工程岩土课件 模块二 地质构造与地貌 单元四 岩层产状与地质构造

工程岩土模块二

地质构造与地貌单元四

岩层产状与地质构造学习导图任务一

认识岩层产状对xx高速公路进行详细勘察，K2+145.375～K2+268.373段穿过页岩与泥岩组成的山体。岩层总体呈单斜产出，产状为195°∠30°，岩体裂隙不发育；路线走向与山体走向一致。现需要对其工程地质条件作出评价。学习情境一相关知识走向岩层面与水平面的交线，称走向线；走向线两端所指的方向称走向。倾向垂直于走向，顺层面向下的倾斜线在假想水平面的投影所指的方向垂直于向

。倾角倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角。岩层产状是指岩层的空间位置,用于描述岩层的空间展布特征。1岩层产状的要素相关知识2岩层产状的测量方法相关知识

在野外通常使用地质罗盘来测量岩层产状的三要素测量走向时，使罗盘的长边（即南北边）紧贴层面，将罗盘放平，圆水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的走向。测量倾向时，将罗盘的短边紧贴层面，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的倾向。测量倾角时，需将罗盘横着竖起来，使长边与岩层的走向垂直，紧贴层面，待倾斜器上的管水准泡居中后，读悬锤所示的角度，即为倾角。

由地质罗盘仪测得的数据，有两种记录方法，即象限角法和方位角法。目前主要采用方位角法。

方位角法是将水平面按顺时针方向划分为360°，以正北方向为0°，再将岩层产状投影到该水平面上，将倾向与正北方向所夹的角度记录下来。

一般按倾向、倾角的顺序记录。如右图，该岩层产状为倾向距正北方向135°，倾角为30°，记录为135°∠30°。3岩层产状的表示方法相关知识N135°30°在地质图上，岩层产状要素用符号表示。请读出左图中的岩层产状任务二

认识地质构造地质构造是地壳运动的产物。是岩层或岩体在地壳运动中，由于构造应力长期作用使之发生永久性变形变位的现象。常见的地质构造形态：单斜构造、褶皱构造和断裂构造。相关知识对xx高速公路进行详细勘察，K2+145.375～K2+268.373段穿过页岩与泥岩组成的山体。岩层总体呈单斜产出，产状为195°∠30°，岩体裂隙不发育；路线走向与山体走向一致。在公路初步设计中，此路段为挖方路段，边坡坡度比为1∶1，边坡岩层向公路中线倾斜。请分析路线两侧的边坡稳定性；若不稳定，提出处治措施。学习情境一根据学习情境一的描述，此路段的横剖面图，应是（

）。相关知识单斜构造一般可分成三种：水平构造、倾斜构造、直立构造原始沉积的岩层，一般是水平或近于水平的。先沉积的在下，后沉积的在上。当岩层层面与水平面的交角近于或等于0°时，称为水平构造。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化。此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。当地壳运动使原始水平的岩层发生改变，岩层面与水平面的交角近于或等于90°时，称为直立构造。1单斜构造的分类相关知识2单斜构造与工程建设的关系路线走向与岩层走向一致路线走向与岩层走线一致，公路布设选择顺向坡或逆向坡需要综合考虑各种因素。图a）、b）、c）为顺向坡，需注意岩层倾角β与边坡坡角α的大小关系；图d）为逆向坡；图e)、f）分别为水平岩层和直立岩层。1）单斜构造与道路的关系相关知识2单斜构造与道路的关系②路线走向与岩层走向正交此时，如果没有倾向于路基的节理存在，或无节理交线倾向路基时，可形成较稳定的高陡边坡。③路线走向与岩层走向斜交其边坡稳定情况介于上述两者之间。1）单斜构造与道路的关系相关知识2单斜构造与工程建设的关系2）单斜构造与隧道的关系3）单斜构造与桥梁的关系思考下列图片中，路线走向与岩层走向是什么关系？边坡稳定性怎样？××高速公路K54+350~K54+410段为一处深路堑。对该路段进行详细勘查，获取了该路段的地层岩性、岩层产状、地质构造等相关信息。要求对该路段的边坡及地质构造进行分析，研究其对公路的影响。学习情境二相关知识组成地壳的岩层，由于受力变形产生的一系列连续弯曲，称为褶皱。一个弯曲称为褶曲。1褶皱的概念相关知识2褶皱的几何要素核部：褶曲中心部位的岩层，a）翼部：位于核部两侧向不同方向倾斜的部分，b)轴面：从褶曲顶平分两翼的假想面，e）轴线：轴面与水平面的交线，AD)。轴的长度，表示褶曲伸的规模。枢纽：轴面与褶曲同一岩层层面的交线，cd）原始水平岩层受力后向上凸曲者，称为背斜；向下凹曲者，称为向斜，如右图所示。相关知识3褶皱的形态相关知识3褶皱的形态背斜，核部地层最老，翼部依次变新；

