工程地质学第3章

1、江西理工大学江西理工大学应应 用用 科科 学学 学学 院院第第 3 章章主讲教师主讲教师 李肖锋李肖锋第第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3.1 3.1 水平构造和单斜构造水平构造和单斜构造 3.2 3.2 褶褶 皱皱 构构 造造3.3 3.3 断断 裂裂 构构 造造3.4 3.4 不不 整整 合合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 本章主要内容本章主要内容地质构造是地壳运动的产物。我们把构造地质构造是地壳运动的产物。我们把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹，称为地质构造。迹，称为地质构造

2、。地质构造规模有大有小，大的如构造带，地质构造规模有大有小，大的如构造带，可纵横数千公里；小的如岩石的片理。可纵横数千公里；小的如岩石的片理。特点：特点：规模大小不一规模大小不一 在形成、发展和空间分布上，有规律性在形成、发展和空间分布上，有规律性 区域构造的复杂性区域构造的复杂性本章主要讨论一些简单和典型的基本构造形本章主要讨论一些简单和典型的基本构造形态。态。3.1 3.1 水平构造和单斜构造水平构造和单斜构造 1 1、有的工程地质学教程或著作将地质构造、有的工程地质学教程或著作将地质构造划分为两种基本形式：褶皱构造和断裂构造，划分为两种基本形式：褶皱构造和断裂构造，但也有很多的将地质构造

3、划分为三种形式：但也有很多的将地质构造划分为三种形式：褶皱构造、倾斜构造和断裂构造。褶皱构造、倾斜构造和断裂构造。 2 2、水平构造：未经构造变动的沉积岩层，、水平构造：未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始产状是水平的，先沉积的老其形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上，称为岩层在下，后沉积的新岩层在上，称为水平水平构造构造。 水平构造水平构造3、一般认为，倾斜构造是原来水平或近水平沉积的一般认为，倾斜构造是原来水平或近水平沉积的地层，在地壳运动的影响下产状改变而发生倾斜变地层，在地壳运动的影响下产状改变而发生倾斜变化，此时岩层面与水平面就有了一定的倾角，成为化，此

4、时岩层面与水平面就有了一定的倾角，成为具有倾斜构造的岩层。具有倾斜构造的岩层。但不可否认，自然界中有的但不可否认，自然界中有的地层在沉积中就是倾斜的，例如洪积地层。这样的地层在沉积中就是倾斜的，例如洪积地层。这样的地层如果在其后的漫长地质岁月中变质成岩，其产地层如果在其后的漫长地质岁月中变质成岩，其产状显然也是倾斜的。状显然也是倾斜的。 除此以外，还有的地层在大的空间范围内可能属除此以外，还有的地层在大的空间范围内可能属于褶皱构造，是一个背斜或一个向斜的一翼岩层，于褶皱构造，是一个背斜或一个向斜的一翼岩层，但在一定的工程范围内，则表现为单向倾斜的构造但在一定的工程范围内，则表现为单向倾斜的构造

5、形式形式。这样的地层对某个具体工程而言，显然也可。这样的地层对某个具体工程而言，显然也可作为倾斜构造来看待。因此，广义的倾斜构造应包作为倾斜构造来看待。因此，广义的倾斜构造应包括上述所有三种情况。括上述所有三种情况。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）图图3-1 单斜构造（北京西山野溪南剖面单斜构造（北京西山野溪南剖面）O2中奥陶纪石灰岩；中奥陶纪石灰岩；C2中石炭纪砂页岩；中石炭纪砂页岩；C3中石炭纪砂页岩中石炭纪砂页岩3.1.1 3.1.1 岩层产状岩层产状岩层产状：岩层的空间位置岩层产状：岩层的空间位置1.

6、1.走向：岩层层面与水平面交线的方位角。表示岩走向：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层的空间延伸方向2.2.倾向倾向：垂直走向顺倾斜面向下引出的一条直线，：垂直走向顺倾斜面向下引出的一条直线，此直线在水平面的投影的方位角。此直线在水平面的投影的方位角。（走向与倾向垂直）（走向与倾向垂直）3.3.倾角：岩层层面与水平面所夹的锐角，称为岩层倾角：岩层层面与水平面所夹的锐角，称为岩层倾角。倾角。见下面图见下面图图图3-2 岩层产状要素岩层产状要素AB走向；CD倾向；-倾角3.1.23.1.2岩层产状的测定及表示方法岩层产状的测定及表示方法 1 1、 倾斜岩层产状的测量方法倾斜岩层

