工程地质学3第三章 地质构造及岩体工程性质

1、第三章是岩体的地质结构和工程性质。内容概括如下：1 .地壳运动的概念和地质时代的划分。地质结构。岩体结构类型及其工程地质评价。地壳运动1。地壳运动概述地壳运动是内部地质过程之一，是形成地质构造的主要原因，也称构造运动。构造运动控制着陆地和海洋的分布，引起了海洋和陆地轮廓的变化、地壳的隆起和凹陷以及山脉和海沟的形成。构造运动引起了岩浆作用、火山作用、地震活动和变质作用。构造运动产生各种地质结构，如岩石褶皱和裂缝；构造运动还决定着地表以外的动态地质作用方式，控制着地貌发育过程。因此，构造运动是地壳不断变化和发展的最重要的地质作用。传统上，地壳运动指的是构造运动。构造运动按其运动方向可分为两种类型：

2、水平运动和垂直运动。1915年，德国的魏格纳提出了大陆漂移理论，认为大约1.5亿年前，地球表面有一个统一的大陆统一的古大陆，被海洋包围着。从侏罗纪开始，统一的古大陆被分成六个板块，漂流在软流圈上，最终形成了今天的大陆和海洋的分布。原始板块(2)地壳运动的主要证据地貌标志：地貌是内外动力地质作用的产物，但不同类型的地貌分布大多受构造运动的控制。在上行运输作业区，剥蚀地貌是主要地貌；在下降运动区，堆积地貌占主导地位。沉积物标志：地壳抬升运动的速度和幅度可以通过沉积物或沉积岩的厚度数据来反映。例如，一般认为浅海的深度小于200米，如果浅海沉积物或沉积岩的厚度大于200米，则表明它是在地壳不断下降并接

3、受沉积的条件下产生的。地质构造的标志：褶皱和断层是构造运动的产物，它们又是构造运动的证据。通过分析褶皱和断层，可以恢复构造运动的性质和方向。孤立的平顶构造或高角度正断层的出现，表明整个地区都有上升运动。水平运动导致块体的相互挤压，从而形成致密褶皱、逆断层和逆掩断层，特别是大型逆冲构造。水平运动导致块体相互偏离，从而导致断陷。地层的接触关系反映了构造运动的直观性和清晰性。上下地层的接触关系是构造运动的综合表现。有两种常见的地层接触关系：整合和不整合。整体接触：指上下地层之间的接触关系，其产状完全一致，年龄连续。不整合接触：指上下地层形成的时代不连续性，即两套地层之间缺失地层的地层接触关系。存在于

4、接触面之间的由沉积间断引起的剥蚀面称为不整合面。如果不整合的上下地层之间的姿态基本相同，不整合可以进一步分为：平行不整合：平行不整合，或假不整合。角度不整合：如果不整合的上下地层之间的姿态是倾斜的，则称之为角度不整合。整合、平行不整合、角度不整合、平行不整合的形成过程、下降沉积上升、接受剥蚀、沉积间断再次下降、再沉积，这是由于地壳上升一段时间而形成的，而地层在上升过程中没有明显的褶皱或倾斜，只是从水中出来接受剥蚀而发生沉积间断；一段时间后，它再次下降，接受新的矿床，这使得一部分地层在上下地层之间缺失，但它们的地层产状基本上是角度不整合的存在反映了上覆地层沉积前下伏地层经历了构造变形。(3)地质

5、时代岩层：上下地层岩石特征基本相似的组合称为岩层。地层：在某一地区某一地质时代形成的一套或一套甚至几套岩层称为地层。具有时代特征。地质学中有两种计算时间的方法：相对地质年龄和绝对年龄(同位素年龄)。确定相对地质年代的地层学方法：同一地质年代在一定地质环境中形成的沉积地层具有相同的特征。没有遭受剧烈构造运动的岩层是新旧的。古生物学：根据生物化石测定地层的年代。生物进化是从简单到复杂的，不同时期有不同的生物群，所以灭绝的生物不会再出现。不同地质时期形成的岩层包含不同类型的化石及其组合，同一时期和同一环境形成的岩层具有相同的化石。岩石切割方法：与围岩相比，侵入岩有一个入侵者的新时代和入侵围岩的旧时代

