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工程地质-第三章 地质构造

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工程地质 第3章 地质构造及其对工程的影响3.1-3.5

工程地质 第3章 地质构造及其对工程的影响3.1-3.5
“V”字形露头线的尖端在沟谷处 指向上游，在山脊处指向下坡。
3.2.1.2倾斜岩层
根据上述表现规则（“V”字形法则 ），在阅读地质图时则可反演推断 岩层空间展布与地面斜坡的组合关 系（岩层倾向与地面坡向关系）
“弯反则相同” “弯同曲大也相同” “弯同曲小则不同”
如右图所示，K及T岩层分界面的露 头线与地形等高线呈相同方向弯曲 ，且露头线的弯曲度小于等高线的 弯曲度，根据“弯同曲小则不同” ，则可以推断岩层倾向与地面坡向 相反。
3.4.2.4断层的工程地质评价
破坏岩体的完整性，加速风化作用、地下水的活动及岩溶 发育。
降低地基岩体强度 造成地基及场地稳定性问题 地基变形影响 施工中的问题坍塌和涌水 断层地震
3.5 识读地质图
地质图
是将自然界的各种地质现象，如地层、地质构造等，用规 定的符号，按一定的比例缩小并投影绘制在平面上的一种 图件。
3.3.4褶皱构造对工程的影响
褶皱翼部的工程地质评价
单斜构造中倾斜岩层引起的顺层滑坡问题
岩层产状与坡向的关系 (1)反向坡（逆向坡） (2)顺向坡
倾角小于坡角 倾角大于坡角
稳定
不稳定
稳定
3.3.4褶皱构造对工程的影响
褶曲不同部位对工程的影响
3.3.4褶皱构造对工程的影响
隧道垂直穿过褶皱地层走向时
裂隙玫瑰图
（a）裂隙走向玫瑰图；（b）裂隙倾向玫瑰图
3.4.1.4裂隙的工程地质评价
岩层中裂隙，有利开挖，但岩体的强度和稳定性都有不利的影 响。
裂隙发育方向的评价：找出裂隙发育的主要方向； 裂隙发育程度的评价：定量指标主要是裂隙间距、裂隙密
度、裂隙率及完整系数等； 裂隙性质的评价：性质包括裂隙的延伸长度、贯通情况、

河北工程大学土木工程学院工程地质第三章地质构造及其对工程的影响

河北工程大学土木工程学院工程地质第三章地质构造及其对工程的影响

3 2
1
岩层层面
褶皱部位选线
（四）断裂构造
1.定义：构成地壳的岩石受地应力作用后变形，当变形达到 一定程度，岩石的连续性和完整性遭到破坏，产生各种 大小不同的错断裂缝，称为断裂构造。
裂隙(节理)：岩层沿断裂面没有明显的位移，称为裂 2. 隙或节理； 类 型 断层：岩层沿破裂面（一个或一组）两侧发生了明显位移
平行不整合 不整合面上、下地层产状基本一致，地质 年代有缺失，新地层之下常有底砾岩；说明老地层沉积 后有明显的均衡抬升，遭受剥蚀后又均衡下降，接受新 的地层沉积。
角度不整合 不整合面上、下地层产状不一致，有缺失， 新地层之下常有底砾岩；说明老地层形成后构造运动强 烈，形成断层、褶皱等构造，长期遭受外力剥蚀，而后 下降接受新的地层沉积
世期 统阶
岩石地层单位：具有明显的岩石类型和可识别的物理界线的 岩石体
岩石地层单位
群
组段
二、地质年代的表示方法
相对地质年代：由该岩石地层单位与相邻已知岩石地 层单位的相对层位关系来决定。只知先后，不知具体 的时间。
绝对地质年代：由该岩石地层单位距今多少年以前来 表示，通过地层中所含放射性元素的衰变测定。
水平岩层 倾角=0° 倾向 —
走向 ∞
直立岩层 倾角=90° 倾向 — 走向 α°
五、地质构造类型 （一）水平构造
沉积岩在形成的原始产状大多都是水平的，先沉积的老
岩层在下，后沉积的新岩层在上； 地质构造中所讲的水平
构造是经构造运动轻微的地区，岩层遭受构造应力作用，但
变形、变位不大，倾角小于5度这一部分倾斜的构造。
规
模
逆掩断层——倾角介于25 ° ～45°
很 大
的
碾掩断层——倾角小于25 °