7、产状的测量方法倾斜岩层的产状在野外是用地质罗盘仪来测量的。倾斜岩层的产状在野外是用地质罗盘仪来测量的。（1 1）测走向：将罗盘仪的长边）测走向：将罗盘仪的长边( (平行南北刻度线的仪器外平行南北刻度线的仪器外壳的边缘壳的边缘) )紧靠岩层层面，调整罗盘位置使水准气泡居中，紧靠岩层层面，调整罗盘位置使水准气泡居中，待磁针静止，待磁针静止，读指北针或指南针所指的方位角度数，就读指北针或指南针所指的方位角度数，就是走向的方位。是走向的方位。（2 2）测倾向：将罗盘仪的短边）测倾向：将罗盘仪的短边( (如用刻度盘南端如用刻度盘南端) )紧靠岩层紧靠岩层层面，罗盘北端则指向岩层倾斜方向，调整罗盘位置使层

8、面，罗盘北端则指向岩层倾斜方向，调整罗盘位置使水准气泡居中，待磁针静止，读指北针所指的方位角度水准气泡居中，待磁针静止，读指北针所指的方位角度数，就是所测之倾向方位。数，就是所测之倾向方位。（3 3）测倾角：将罗盘仪竖放在层面上，使其长边与走向线）测倾角：将罗盘仪竖放在层面上，使其长边与走向线垂直，然后拨动盘底旋扭，待测角水泡居中，倾角指示垂直，然后拨动盘底旋扭，待测角水泡居中，倾角指示器所指的度数即为岩层的倾角。器所指的度数即为岩层的倾角。 测定：用地质罗盘 测定方法：如图所示岩层产状的测定及表示方法岩层产状的测定及表示方法2 2、倾斜岩层产状的表示方法有两种，一种、倾斜岩层产状的表示方法有

9、两种，一种是在地形地质图上的表示方法，另一种是文是在地形地质图上的表示方法，另一种是文字表示方法。字表示方法。 表达一组走向为北西表达一组走向为北西320320，倾向南西，倾向南西230 230 倾角倾角35 35 的岩层时：的岩层时： 1. N320 1. N320 W,S230 W,S230 W, W, 35 35 2. SW230 2. SW230 35 35 3. 230 3. 230 35 35 3.2 3.2 褶皱构造褶皱构造 组成地壳的岩层，受构造应力的强组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶

10、皱构造。未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。见图见图3-4 褶皱构造是岩层产生的褶皱构造是岩层产生的塑性变形，塑性变形，是地壳广泛发育的基本构造之一。是地壳广泛发育的基本构造之一。3.2.1 3.2.1 褶褶 曲曲 褶皱构造中岩石的每一个弯曲（一个完整的波形）都称为一褶皱构造中岩石的每一个弯曲（一个完整的波形）都称为一个褶曲。个褶曲。 v褶曲要素：v 核部：最中心的岩层v 翼：核部两侧，向不同 方向倾斜的部分v 轴面：平分两翼的面(假想面)v 轴：轴面与水平面的交线v 枢纽：轴面与同一岩层的交线 图3-6 褶曲要素ABC所包围的内部岩层核；ABH、CBH翼；DEFH轴面；DH轴；BH枢纽3.2

11、.2 3.2.2 褶曲的类型褶曲的类型 褶曲的基本形态是背斜和向斜：褶曲的基本形态是背斜和向斜：见图见图3-8 1 1、背斜褶曲：是岩层向上拱起的弯曲；背斜、背斜褶曲：是岩层向上拱起的弯曲；背斜褶曲的岩层，以褶曲轴为中心，向两翼倾斜。褶曲的岩层，以褶曲轴为中心，向两翼倾斜。剥蚀后：中间的地层老，两侧地层新。剥蚀后：中间的地层老，两侧地层新。 2 2、向斜褶曲：是岩层向下凹的褶曲。岩层、向斜褶曲：是岩层向下凹的褶曲。岩层的倾向与背斜相反。剥蚀后：中间的地层新，的倾向与背斜相反。剥蚀后：中间的地层新，两侧地层老。两侧地层老。 按照褶曲的轴面产状，可以将褶曲分为以下按照褶曲的轴面产状，可以将褶曲分为