向斜，核部地层最新，翼部依次变老。

背斜与向斜通常是并存的。相邻背斜之间为向斜，相邻向斜之间为背斜，相邻的向斜与背斜共用一个翼。剥蚀相关知识3褶皱的形态堆积逆地形地形不是判断褶皱形态的关键因素相关知识3褶皱的形态(1)根据轴面的产状，褶皱可分为：

a）直立褶皱

b）倾斜褶皱

c）倒转褶皱

d）水平褶皱相关知识3褶皱的形态(2)根据枢纽的产状，褶皱可分为：水平褶皱剥蚀前剥蚀后地质平面图上表现倾伏褶皱剥蚀前剥蚀后地质平面图上表现相关知识4褶皱的野外识别在野外辨认褶皱时，主要是判断褶皱是否存在，区别背斜与向斜，并确定其形态特征。在野外，如沿山区河谷或公路两侧，岩层的弯曲常直接暴露，背斜或向斜易于识别。相关知识4褶皱的野外识别在多数情况下，地面岩层呈倾斜状态，岩层弯曲的全貌并非一目了然，需要仔细分析才能识别出褶皱野外识别褶皱的方法有穿越法和追索法。通常以穿越法为主，追索法为辅。穿越法方向穿越法，垂直岩层走向进行观察。用穿越,法便于了解岩层的产状、层序及其新老关系。追索法是平行岩层走向进行观察的方法。平行岩层走向进行追索观察，便于查明褶皱延伸的方向及其构造变化的情况。