工程地质课件第3章地层构造详解

工程地质课件第3章地层构造详解

中生代（ 2.5－0.7亿年前）
中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩 纪三个时期，三叶虫、腕足、笔石、 四射珊瑚等大量无脊椎动物都灭绝， 产生了以恐龙为代表的爬行类动物， 并繁盛直到衰亡。陆生植物苏铁、银 杏、松柏等棵子植物占了统治地位。 大陆面积进一步增大，各大陆的雏形
K
T T
三、地质年代表
▪ （一）地质年代的划分 ▪ 1、地质历史时期的时间单位划分：
宙、代、纪、世、期
▪ 2、地质历史时期的地层单位划分： 宇、界、系、统、阶
▪ （二）地质年代表
各地质历史时期的主要特征
前寒武纪（42－6亿年前）
38亿年前，海洋中开始有了生命的活动。 从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻。
岩层倾角小于50的岩层称为水平 岩层，又称水平构造。
沉积岩层形成时的原始产出状态 大多数是水平或近于水平。如果经受 地壳运动的影响，改变了原始形成时 的位置，但仍保持水平产状的一套水 平岩层组成的构造，称为水平构造 。
水平岩层形成的地貌－平顶山
（二）倾斜岩层
岩层面与水平面有一定夹角的岩层。 它是构造挤压或大范围内均匀抬升、下 降使岩层向某个方向倾斜而成的。
角度不整合 不整合面
（2）岩浆岩间的接触关系：穿插接触。 脉体被切割者比切割者老。
由老到新：1、2、3
（3）沉积岩与岩浆岩间的接触关系： 1）侵入接触又称热接触，是由炽热的 岩浆侵入围岩后，冷凝成岩浆体而形 成的一种接触关系。
O
2）沉积接触又称冷接触，是岩浆在地下冷 凝成岩，经地壳上升，并遭受风化剥蚀而出 露地表后，其上在地壳下降时又沉积了新的 岩层所形成的一种接触关系 。
地 球 生 物 的 演 化
化石：化石是存留在岩石中的古 生物遗体或遗迹。 化石化作用是

工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-1-结构面特征与结构面类型

工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-1-结构面特征与结构面类型

1）产状：结构面的产状常用走向、倾向和倾角三要素 表示。 2）连续性：结构面的连续性反映结构面的贯通程度， 常用线连续性系数、迹长和面连续性系数等表示。 3）密度：结构面的密度反映结构面发育的密集程度， 常用线密度、面密度和间距等指标表示Байду номын сангаас 4）张开度与填充胶结特征：结构面的张开度e是结构 面两壁面间的垂直距离（mm） 5）形态：结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性 质存在明显的影响。 6）结构面的组合关系：控制着可能滑岩的岩体的几何 边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型， 它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。
1)原生结构面：是岩体在成岩过程中形成的结构面，其特征与 岩体成因密切相关。因此，又可将其分为沉积结构面、岩浆结 构面和变质结构面三类。原生结构面除部分经风化卸荷作用裂 开外，多具有不同程度的连接力和较高的强度。 (1)沉积结构面
沉积岩的层理、层面、沉积间断面及沉积软弱夹层等都属 于沉积结构面。 (2)火成结构面
在岩体的强度性质中，最重要的是抗剪强度。
它是影响工程安全和造价的重要因素，在岩基抗滑稳 定、边坡岩体稳定和地下硐室围岩稳定性分析与近似 中，岩体的抗剪强度参数是必不可少的。
二、岩体的流变特征
蠕变：指在应力一定的条件下,变形随时间的持续而逐 渐增长的现象； 松弛：变形保持一定时，应力随时间的增长而逐渐减 小的现象。 长期强度：出现蠕变破坏的最低应力值
2.结构面的规格和等级 按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其
力学效应，可将结构面划分为如下五级： Ⅰ级：指大断层或区域性断层。 Ⅱ级：指延伸长而宽度不大的区域性地质界面，如较 大的断层、层间错动、不整合面及原生软弱夹层等。 Ⅲ级：指长度为数十米至数百米的断层、区域性节理、 延伸较好的层面及层间错动等。 Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层 及较发育的片理、剪理面等。其长度一般为数十米至 二三十米，宽度近于零至数厘米不等，是构成岩块的 边界面。 Ⅴ级：又称微结构面，指隐节理、微层面、微裂隙及 不发育的片理、劈理等，其规模小，连续性差，常包 括在岩块内，主要影响沿块的物理力学性质。