12、以下几个形态类型：几个形态类型：见图见图3-93-9直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲；直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲；如果按照褶曲的枢纽产状，褶曲可分为：如果按照褶曲的枢纽产状，褶曲可分为： 水平褶曲、倾伏褶曲水平褶曲、倾伏褶曲见图见图3-103-10图图3-8 背斜背斜 和向斜和向斜 （a） 未剥蚀未剥蚀（b） 经剥蚀经剥蚀图图3-9 根据轴面产状划分的褶曲形态类型根据轴面产状划分的褶曲形态类型（a）直立褶曲；（）直立褶曲；（b）倾斜褶曲）倾斜褶曲; （c）倒转褶曲）倒转褶曲; （d）平卧褶曲）平卧褶曲图图3-10 水平褶曲水平褶曲 褶曲的枢纽水平展布置，褶曲的枢纽水平展布置，

13、两翼岩层平行延伸两翼岩层平行延伸倾伏褶曲倾伏褶曲v倾伏方向的判断：v 转折端：由一翼弯向另一翼的曲线部分v 背斜：倾伏方向为转折端的尖端的指向（外倾转折）v 向斜：倾伏方向为转折端的尖端的指向的反方向。（内倾转折）图图3-11 倾伏褶曲倾伏褶曲（a）倾伏向斜；（）倾伏向斜；（b）倾伏背斜）倾伏背斜按轴的长度分：长宽比大于10：1 线形褶曲长宽比介于10：13：1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） 3.2.3 3.2.3 褶皱构造褶皱构造 1、褶皱、褶皱 是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶曲构是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶曲构造的组合

14、，称为褶皱构造。造的组合，称为褶皱构造。 图图3-12吉林穆林河至梨树沟地质剖面吉林穆林河至梨树沟地质剖面J侏罗纪煤系；侏罗纪煤系；K白垩纪砾岩及砂岩；白垩纪砾岩及砂岩；v2、如果褶皱剧烈，或在早期褶皱的基础上再、如果褶皱剧烈，或在早期褶皱的基础上再经过变动的褶皱变动，就会形成更为复杂的褶经过变动的褶皱变动，就会形成更为复杂的褶皱构造。我国一些著名的山脉，如昆仑山、祁皱构造。我国一些著名的山脉，如昆仑山、祁连山、秦岭等，都是这种复杂的褶皱构造山脉。连山、秦岭等，都是这种复杂的褶皱构造山脉。3.2.4 3.2.4 褶皱构造的工程地质评价和野外观察褶皱构造的工程地质评价和野外观察 1、褶皱构造对工

15、程建设的影响褶皱构造对工程建设的影响 在由全型褶曲构成的褶皱山区，岩层强烈破碎，顺向坡岩体极在由全型褶曲构成的褶皱山区，岩层强烈破碎，顺向坡岩体极易沿层面或节理面产生滑动，造成土坡失稳，危及工程安全。例如易沿层面或节理面产生滑动，造成土坡失稳，危及工程安全。例如台湾基隆河畔台湾基隆河畔1974年年9月发生的顺层滑坡，破坏了周围的村庄、道月发生的顺层滑坡，破坏了周围的村庄、道路，阻断了河流。路，阻断了河流。 在背斜、向斜的脊部，张性节理发育，加速了风化作用的进行，在背斜、向斜的脊部，张性节理发育，加速了风化作用的进行，造成岩体强度的降低，并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向斜造成岩体强度的降低，

16、并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向斜式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难。式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难。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，不能够，不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶曲构造的主要完全以地形的起伏情况作为识别褶曲构造的主要标志标志，应从地层特征上进行识别。野外工作方法： 穿越法：就是沿着选定的调查路线，垂直就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察（可以看到很多地层）岩层走向进行观察（可以看到很多地层） 追索法：平行于岩层走向进行观察的方法。平行于岩层走向进行观察的方法。（只看到一种地层）（只看到一种地层） 3

17、.3 3.3 断裂构造断裂构造定义：定义：构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变构成地壳的岩体，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，称为断裂构到破坏，产生各种大小不一的断裂，称为断裂构造。造。断裂带：断裂带：断裂构造的分布广泛，在一些断裂构造发断裂构造的分布广泛，在一些断裂构造发育的地带，常成群分布，形成断裂带。育的地带，常成群分布，形成断裂带。分类：分类：裂隙和断层裂隙和断层( (根据断裂后两侧岩块相对位情况根据断裂后两侧岩块相对位情况来分来分) )3.3.1 裂隙裂隙v一、狭义的节理一、狭

18、义的节理构造裂隙构造裂隙v 定义：岩层受构造应力作用发生断裂，沿断裂面定义：岩层受构造应力作用发生断裂，沿断裂面两侧的岩层未发生移动或仅发生了微小的错动的断裂构两侧的岩层未发生移动或仅发生了微小的错动的断裂构造称构造裂隙或构造节理，有时简称节理。按形成节理造称构造裂隙或构造节理，有时简称节理。按形成节理的作用力特征可将节理分为以下的作用力特征可将节理分为以下3种：种：v （1） 剪节理剪节理v 因地壳运动引起的剪应力作用而形成的断裂构造因地壳运动引起的剪应力作用而形成的断裂构造称为剪节理，其特点是裂缝平直、延伸方向稳定、裂隙称为剪节理，其特点是裂缝平直、延伸方向稳定、裂隙面平整光滑；通常切穿岩