测试根据下图所示的褶皱构造立体图，完成课后习题3。相关知识5褶皱构造对工程建设的影响核部岩层变形强烈,岩体较破碎,透水性强,水工建筑应尽量避开。对于隧道等深埋工程，一般应布置在翼部。但需注意岩层倾向、倾角与开挖面之间的位置关系,尤其要注意软弱夹层的存在。a、b、c三个位置的隧道，其工程性质如何？xx高速公路，包桂山隧道，所处场区属构造变形区，隧址区出口段附近发育断层F1，于ZK60+740（K60+774）与路线相交，交角55°，为非活动性逆断层，断层产状271°∠75°。破碎带宽度约5.0m，影响带宽度5～10m，破碎带为角砾岩，泥质胶结。该断层距隧道较远，隧址区未见其他活动性断层。岩体节理、裂隙发育，呈不规则状。隧道进口段岩层呈单斜状产出，岩层产状为274°∠51°。岩体中主要发育两组节理，J1产状为4°∠86°，结构面起伏粗糙，无胶结或偶夹泥质胶结，结构面张开度1～3mm，结合程度较差，延伸3～5m，发育间距0.2～0.5m；J2产状为5°∠86°，结构面起伏粗糙，泥质胶结，延伸1～3m，张开度3～10mm，结合程度差，泥质夹岩屑充填，发育间距0.2～0.4m。学习情境三相关知识组成地壳的岩体在地应力作用下发生变形，当应力超过岩石的强度，岩体的完整性受到破坏，形成断裂。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为节理和断层。1断裂的概念实验温度为45℃实验温度为20℃节理断层相关知识节理也称裂隙，是由于岩石受力而出现的，裂开面两侧的岩体无明显位移的小型断裂构造。2节理1）节理的分类相关知识2节理原生节理峨眉山玄武岩北爱尔兰巨人之路相关知识2节理次生节理——非构造节理风化节理长江西陵峡链子崖卸荷节理相关知识2节理构造节理按力学性质分为剪节理：由构造应力形成的剪切破裂面组成。长、大、平直光滑，延伸稳定。节理面上常见擦痕，能切过砾石和胶结物。在应力作用下，沿着共轭剪切面的方向会形成两组交叉的剪节理，称共轭节理或称“X”节理。两组剪节理互相交切，常将岩石切割成一系列的菱形方块。张节理：由张应力作用形成。短、小、粗糙不平，延伸不远，常呈豆荚状、树枝状。节理面上无擦痕，在砾岩中常绕开砾石。张节理张开度较大，透水性好，节理面粗糙不平。相关知识2节理按节理与岩层产状的关系分节理走向与岩层走向可以平行、垂直或斜交，因而可分别形成走向节理（S）、倾向节理（d）或斜节理（Q)。相关知识2节理2）节理对工程建设的影响节理破坏了岩体的完整性节理为大气和水进入岩体内部提供了通道，也是地下水的良好通道，对水文地质意义重大节理是矿液运移、沉积场所，对找矿有利。在挖方或采石中，节理的存在可以提高工作效率。有节理无节理相关知识2节理3）节理的调查与统计节理对工程岩体稳定和渗漏的影响程度取决于节理的成因、形态、数量、大小、连通以及充填等特征。因此，需要对节理的发育情况进行调查统计。测节理的产状与测岩层产状的方法相同。统计得到的数据可以表格形式表示，但更常用节理（裂隙）玫瑰花图来表示。每一花瓣愈长，表明该方位角内出现节理数目愈多；花瓣愈宽，说明节理方向的变化范围愈广。相关知识岩层受构造应力作用发生断裂，两侧岩层沿断裂面发生了移动或明显错位，这种断裂构造被称为断层。3断层东非大裂谷美国加州马赛克峡谷正断层(1)断层面:两侧岩块发生相对位移的断裂面（ABCDE）。其间岩石破碎,因而称破碎带。(2)断层线:断层面与地面的交线（AB）。(3)断盘:断层面两侧的岩块（1、2）。(4)断距:断层两盘沿断层面移动开的距离（AA’）。相关知识3断层1）断层要素(1)按断层两盘相对位移方向，分为正断层、逆断层和平移断层相关知识3断层2）断层的类型(1)按断层两盘相对位移方向，分为正断层、逆断层和平移断层相关知识3断层2）断层的类型(2)根据断层的组合形式,可分为阶梯状构造、叠瓦状构造以及地垒和地堑。相关知识3断层2）断层的类型阶梯状构造

叠瓦状构造(2)根据断层的组合形式,可分为阶梯状构造、叠瓦状构造以及地垒和地堑。相关知识3断层2）断层的类型地垒——华山地堑——汾渭河谷叠瓦式构造思考如下图，龙门山断裂带的断层是什么类型？在自然界中，大部分断层由于后期遭受剥蚀破坏和覆盖，在地表上暴露得不清楚，因此需根据构造、地层等直接证据和地貌、水文等方面的间接证据，来判断断层的存在与否及断层类型。相关知识3断层3）断层的野外识别（1）构造上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别①擦痕、镜面和阶步

（1）构造上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别①擦痕、镜面和阶步

（1）构造上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别②地质体错断

（1）构造上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别③牵引褶皱

牵引褶皱的弯曲方向指示本盘的位移方向（1）构造上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别④断层角砾岩与断层泥

断层角砾岩断层泥（2）地层上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别在单斜岩层地区，沿岩层走向观察，若岩层突然中断，呈交错的不连续状态，或改变了地层的正常层序，使地层发生不对称的重复或缺失现象，往往说明有断层存在。

走向断层造成地层重复与缺失情况断层性质断层倾向与岩层倾向关系相反相同断层倾角＞岩层倾角断层倾角＜岩层倾角正断层重复缺失重复逆断层缺失重复缺失重复缺失（3）地形地貌上的标志相关知识3断层3）断层的野外识别

③④继续侵蚀，三角面