工程地质(课件)第三章地质构造全篇

工程地质(课件)第三章地质构造全篇
19/63
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
20/63
第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike)：岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle)：岩层层 面与水平面的最大锐角。
35/63
产状三要素(elements of attitude)
表示方法 ： 岩层产状一般用方位角表
示，通常格式是： 走向南西200°，倾角南东
15/63
我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
17/63
中国地势分布示意图
18/63
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
7/63
岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
8/63
变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
25/63
2. 岩浆岩与围岩接触关系

完整版第3章地质构造及对工程影响

完整版第3章地质构造及对工程影响

第 3 章地质结构及对工程的影响地壳运动：指因为地球内动力而惹起的地壳变形和变位。

包含：起落运动：指垂直地表的运动（沿地球半径方向的上涨或降落运动）。

水平运动：指平行于地表的运动（沿地球切线方向或沿水平方向的结构运动）。

地壳运动的结果：致使地壳岩石产生变形和变位，并形成各样地质结构( 结构改动在岩层和岩体中遗留下来的各样结构踪迹）。

第一节水平结构和单斜结构一、观点堆积岩层形成时的原始产出状态 ( 即产状 ) 大部分是水平或近于水平。

假如经受地壳运动（垂直抬升）的影响，改变了原始形成时的地点，但仍保持水平产状的一套水平岩层构成的结构，称为水平结构。

岩层受结构运动的影响，不单改变了岩层形成时的地点，并且改变了原有的水平状态，使岩层面向同一方向倾斜，并与水平面拥有必定的交角，便形成了单斜结构。

常常是构成其余结构 ( 褶曲一翼，断层一盘等 ) 的一部分。

二、岩层产状岩层的产状常用岩层的走向、偏向、倾角来确立，这三者称为产状因素。

在野外产状因素直接用地质罗盘进行丈量。

走向岩层面与水平面的交线，称走向线走向线两头所指的方向称走向产偏向垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称状要倾斜线。

其在水平面上的投影线所指方向，称素为偏向倾角倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角第二章褶皱结构褶皱指构成地壳的岩层，受结构应力的激烈作用，使岩层形成一系列波状曲折而未丧失其连续性的结构。

岩层的连续性整性末遇到损坏，是岩石塑性变形的表现。

褶皱结构的基本种类一、褶曲：褶皱结构中的一个曲折核：褶皱中心部分的地层褶翼：核部双侧对称出露的地层曲的轴面：指大概均分褶皱的一个设想面要素轴线：轴面与地面的交线枢纽：轴面与层面的交线枢纽在空间上的产出状态：枢纽水平、枢纽倾斜二、褶曲的种类1、褶曲的基本形态是背斜和向斜。