19、石中的颗粒；有两组同时出现，面平整光滑；通常切穿岩石中的颗粒；有两组同时出现，相交呈相交呈“X”形；多为闭合性节理。形；多为闭合性节理。v（2） 张性节理张性节理v 岩层在地壳运动过程中受张拉应力作用产生的节岩层在地壳运动过程中受张拉应力作用产生的节理称张节理，张节理在褶皱构造的核部最为发育，理称张节理，张节理在褶皱构造的核部最为发育，其特点是裂口稍长，断裂面粗糙不平，面上无擦痕，其特点是裂口稍长，断裂面粗糙不平，面上无擦痕，裂面常绕过颗粒并很快在岩石中尖灭。裂面常绕过颗粒并很快在岩石中尖灭。v（3） 压性节理压性节理v 压性节理是岩层受到强大的挤压作用时压性节理是岩层受到强大的挤压作用时所形

20、成的节理，节理面与最大主应力方向垂直，所形成的节理，节理面与最大主应力方向垂直，呈紧闭状态并密集成群分布呈紧闭状态并密集成群分布二、广义节理二、广义节理构造节理与非构造节理构造节理与非构造节理v除构造裂隙以外，岩体的原生裂隙和风化裂隙除构造裂隙以外，岩体的原生裂隙和风化裂隙以及其它次生裂隙也常被混为节理或曰非构造以及其它次生裂隙也常被混为节理或曰非构造节理，这些裂隙主要有：岩浆岩中的冷凝裂隙、节理，这些裂隙主要有：岩浆岩中的冷凝裂隙、沉积岩中的干缩裂隙和层理、风化裂隙、卸荷沉积岩中的干缩裂隙和层理、风化裂隙、卸荷裂隙、工程震动等作用引起的裂隙等等。因此裂隙、工程震动等作用引起的裂隙等等。因此广

21、义节理的含义即包括了一般意义上的节理广义节理的含义即包括了一般意义上的节理（构造节理），又包含了岩体中的原生和次生（构造节理），又包含了岩体中的原生和次生裂隙（非构造节理）。裂隙（非构造节理）。三、劈理和片理三、劈理和片理v1劈理v 岩体在构造应力作用下形成的沿一定方向大致相互平行的密集型细微裂面称为劈理（沿该面岩石常能被劈成薄板）。劈理主要发育在变质岩中，也能在构造应力比较强烈的其它岩层中存在。一般情况下劈理不会破坏岩体的完整性。劈理又可细分为破劈理、流劈理和滑劈理。v2片理v 强烈的变质作用使矿物压扁、拉长并定向排列，重新结晶，由此形成的相互平行，密集排列的薄片状构造形迹称为片理。片理是变

22、质岩中特有的构造现象。片理属于流劈理的范畴四、节理、劈理、片理的工程地质评价四、节理、劈理、片理的工程地质评价v（1）裂隙破坏了岩体的完整性，使岩体的稳定性降）裂隙破坏了岩体的完整性，使岩体的稳定性降低；低；v（2）裂隙为大气和水进入岩体内部提供了通途，加）裂隙为大气和水进入岩体内部提供了通途，加速了岩石的风化和破坏；速了岩石的风化和破坏；v（3） 裂隙会降低岩石的承载能力；裂隙会降低岩石的承载能力；v（4）裂隙常能造成边坡的坍塌和滑动，也能造成地）裂隙常能造成边坡的坍塌和滑动，也能造成地下洞室围岩的冒落；下洞室围岩的冒落；v（5）在挖方或采石中，裂隙的存在可以提高工作效）在挖方或采石中，裂隙

23、的存在可以提高工作效率；率；v（6）裂隙发育的岩体中可以找到地下水作为供水水）裂隙发育的岩体中可以找到地下水作为供水水源。源。五、裂隙（节理）的调查、统计和表示方法五、裂隙（节理）的调查、统计和表示方法v v 为了弄清楚工程场地节理分布规律及其对为了弄清楚工程场地节理分布规律及其对工程岩体稳定性的影响，在进行工程地质勘察工程岩体稳定性的影响，在进行工程地质勘察时，都要对节理裂隙进行野外详细调查和室内时，都要对节理裂隙进行野外详细调查和室内资料整理工作，并用统计图表的形式把岩体裂资料整理工作，并用统计图表的形式把岩体裂隙的分布情况表示出来。隙的分布情况表示出来。（一）节理的野外调查（一）节理的野

