地和湖泊(如我国的悬崖、著名的莱茵邦联、贝加尔湖)。瓦结构是大致相同的平行排列逆断层的组合形式，各断层的上层依次逆冲，形成瓦一样的重叠。在瓦结构中，各断层的倾角向下减慢，在深处有时收敛为主要断层。(3)根据断层和所属岩层产状关系分类，断层(断层)断层方向与岩层平行。倾向断层(横断面层)断层方向与岩层方向垂直。斜断层(斜断层)断层流和岩层方向成一定角度相交。层状断层断层和岩层基本一致。4.4.3断层的存在标志

8、(1)，判断断层存在的标志，主要是地层和结构方面的依据，其次是地形、水文学等。(1)地质体不连续岩层、岩体、岩脉、变质岩的便利等突然中断、交错，出现不连续的现象，表明断层可能存在。(2)断层面(带状)的构造特征镜、划痕和台阶断层面称为镜。上面经常复盖着几毫米厚的铁、碳质或钙薄膜，这称为动力膜。平行于断层面、均匀紧密排列的沟纹称为标记。镜子和刮痕是断层两块岩石相对错位时断层上摩擦和碎屑描述留下的痕迹。阶段是指垂直于标记的断层上的小陡峭山脊，是局部阻力的差异，或由断层间歇运动的突然挫折形成的。楼梯还可以分为正楼梯和反楼梯，表现出断层板块的运动。牵引结构牵引结构是断层徐璐相对移动时断层附近的岩层因拖

9、曳断层摩擦力而胡歌弯曲的现象。牵引褶皱胡歌弯曲的方向通常表示该板的相对运动方向。断层岩断层带中断层动力作用破碎研磨，有时发生再结晶作用而形成的岩石。主要有断层角砾岩、裂隙岩、迈伦岩等。，4.4.3断层的存在标志(2)，断层角砾岩由两块断层岩石构成，由磨屑、岩石粉、地下水引起的钙、硅、铁粘合构成。在含水层的断层带发育时，砾石的边缘明显，杂乱，被称为长城砾石。在大逆断层、转换断层、低角度正断层中，断层压力大，位移量大，因此砾石摩擦滚动，在一定程度上揉成一团，称为碎石或断层破碎砾石。裂缝岩是比断层角砾石破碎、碎片较小的构造岩，其中还剩下较大的碎片，就称为斑岩。用泥浆研磨，其单粒不易分辨，但不凝固的人

10、叫断层泥。软岩是具有层状结构的微细岩石，外观像硅质岩。主要是在高温度、压力和低应变条件下矿物晶体塑性变形形成的结构岩。不出现在易碎破裂结构的断层上，是韧性剪切带(韧性断层)的典型结构岩。(3)地形和水文学等标志断层两个板块的差异上升运动，常常形成称为断层峭壁的陡峭悬崖。断层崖沿断层线分布时，形成明显的线性结构。断层崖后来被垂直于悬崖面的流水切割和侵蚀，形成了一系列沿断层分布的三角形陡峭悬崖，称为三角面山。珠状湖泊、低地、带状分布的泉水等都是断层可能存在的标志。4.4.3断层的存在标记(3)，4.4.4断层形成的时代，决定断层形成时代的基本原则是，晚于断层断裂的最新地层的时代，早于被未统一断层复

11、盖的最古老地层的时代。断层形成时代是评价其对工程稳定性影响的重要指标。4.4.5断层的工程地质评价，断层是影响岩体稳定性的重要因素。因为断层带岩层的破碎强度低。另一方面，因为经常控制地下水、风化作用等外力地质作用。断层对工程建设很不利。特别是在道路工程建设中，选择线路、桥址、隧道位置时，要尽量避免断层破碎带。在断层发育区，隧道建设最不利。隧道轴与断层平行时，应避免断层分裂带。隧道轴与断层垂直时，为了避免和减少危险，必须事先考虑支撑和加固措施。沿河各地选择道路时，也要特别注意与断层构造的关系。轨道平行于断层或桥墩较小时，路基开挖容易边坡崩塌，影响道路施工和使用。选择桥梁用地时，要查明桥梁基础部位

12、是否有断层。一般来说，林山侧边坡向基坑的断层发育时容易发生严重崩塌，甚至危及附近工程地基的稳定性。优势面分析理论和方法：优势面是控制岩体稳定性的结构面。在岩石边坡变形破坏中，优势面形成岩体变形的边界，优势面组合是控制岩体破坏模式的一种滑动结构。这样，确定优势面就成为建立破坏模型，定量评价和建立各项具体处理措施的关键。优势面根据以下指标确定：时间优势指标将断裂构造分为旧、新、活三类。性质优势指标破裂结构等结构面的性质、充填物性质、粗糙度、开放度等数量优势指标(如节理裂隙观测统计后制作的玫瑰图)是数量优势面。登山优势指标与边坡方向相同，倾角小于倾角，容易发生临时空滑。4.5活动断层，活动断层是目前