背斜指岩层向上拱弯，形成中心部位岩层的时代老，外侧岩层时代新的褶皱。

向斜指岩层向下凹曲，形成中心部位岩层的时代新，外侧岩层时代老的褶皱。

第三章 地质构造

第三章 地质构造

1）剪节理 ，是岩层受剪应力产生的裂隙。
2）张节理， 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。
3）压性节理， 压性节理是岩层受到强大的挤压作 用时所形成的节理。
（2）广义节理
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称为节理或称为非构造节 理。
图3-13节理组合形成危岩
(6)板块构造说:1968年，由海底扩张说引申、发 展起来的板块构造说认为，地球表层由大小不等 的岩石圈板块拼合而成。这些板块"飘浮"在地幔 的粘性层上，每一个板块能独立运动，并在运动 中相互挤压、摩擦、碰撞。地幔物质对流是大板 块运动的主要驱动力，大板块的运动引起中、小 板块活动，地球的旋转极和旋转角速度对板块运 动也有制约作用。
图3-2 岩层产状要素 AB为层面走向 DC为倾向 a为层面倾角
3.岩层产状的测量 在野外的岩石露头上用地质罗盘直接测量(见图33)。所测量的层面应具有代表性。 （1）测走向。 （2）测倾向。 （3）测倾角。
图3-3 岩层产状测量图示
4.岩层产状的表达形式 一组走向为北西320°，倾向南西230°，倾角35°的 岩层产状，可写成：N320°W，S230°W，∠35°由 于岩层的走向与倾向相差90°，所以在野外测量岩层 的产状时，往往只记录倾向和倾角。如上述岩层的 产状，可记录为SW230°∠35°或230°∠35°形式。如 需知道岩层的走向时，只需将倾向加减90°即可。
华蓥山断裂
33/63
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。 断裂构造可分为节理和断层两类。 3.4.1节理 （1）狭义的节理—构造裂隙（图3-13） 岩层或岩体中分布着具有一定方向受构造应力作 用发生的裂隙，但裂隙两侧的岩块又没有显著的 位移，这些断裂构造称构造裂隙或构造节理，按 形成节理的作用力特征可将节理分为以下3种：

工程地质第三章[2]

工程地质第三章[2]

28
补充讲解：活断层的工程地质研究
④砂基液化：饱和松散粉细砂最易产生液化现象； ⑤孤立突出的地形使震害加剧，低洼沟谷使震害减弱； ⑥地下埋藏愈浅，地震烈度增加愈大。 （4）防范措施 一般工程措施难以防御地震产生的破坏，因此，防 范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。 工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。
15
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
（2）大桥桥位：注意查明桥基部分有无断层存在，以便 根据不同情况，设计基础工程时采取相应的处理措施。 （3）隧道位置：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；在确定隧道平面位置时，要尽量 设法避开大规模断层破碎带。
16
第3章 地质构造及其对工程的影响
受区域性或地区性地应 力场的控制，断层常与相关 构造相伴生。并以一定的排 列方式组合在一起，形成不 同形式的断层带。 如阶状断层、地堑、地 垒和迭瓦式构造等。
14
阶状断层
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
4、断层的工程地质评价 断层破碎带内岩体破碎、风化严重、岩石强度低、稳 定性差；容易发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。 确定路线布局、选择桥梁和隧道位置时，应尽量避开 大的断层破碎带。 （1）路线布局：当路线与断层走向平行，路基靠近断 层破碎带时，开挖路基容易造成边坡发生大规模坍塌，影 响施工和公路的正常使用。
1
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
3.3.1 裂隙
裂隙：存在于岩体中的裂缝，岩体受力断裂后两侧岩 块没有显著位移的小型断裂构造，也称为节理。 1、裂隙的类型 裂隙按成因可分为：构造裂隙和非构造裂隙。 （1）构造裂隙：岩体受地应力作用随岩体变形而产生的 裂隙。按力学性质的不同，构造裂隙可分如下两种：