6、。化石演化方法，相对地质年龄的确定，岩浆岩之间的接触关系，新旧，(2)地质年龄的划分，地质年龄单位：时代，世代，时代，时代，地层单位：空间，边界，系列，地层，地质年代表，(2)地质构造，1。构成地壳的岩层或岩体的基本概念受到强调。地质结构在层状岩石中最明显，在块状岩体中也存在。地质构造的基本类型有水平构造、单斜构造、褶皱构造和断层构造。2.确定岩层产状是研究地质构造的基础。因此，地层产状的概念在地质学中经常被使用。岩层的姿态是指岩层在空间中的位置，它使用三种姿态要素：走向；下降；倾角。岩层产状元素，走向：岩层与任何假想水平面相交的延伸方向；地层倾角：地层与水平面的最大锐角；地层产状要素的表达方

7、法，方位表达法3360一般只测量和记录地层的倾角和倾角，如：20527，前者读数为地层倾角，后者读数为地层倾角。象限角：从北向南的方向为0度，一般测量记录岩层走向、倾角和倾角，如： N65W/25SW，即岩层走向从北向西为65，倾角为25，岩层向南向西倾斜。在地质图上，地层的产状因子用符号表示，(长线)地层趋势，(短线)地层趋势，(数值)地层倾角，(长线)地层趋势，(箭头)岩层的倒倾角，岩层产状因子的符号表示，3。水平结构，岩层产状接近水平(5度)，4。单斜构造，岩层水平与水平面成一定角度。褶皱构造，褶皱概念：形成地壳的岩层受到强烈的构造应力作用，使岩层在不丧失连续性的情况下形成一系列波状弯曲

8、构造。两种基本形式：背斜和向斜。背斜地层变形向上弯曲，其核心地层较老，两侧地层依次更新。向斜：地层变形向下弯曲，其核心地层年龄较新，两侧地层年龄依次变老。背斜和向斜在平面和剖面上的表现特征，褶皱的基本形式，以及：岩芯中褶皱中心的岩层，简称岩芯。翼：折叠核心两侧的地层，简称翼。枢纽：位于褶皱的横截面上，同一褶皱岩层最大弯曲点的连线称为枢纽。轴向平面：是由折叠中相邻折叠平面上的铰链连接的平面，该平面是大致平分折叠的两翼的对称平面。轴：折叠轴平面和地面之间的交线。对褶皱构成的基本要素和主要褶皱类型进行了划分垂直褶皱、倾斜褶皱、倒转褶皱和平卧褶皱，根据褶皱中心的出现分为水平褶皱；折叠，5。断层结构，(

9、1)断层结构的概念：岩体和岩层在力的作用下变形。当力超过岩石本身的强度时，岩石的连续性和完整性被破坏，形成断层结构。包括接缝和断层。节理：是岩石中的裂隙或裂隙面，节理面两侧的岩块基本上没有相对位移或没有明显的相对位移。根据形成原因，可分为三类：原生节理：岩石形成过程中产生的节理。构造节理：地质构造形成过程中产生的节理。次节理：岩石形成后形成的节理。根据所形成的接头的力学性能，它可以如下：剪切接头：两组由剪切应力形成的X型共轭断裂面。其特点是产状稳定，节理面平坦、光滑、闭合，间距小，成带密集。拉伸节理：由岩层拉伸应力引起的破裂面，通常呈锯齿状，产状不稳定，延伸不远，开口，常被堤坝和粘土充填，稀疏

10、发育，间距较大。其他组合形式的接头。断层、断层面和断层破碎带的几何特征：产状表达方法，节理发育，附近充填频繁。断层线：遵守V型规则。断板：上板、下板、上升板和下降板。断层距离，断层概念：断层是岩石圈中的断层结构，沿断裂面有明显的位移。5。断层构造，上盘下降，下盘上升，正断层：上盘沿断层平面下降，下盘相对上升的断层。断层面倾角较陡，一般在45以上。正断层的形成是由于岩体受到拉力和重力的作用，使上壁沿断层面向下移动；根据相对位移方向的断层类型、下盘上升，下盘下降。逆断层：其下盘沿断层平面相对上升，下盘相对下降的断层。逆断层一般是由岩体强烈的水平压缩力引起的，它使上壁沿着断层表面向上移动。断层平面的