24、外调查v 在调查之前，先要了解调查区的构造轮廓和构在调查之前，先要了解调查区的构造轮廓和构造应力场特征。造应力场特征。v 在调查时，首先要根据调查工作的性质和任务在调查时，首先要根据调查工作的性质和任务确定调查的范围和详细程度，对于构造复杂地段要加确定调查的范围和详细程度，对于构造复杂地段要加密观测点，在大比例尺测绘和水工建筑勘测中，还要密观测点，在大比例尺测绘和水工建筑勘测中，还要根据建筑物的位置，选择有代表性地段进行详细测量。根据建筑物的位置，选择有代表性地段进行详细测量。v v 在每一个观测点，应确定其地理位置、在每一个观测点，应确定其地理位置、构造部位、地层岩性产状；再观测节理产状、构

25、造部位、地层岩性产状；再观测节理产状、节理面的性质、裂隙宽度、节理密度、节理的节理面的性质、裂隙宽度、节理密度、节理的组数和相互之间的穿插关系，以及节理内充填组数和相互之间的穿插关系，以及节理内充填物和含水情况等。物和含水情况等。v 每一个观测点的观测统计面积一般为每一个观测点的观测统计面积一般为14m2，观察统计包括节理类型、产状、规模、，观察统计包括节理类型、产状、规模、充填胶结情况、节理面性质、条数等，典型观充填胶结情况、节理面性质、条数等，典型观测点处要拍照。测点处要拍照。（二）节理观测资料的室内整理（二）节理观测资料的室内整理v 野外调查的统计资料，到室内工作阶段要进野外调查的统计资

26、料，到室内工作阶段要进行整理，并用各种统计图把它表示出来，以便于行整理，并用各种统计图把它表示出来，以便于对比分析。对比分析。v 统计图种类很多统计图种类很多 ，常采用节理玫瑰图和等，常采用节理玫瑰图和等密图等来表示。也可用计算机来处理大量的野外密图等来表示。也可用计算机来处理大量的野外观测数据，并做出各种统计图。观测数据，并做出各种统计图。v 节理玫瑰图是作图简单、能比较直观的反节理玫瑰图是作图简单、能比较直观的反映出节理产状和分布情况的，被广泛应用。分为映出节理产状和分布情况的，被广泛应用。分为节理（裂隙）走向玫瑰图和节理（裂隙）倾向玫节理（裂隙）走向玫瑰图和节理（裂隙）倾向玫瑰图。瑰图。

27、v v节理走向玫瑰图的作图方法：节理走向玫瑰图的作图方法：v 首先，将野外测量统计的节理数据的走向按首先，将野外测量统计的节理数据的走向按5或或10为一区间进行分组，统计每一组节理的条数为一区间进行分组，统计每一组节理的条数和计算每一组节理的平均走向。和计算每一组节理的平均走向。v然后，作任意大小的半圆，沿圆周标出北、东、然后，作任意大小的半圆，沿圆周标出北、东、西三个方向，并且按照方位角划分出刻度，用以表示节西三个方向，并且按照方位角划分出刻度，用以表示节理的走向。理的走向。v 按每组节理的平均走向和条数作图按每组节理的平均走向和条数作图：v 自半圆中心沿径向引辐射线段，该线段的方向代自半圆

28、中心沿径向引辐射线段，该线段的方向代表每组节理的平均走向的方位；线段长度按照比例代表表每组节理的平均走向的方位；线段长度按照比例代表相应组的节理条数；最后把相邻组的线段端点用直线连相应组的节理条数；最后把相邻组的线段端点用直线连接起来；如果相邻组内没有线段，则需连回圆心，即作接起来；如果相邻组内没有线段，则需连回圆心，即作成了走向玫瑰图。图成了走向玫瑰图。图315v v图图3-15 裂隙玫瑰图裂隙玫瑰图（a）裂隙走向玫瑰图；）裂隙走向玫瑰图； （b）裂隙倾向玫瑰图）裂隙倾向玫瑰图（a）（b）3.3.2 断断 层层 断层的定义断层的定义 岩层受构造应力作用发生断裂，沿断裂面两岩层受构造应力作用发