工程地质基础-地质构造

工程地质基础-地质构造

2.岩层产状的表示方法
（1）方位角表示法：用倾向和倾角表示
210°∠25°，读倾向210度，倾角25度。
（2）象限角表示法(用走向、倾角、倾向线表示)
N45°E∠30°SE 北偏东45度，倾角为30度， 倾向南东
（3）符号表示法——地质图中常用
40°┴：长线代表走向，短线代表倾向，度数是倾角
：岩层产状水平
交线
(3)岩层的厚度是其顶、底面间的高差。 (4)岩层出露宽度：岩层顶层和底面地界线间的水
平距离，取决于岩层厚度和地面坡度；
3.2.2 倾斜岩层
岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老岩层，层面与水平有一交角的岩 层称为倾斜岩层。岩层的倾斜方向及倾斜角度基本一致，称单斜岩石
单斜构造的力学成因
图 4-3 地层层序
2、褶皱的形态分类
按轴面产状分类
(a)
直立褶皱
(b)
倾斜褶皱
(c)
倒转褶皱
(d)
平卧褶皱
按轴面产状分类
直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱
轴面近直立 两翼倾向相反 倾角近相等 轴面倾斜 两翼倾向相反 倾角不等
轴面倾斜 两翼倾向相统 一翼倒转
轴面近水平 一翼正常 另一翼倒转 轴面弯曲 平卧
3.如图所示的岩层的接触关系是（ B ） A.整合接触 B.角度不整合接触 C.假整合接触 D.平行不整合接触
4.某地上、下两套地层时代不连续，产状基
本一致，则它们的接触关系是（ C ） A.整合接触 B.沉积接触 C.假整合接触 D.角度不整合
5.如图所示，关于岩层接触关系表述全部正确的是（
断裂构造按力学性质可分为压性、张性、扭剪 性以及压扭性和张扭性
（1）压性断裂 （2）张性断裂

工程地质学第3章

工程地质学第3章

3.2.4
褶皱构造的工程地质评价和野外观察
1、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 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1974年9月发生的顺层滑坡，破坏了周围的村庄、道 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， 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 式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难。
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
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。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。 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， 但在一定的工程范围内，则表现为单向倾斜的构造 形式。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 括上述所有三种情况。




（a）
（b）
图3-15 裂隙玫瑰图 （a）裂隙走向玫瑰图； （b）裂隙倾向玫瑰图


五、裂隙（节理）的调查、统计和表示方法
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 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 隙的分布情况表示出来。
（一）节理的野外调查

⑴ 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。
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

03第三章地质构造

03第三章地质构造

断盘
断层两侧相对位移的岩层。
断距
岩层中同一点被断层断开后的位移量。
(1)断层分类
按断层两盘相对位移的特点可分为： 正断层、逆断层、平移断层等类型。
正断层、逆断层、平移断层等类型。 正断层：
断层上盘沿断层面倾斜线相对向下移动，下盘相对向上移动。
受地壳水平拉张力作用或受 重力作用形成。 断层面陡直，倾角大多在45º 以上。
构造节理:
表生节理: 包括风化裂隙、卸荷裂隙、爆破裂隙等。主要分布地表 表层；大多无一定方向。
分类：成因、力学性质、与岩层产状的关系、张开程度
按力学性质分
1)剪节理:
是由剪应力作用形成的，一般成对出现，称为共轭剪节理。与主应力 成45º -φ/2；构造节理。
2)张节理:
多数张开，节理面粗糙不平，一般发育稀疏、节理间距大，沿走向延 伸不远就消失，但在附近不远处又会继续出现，并有分支复合现象。 透水性好;
褶皱的组合形式
1）复式褶皱
2）隔档式构造、隔槽式构造
褶皱的组合形式
1）复式褶皱
2）隔档式构造、隔槽式构造
3.4 断裂构造
1、概念
岩层在构造应力的长期作用
下，岩层连续性被破坏，岩层 中产生破裂面，为断裂构造。
断层和节理最明显的区别？
断裂构造的力学机制
常见的断裂构造有节理构造和断层构造。
断裂构造的分类
产状三要素(elements of attitude)
走向(strike)：岩层面和任一假想水 平面交线的延伸方向。有两个； 倾向(dip)：垂直于走向线顺岩层倾 斜面向下引出的直线在水平面上的投 影所指的方向。与走向线垂直。只有
一个。
倾角(dip angle)：岩层层面与水平面 的最大锐角。