11、范围从陡倾角到缓倾角。不连续面倾角大于450，称为逆冲断层。250和450之间的断层称为逆掩断层。小于250的值称为翻转断层(也称为翻转构造或逆冲构造)。逆掩断层和挤压断层通常是大规模的区域性断层。断层类型按相对位移方向、水平错动和平移(推)断层分类：由于岩体的水平剪切作用，两个板块沿断层平面发生相对水平位移的断层。平移断层的倾角很大，断层平面接近直立，断层线相对平直。断层的类型、断层的组合类型以及断层的形成和分布受区域或区域地应力场的控制，因此它们经常以行的形式出现，并且以一定的排列规则地组合在一起，形成不同的组合类型。步进故障。地堑；地堑；地垒：构成地堑和地垒的断层通常是正断层，但也可以是

12、逆断层。覆瓦状结构。地堑和地垒，地堑：由两个大致平行走向且性质相同的FTs组合而成的结构，其中中间不连续块体下降，两侧上升。霍斯特式建筑：一种中间部分上升，两边下降的建筑。叠瓦状构造是由一系列具有相似倾角的平行或几乎平行的逆断层形成的。叠瓦状逆掩断层由几条产状基本相同的逆掩断层组成，每条断层的上壁依次向同一个方向向上逆冲，在平面上形成叠瓦状逆掩断层。断层的野外识别和地貌特征：断层距离大时可能形成陡峭的断层悬崖；断层破碎带中的岩石破碎，易被侵蚀和底切，可能形成山谷或峡谷地形。山脊破碎交错，山谷跌入瀑布；河谷方向突然转向，珠状的泉水露出来了；华山断崖、河流改道、泉水线性分布、断层现场识别、地层特征

13、：地层特征如重复或缺失岩层、交错岩脉、沿走向岩层突然中断或不同性质岩层突然接触，进一步说明断层很可能存在；断层及断层伴生构造现象的现场识别：断层伴生构造是断层发生和发展留下的痕迹。常见的有岩石牵引弯曲、断层角砾岩、糜棱岩、断层泥和断层擦痕等。6.岩体结构类型及其工程地质评价、结构面及其成因分类原结构面：火成岩结构面：流纹岩面、原节理、侵入体与围岩接触面；变质构造平面：叶理、层理；沉积构造平面：层理、沉积间断、弱夹层等。结构面：节理、断层、层间错动面等。次级构造面：风化裂隙、破碎带、卸荷裂隙、泥质夹层等。在风化、卸荷和地下水的作用下形成。结构面的特征、结构面的研究内容、方向间距的连续性、结构面的

14、粗糙度和结构面侧壁的抗压强度由国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会推荐。开口、充填情况、渗流、结构面设置、块体大小、结构体形状、六种基本形状、块体柱状菱形楔形锥板形状、岩体的工程地质特征、岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型和特征，其次，是岩石的性质(或结构本身的性质)构成了岩体。层状构造岩体的工程地质性质、断裂构造岩体的工程地质性质、块状构造岩体的工程地质性质、特征：结构面稀疏、连续性差、大构造块体、岩石：高强度特征：整体强度高，变形特征接近各向同性均质弹性体的工程性质：变形模量、承载力和抗滑能力均较高，抗风化能力普遍较强，因此这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是各类工程建筑地基、边坡岩体和洞室围岩的理想选择。层状岩体的工程地质性质及特征：结构面主要由层理面和不密实节理组成，结构面多为闭合至微张开，风化作用弱，约束力弱。该构造块体较大，保持了原岩的性质和特征。因此，该类岩体的整体变形模量和承载力相对较高。工程性质：作为工程建筑基础，其变形模量和承载力一般能满足要求。然而，当结构面的结合力不强，存在层间位错面或弱夹层时，其强度和变形特性是各向异性的。通常，沿平面的抗剪强度明显低于沿垂直面