29、生断裂，沿断裂面两侧岩层发生了移动或明显错位的断裂构造被称为侧岩层发生了移动或明显错位的断裂构造被称为断层。该断裂面称作断层面，其中位于断层面之断层。该断裂面称作断层面，其中位于断层面之上的岩体断块被称为断层的上盘，位于断层面以上的岩体断块被称为断层的上盘，位于断层面以下的断块被称为断层的下盘。下的断块被称为断层的下盘。一、断层要素一、断层要素图图3-16 断层示意图断层示意图AA总断距（真断距）;l断距；h垂直断距（落差）；d水平断距（错差）。v断层所涉及的术语主要有断层所涉及的术语主要有：断层面，断层面走：断层面，断层面走向、倾向、倾角，上盘、下盘，断层带（多数向、倾向、倾角，上盘、下盘，

30、断层带（多数的断层其断裂面附近的岩石被构造应力挤碎，的断层其断裂面附近的岩石被构造应力挤碎，形成具有一定宽度的带状碎裂岩石，亦称之为形成具有一定宽度的带状碎裂岩石，亦称之为断层带），断距、错距、落差等。其中断层上断层带），断距、错距、落差等。其中断层上下盘沿断层面发生相对位移的实际距离称为总下盘沿断层面发生相对位移的实际距离称为总断距；其在垂直方向上的相对位移称为垂直断断距；其在垂直方向上的相对位移称为垂直断距或落差；在水平方向上的相对位移称为水平距或落差；在水平方向上的相对位移称为水平断距或错距。断距或错距。v二、二、 断层的主要类型断层的主要类型v 主要断层类型有正断层（上盘相对下降，下盘

31、上升），逆断层（上盘相对上升，下盘下降）和平推断层（断层面两侧的岩体明显发生了错位，但几乎没有落差）。断层往往还成组出现，造成叠瓦状构造、阶梯状构造、地堑、地垒等各种复杂地质构造形态。见图317图图317 断层示意图断层示意图 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. v三、断层的工程地质评价三、断层的工程地质评价v（1 1） 大多

32、数情况下，断层面两侧一定宽度范围内大多数情况下，断层面两侧一定宽度范围内的岩石破碎，对场地的稳定性影响极大；的岩石破碎，对场地的稳定性影响极大；v（2 2） 在新构造运动强烈的地区，有的断层可能有在新构造运动强烈的地区，有的断层可能有活动性，甚至有产生地震的可能性，这将对其附近活动性，甚至有产生地震的可能性，这将对其附近的工程带来极大的事故隐患；的工程带来极大的事故隐患；v（3 3） 断层与地下水常紧密相连，给地下工程造成断层与地下水常紧密相连，给地下工程造成事故隐患（河南平顶山二矿某井下巷道施工中遭遇事故隐患（河南平顶山二矿某井下巷道施工中遭遇的断层透水事故）的断层透水事故）；v（4） 断层

33、是软弱结构面；v（5） 断层上、下盘岩石的性质一般不同，跨越其间的建筑物可能因不均匀沉降而产生破坏；v（6） 断层的存在对采矿工程会往往会造成极大困难，尤其是机械化程度较高的矿山，因地质构造的存在造成的工作面搬迁既浪费时间、影响正常生产，又造成许多安全隐患。v因此，在选择建筑物场地时，最好避开断层地带。采矿生产也应加强对断层影响的考虑。四、断层的野外识别（了解）四、断层的野外识别（了解）在野外可以根据以下几个方面来识别断层：在野外可以根据以下几个方面来识别断层：1、地貌特征、地貌特征2、地层特征、地层特征3、断层的伴生构造现象、断层的伴生构造现象4、其它。如泉水、温泉呈线状出露的地方。、其它。

34、如泉水、温泉呈线状出露的地方。3.4不整合不整合v1、定义：在野外，形成年代不连续的两套岩层重叠在一起、定义：在野外，形成年代不连续的两套岩层重叠在一起的构造行迹，称为不整合。的构造行迹，称为不整合。v2 、成因：主要是由于地壳的升降运动所产生的构造形态。、成因：主要是由于地壳的升降运动所产生的构造形态。v地壳下降引起沉积，上升引起剥蚀，所以，地壳运动在岩层中记录下来各种接触关系。它们是构造运动的证据。3.4.1 整合与不整合整合与不整合1 1、岩层相互之间产状彼此平行，在形成年代上顺、岩层相互之间产状彼此平行，在形成年代上顺次连续的接触关系（次连续的接触关系（形成连续沉积的岩层，老岩层沉积在