工程地质学-第三章地质构造

工程地质学-第三章地质构造
地壳发生大的构造运动之后，自然地理 条件发生明显改变，各种生物也将随之 演变，这样形成了地层发展历史的阶段 性。
✓ 地球发展的时间段叫地质年代。 地质年代单位：代、纪、世、期、 时(从大到
小)
✓ 地层单位：一定地质时期所形成的地层的总 体的名称。 地层单位：界、系、统、阶、 群(从大到小)
地层单位
A台易产生 顺层滑动
B台位于断层 带上
C台较为有利
5、断层的识别
地层界限不连续或岩层中断
岩层不对称重复或缺失
断层破碎带及构造岩 牵引构造及伴生节理
擦痕
地貌标志
【增加内容】
活断层
活断层：第四纪以来仍
在活动的断层。
注：2002年《岩土工 程勘察规范》指全新地 质时期（1～1.1万年） 以来活动着的断层，且 在今后100年可能继续 活动。
水平构造和单斜构造
水平构造
单斜构造
3.3 褶皱构造
组成地壳的岩层，受构造运动的强烈作 用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失 连续性的构造叫-。是地壳表层广泛发育的 基本构造之一。昆仑山、祁连山、泰岭都 是复杂的褶皱构造山脉。
褶皱构造 (fold)
(a)
(b)
(c)
图 4-5 褶曲的力学成因 (a)水平挤压力；(b)垂直作用力；(c)力偶作用
2、裂隙发育程度分级
表3—3 裂隙发育程度分级
裂隙发育程度等级 基本特征
附注
不发育
裂隙1-2组，规则，构造型， 对基础工程无间距1米以上，多为Fra bibliotek闭裂 影响，对岩体
隙，少有充填物，岩体被切 稳定性影响不
割成巨块状
大
较发育
裂隙2-3组，较规则，以构 对基础工程无

工程地质学基础 第三章 地质构造、地史学及地质图.

工程地质学基础 第三章 地质构造、地史学及地质图.

3） 褶曲的类型
褶曲的基本类型有两类：背斜和向斜（读图）
背斜：岩层向上拱起的弯曲构造，称为背斜。
向斜：岩层向下凹的弯曲构造，称为向斜。
背斜的特点是：
A 两翼产状倾向相背 B 核部岩层老、翼部岩层新 C 由核部向两侧岩层对称重复出现
向斜的特点是：
A 两翼产状倾向相向 B 核部岩层新、翼部岩层老 C 由核部向两侧岩层对称重复出现
工程地质学基础
史付生
课程基本内容
1 绪论（1） 2 矿物与岩石（7+8） 3 地质构造、地史学及地质图（8） 4 水的地质作用、土体的形成与特征、地貌学基 本概念（6） 5 岩、土体工程性质（6） 6 常见地质灾害（3） 7 工程地质勘察（1）
3 地质构造、地史学及地质图
3·1 构造运动的概念 3·2 地质构造的概念及地质构造类型 3·3 地史学基本知识 3·4 地质图
根据褶皱的对称性分类：
对称褶皱：褶皱的轴面与水平面垂直，或与褶皱包络面垂直，而 且两翼的长度也基本相等。 不对称褶皱：褶皱的轴面与水平面斜交，或与该褶皱的包络面斜交，而 且两翼不等长
根据翼间角大小分类：
平缓褶皱：翼间角小于180°，大于120°。 开阔褶皱：翼间角小于120°，大于70°。 闭合褶皱：翼间角小于70°，大于30°。 紧闭褶皱：翼间角小于30°。
则取与南北方向平行的边与层面贴触，并使罗盘放水平(水准气 泡居中)，此时罗盘长边(或S—N)与岩层的交线即为走向线，磁 针(无论南针或北针)所指的度数即为所求的走向。
2)测量倾向：把罗盘的N极指向岩层层面的倾斜方向，同时 使罗盘的短边(或与东西方向平行的边)与层面贴触，气泡居中， 罗盘放水平，此时北针所指的度数即为所求的倾向。
(1)测量方向 用罗盘测量任一目标的方向时，永远以00(即N方 向)对准目标，使水准气泡居中，然后读磁针北端所指方位刻度盘上 的数字，即为所测目标的方位角。记录时除记方位角值外，还要冠 以所处象限名称，如SW230°，其中230°是方位角，SW是象限称呼。