13、活动或最近地质时代(全新世，1万年)活动的断层。对工程建设地区的稳定性影响很大，因此是区域稳定性评价的核心问题。活断层对工程建筑物的影响是通过断裂的联锁、动、地震对工程造成的危害。活断层的蠕动及伴随的地面变形直接破坏断层和附近建筑物。，4.5.1活断层的特性，1)活断层的活动方式活断层的活动方式可分为蠕变和粘滞两种。蜗杆滑动是一个连续的滑动过程，不能和大地震在一起，因为只发生小应力降。以这种方式活动的断层只伴随着小地震或没有地震的活动。棒滑活动是断层快速错动，突发快速动前断层封闭，通常不会发生明显的位移。(大卫亚设，北极谱)在断裂带的不同部分，棍滑运动伴随着小的蠕动运动，并伴随着以蠕动为主的断

14、层，两端也会发生粘滞的大地震。2)活断层的规模和活动率断层的大小包括长度和切割深度，可以反映其能量和破坏力。据统计，我国M(震级)8级大地震，500公里左右的断裂长度M77.9级地震，破裂长度超过100公里；M66.9地震，断裂长度10公里。通过地震观测得到的金载沅深度表示断层移动不当的位置，小于断层切割深度。据统计，大部分地震金载沅深度大于沉积盖层厚度(大部分地区的沉积盖层厚度为35公里)。M6级地震的金载沅深度均在地壳以下或金载沅深度均在10公里以上，最大深度达570公里。活断层的活动率是断层活动性强弱的重要标志。据世界统计，活断层活动性一般在每年1毫米到几毫米之间渡边杏，最强的也只有几十

15、毫米。4.5.1活动断层的特性，4.5.2活动断层的判别标志，1)地质标志可以通过第四纪堆积物和生物化石研究、地质结构编制和槽勘探方法发现活动断层的证据。断层活动引起的相关沉积也是重要的标志。例如，断层快速运动，一个相对上升的板块在表面形成陡峭的悬崖，称为断层峭壁。后来，由于重力和流动的水的作用，悬崖物质经过侵蚀后再次沉积，堆积在断层悬崖的脚下，其形态为楔形或不等三角形，厚度不超过垂直短距离，称为崩塌的楔形。2)地形标志通过地形标志研究活断层是比较成熟和容易的方法。仅简要介绍河流地形研究方面。例如，河流纵横比降通常增加为上游段，减少为下游段，如果发生一般异常现象，河床坡度降曲线突然变陡，表明可

16、能存在隐藏的活动断层。另外，如果江漫滩和水平面的高度差异不同，结构运动可能会反映上升或下降。潮滩的二元结构面形成后地壳上升，这一面高于水平面河，相反，这一面低于水平面河。断块隆起和断块的盆地交接带往往是短而平行的雨形水系，是活动断块的地形特征。(莎士比亚，坦普林，现称)(4.5.2活动断层的判别标记，3)地壳形变测量，地球物理和地球化学标志地壳形变测量是在同一区域，同一路线的同一点上徐璐在不同时期测量的。用这种方法可以确定两块断层的相对位移。地震波法等地球物理方法也是研究活断层的有效手段，尤其是地震波法广泛应用于松散层的银波段研究。地球化学方法对了解地下断裂带活动与否具有很高的灵敏度和分辨率。

17、常用的方法是测定土壤中的汞、氡或氦。单层有新的活动表达时，这些气体在地壳内部大量释放。例如，氡在活断层上高达2700030000 ppm，正常含量仅为0.5 ppm。4.5.2活动断层的判别标记，4.5.3活动断层评价，活动断层由于未来活动的可能性，以地震、断层、蠕动等方式影响工程建设地区的稳定性，因此活动断层评价本质上是区域稳定性评价的核心问题。活断层评价首先确定工地及其附近是否有活断层、活断层的规模、生产特征、活动时代、活动性、活动方式、活动率等特征。要知道断层地震的危险性，皮疹破裂，最大震级及复发周期，并进行评价。活断层振动，导致工程地震损失主要有两个方面：地震振动破坏和地面破坏。两种类型的优势活动性破裂：(1)区域优势活动性破裂，经常以地震发生形式影响施工现场稳定性的断裂；(2)现场的优势活动性断裂往往是因动、动等影响现场稳定性的断裂。1)地震振动破坏和对策地震振动破坏