35、下，新岩层在上，不缺失岩层）称）称为整合接触。为整合接触。2 2、岩层由于在沉积过程当中发生间断，导致岩层、岩层由于在沉积过程当中发生间断，导致岩层在形成年代上不连续，中间缺失沉积间断期的在形成年代上不连续，中间缺失沉积间断期的岩层，岩层之间的这种接触关系，称为不整合岩层，岩层之间的这种接触关系，称为不整合接触。分为：接触。分为： 角度不整合、角度不整合、 角度不整合角度不整合平行不整合块状图角度不整合块状图3.4.2 不整合接触的类型不整合接触的类型v1、平行不整合：、平行不整合： 平行不整合：产状一致，沉积年代不连续。平行不整合：产状一致，沉积年代不连续。 原因：不整合沉积之前，构造运动以

36、垂直升降为主原因：不整合沉积之前，构造运动以垂直升降为主v例如我国华北平原的石炭二叠纪地层，直接覆盖在中例如我国华北平原的石炭二叠纪地层，直接覆盖在中奥陶纪石灰岩上，虽然两者之间是彼此平行的，但中奥陶纪石灰岩上，虽然两者之间是彼此平行的，但中间缺失志留纪到泥盆纪的岩层，是一个规模巨大的平间缺失志留纪到泥盆纪的岩层，是一个规模巨大的平行不整合。行不整合。3.4.2 不整合接触的类型不整合接触的类型v2、角度不整合：、角度不整合：角度不整合：产状不一致。 原因：不整合沉积之前，构造运动有褶皱，有断层，运动形式以水平挤压为主。 角度不整合是野外常见的一种不整合形式，例如：角度不整合是野外常见的一种不

37、整合形式，例如：在我国华北震旦亚界与前震旦亚界之间，岩层普在我国华北震旦亚界与前震旦亚界之间，岩层普遍存在角度不整合现象，说明在震旦亚代之前，遍存在角度不整合现象，说明在震旦亚代之前，华北的构造运动是比较频繁而强烈的。华北的构造运动是比较频繁而强烈的。科罗拉多大峡谷科罗拉多大峡谷大角度不整合大角度不整合角度不整合块状形成过程由上至下：地壳下降，接受沉积；开始发生褶皱；隆起为山；遭受侵蚀；地形夷平；地壳再次下降，接受沉积角度不整合，亚利桑那州大峡谷（After Raymond Siever）3.4.3 不整合的工程地质评价不整合的工程地质评价v （1） 不整合面，是下伏古地貌的剥蚀面，它一不整合

38、面，是下伏古地貌的剥蚀面，它一则常有比较大的起伏，同时常有风化层或底砾存在，则常有比较大的起伏，同时常有风化层或底砾存在，层问结合差，地下水发育；层问结合差，地下水发育； （2） 当不整合面与斜坡倾向一致时，如开挖当不整合面与斜坡倾向一致时，如开挖路基，经常会成为斜坡滑移的边界条件，对工程建路基，经常会成为斜坡滑移的边界条件，对工程建筑不利。筑不利。 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 岩石：是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然岩石：是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。组合而成的矿物集合体。 岩体：是工程影响范围内的地质体，它包括结构面和结

39、岩体：是工程影响范围内的地质体，它包括结构面和结构体。构体。 岩体的工程性质决定于岩体的工程性质决定于结构面的性质及其分布结构面的性质及其分布，同时决定于同时决定于岩石本身的力学性质岩石本身的力学性质。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1、岩石的工程地质性质：、岩石的工程地质性质： 主要包括物理性质和力学性质两个方面，其主要受矿物主要包括物理性质和力学性质两个方面，其主要受矿物成分、岩石的结构和构造以及风化作用等控制。成分、岩石的结构和构造以及风化作用等控制。2、岩体的工程性质：、岩体的工程性质： 主要决定于岩体内部裂隙系统的性质及其分布情况，当主要决定于岩体内部裂隙系统的

40、性质及其分布情况，当然岩石本身的性质也起着重大作用。然岩石本身的性质也起着重大作用。3.5.1 岩石的主要物理力学性质岩石的主要物理力学性质（一）物理性质（一）物理性质 1. 重量重量(一般情况下用比重和重度两个指标一般情况下用比重和重度两个指标) 比重比重 G G ：是岩石固体（不包括孔隙）部分单：是岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量。位体积的重量。 数值上等于岩石固体颗粒的重量与同体积的数值上等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在水在4时重量的比。（无量纲，一般时重量的比。（无量纲，一般2.43.3）。）。 重度重度 ：也称重力密度或容重。指单位体积的也称重力密度或容重。指单位体积的重

41、量。重量。 数值上等于岩石试件的总重量与其总体积之数值上等于岩石试件的总重量与其总体积之比。比。 有干容重有干容重 d 、饱和容重、饱和容重 c之分。之分。 2. 孔隙性孔隙性 反映岩石中各种孔隙的发育程度，对岩石的强反映岩石中各种孔隙的发育程度，对岩石的强度和稳定性有影响，一般用孔隙度表示。度和稳定性有影响，一般用孔隙度表示。 孔隙度孔隙度n：等于岩石中孔隙的总体积与岩石总：等于岩石中孔隙的总体积与岩石总体积之比。（百分数表示）体积之比。（百分数表示） 3. 吸水性吸水性(与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关度有关) 反映一定条件下岩石的吸水能力。一般用吸水反映

42、一定条件下岩石的吸水能力。一般用吸水率表示。率表示。 吸水率吸水率WB ：通常大气压下的吸水能力，数值：通常大气压下的吸水能力，数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比。上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比。 （百分数表示）（百分数表示） 4.软化性软化性(软化系数软化系数0.750.75) 岩石吸水后，其强度和稳定性发生变化的性质。岩石吸水后，其强度和稳定性发生变化的性质。一般用软化系数表示。一般用软化系数表示。 软化系数软化系数kd ：等于岩石在饱和状态下的极限抗：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与在风干状态下极限抗压强度的比。用小数压强度与在风干状态下极限抗压强度的比。

43、用小数表示。表示。 5. 抗冻性抗冻性(抗压强度降低抗压强度降低25%) 岩石抵抗冻胀压力作用的能力。一般用强度降岩石抵抗冻胀压力作用的能力。一般用强度降低率来表示。低率来表示。 2、岩石的主要力学性质、岩石的主要力学性质 岩石的变形：弹性模量和泊桑比岩石的变形：弹性模量和泊桑比 弹性模量弹性模量E ：是应力和应变之比。E越大，变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越高。 泊桑比泊桑比 ：岩石在轴向压力作用下，产生的横向应变与纵向应变的比。 岩石的强度：岩石抵抗外力破坏的能力。岩石的强度：岩石抵抗外力破坏的能力。 包括：抗压强度包括：抗压强度Rc 、抗剪强度、抗剪强度Rt和抗拉强度和抗拉强度 。3、

44、影响岩石工程性质的因素、影响岩石工程性质的因素 影响岩石工程地质性质的因素主要有两个方面：影响岩石工程地质性质的因素主要有两个方面： 一是岩石的地质特征，如岩石的矿物成分、结构、构造一是岩石的地质特征，如岩石的矿物成分、结构、构造及成因等；及成因等； 第第2个是是岩石所受到的外部因素的影响，如水的作用、个是是岩石所受到的外部因素的影响，如水的作用、风化作用等。风化作用等。、矿物成分：、矿物成分： 从工程要求来看，岩石的强度相对来说都是比较高的，所以在从工程要求来看，岩石的强度相对来说都是比较高的，所以在对岩石的工程性质进行分析和评价时，更应该关注的是可能降低岩对岩石的工程性质进行分析和评价时，

45、更应该关注的是可能降低岩石的强度的因素。石的强度的因素。如花岗岩中黑云母含量的高低等。如花岗岩中黑云母含量的高低等。、结构：、结构： 根据岩石的结构特征，可以将岩石分为两类：根据岩石的结构特征，可以将岩石分为两类： 结晶联结结构：结晶联结结构：大部分的岩浆岩、变质岩和一部分沉积岩。大部分的岩浆岩、变质岩和一部分沉积岩。 胶结物联结岩石：胶结物联结岩石：如沉积岩中的碎屑岩等。如沉积岩中的碎屑岩等。强度上的一般规律：强度上的一般规律： 结构：结晶联结胶结物联结结构：结晶联结胶结物联结 胶结物：硅质胶结铁质胶结钙质胶结泥质胶结胶结物：硅质胶结铁质胶结钙质胶结泥质胶结 胶结方式：胶结方式： 接触胶结孔隙胶结基底胶结接触胶结孔隙胶结基底胶结、构造、构造:矿物的不均匀性和岩石结构的不连续性矿物的不均匀性和岩石结构的不连续性、水、水、风化、风化:是在温度、水、气体及生物等因素作用下，岩石的状态、性是在温度、水、气体及生物等因素作用下，岩石的状态、性质发生改变的物理化学过程。质发生改变的物理化学过程。 3.5.2 岩体的工程地质特征岩体的工程地质特征v岩体岩体 指包括各种地质界面指包括各种地质界面如层面、层理、节理、断层、软如层面、层理、节理、断层