工程地质 第3章 地质构造

工程地质 第3章 地质构造

等高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平行或重合。
水平岩层具有以下特征 (3) 水平岩层顶面与底面的高程差就是岩层的厚度。 (4) 水平岩层的露头宽度(即岩层顶层和底面地层界 线间的水平距离)与地面坡度、岩层厚度有关。
a—露头宽度
h—岩层厚度
水平岩层的露头宽度
(a) 立体图
(b) 平面图
倾斜岩层:岩层层序正常，上层为新岩层，下层为老岩层， 层面与水平有一交角的岩层。
倾斜岩层地层界线的分布特征 “V”字形法则
（1）当岩层倾向 与地面坡向相反时， 岩层界线与地形等 高线弯曲方向相同， 岩层界线弯曲程度 较小，等高线弯曲 程度较大
1 岩层倾向与地面坡向相反
地质界线V字形尖端沟谷处指向沟谷上游；山脊处指向山脊下坡
“V”字形法则
（2）当岩层倾向与地
面坡向相同，且岩层 倾角大于地面坡角时， 岩层界线与地形等高 线弯曲方向相反。
倾斜构造
S
单斜构造
岩层的产状
产状：岩层面在三维空间的延伸方位及其倾斜程度。
产状的三要素 走向：岩层面与水平面的交线叫走向线， 走向线两端延伸的方向就是 岩层的走向。 倾向：垂直走向线、沿岩层面向下倾斜的直线叫倾斜线(又称真倾斜线)， 它在水平面上的投影线称为倾向线，倾向线所指的方向为倾向(又称真 倾向)。 倾角：真倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)的夹角叫倾角，又称 真倾角。
沿剪切破裂面形成，常与褶皱伴 生，并多在一个翼上平行于褶皱 发育
断层面倾角 一般多在50°～60°以上 断距可以从几厘米道数百米， 延伸范围一般自几米到数公里。 野外有时见到数条正断层排列 组合在一起，形成阶梯式断层、 地垒和地堑等
倾角较小 冲断层：倾角大于45° 逆掩断层：倾角45°～25° 碾掩断层：倾角小于25° 断层带中夹有大量的 角砾和岩粉

第三章 地质构造及其对工程的影响备课讲稿

第三章 地质构造及其对工程的影响备课讲稿

§3.5 岩石与岩体的工程地质性质
基本概念
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体（Rock mass）： 包含各种结构面的地质体，包括结构面
和结构体（岩石）。
岩石的主要物理力学性质
物理性质(physical properties)
重度（密度）(unit weight)：岩石单位体积的重力（质量） 有干重度、湿重度和饱和重度之分。 比重(相对密度)(specific gravity)：固体岩石（不包括孔隙）的 重力（质量） 与同体积水在4ºC时重力（质量）的比值。
强度特性：抵抗外力破坏的能力
抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。
断层的野外识别
在野外可以根据与断层构造有关的伴生构造、地貌现象等标志来识别断层：
（1）地貌特征：当断层（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前 缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形，如图；断层 破碎带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形；此外，如山脊错 断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，都可能是断裂错动在地 貌上的反映。
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，等倾斜器上的水准泡居中后 ，读悬锤所示的角度，就是岩层的 倾角。
测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面， 将罗盘放平，水准泡居中，读指北针所 示的方位角，就是岩层的走向。
岩层产状要素及其测量示意图
产状要素的表示方法 一组走向为北西320°，倾向南西230°，倾角35°的岩层产状， 可写成：N320°W，S230°W，∠35°
褶皱的类型 1、根据轴面产状分类：
1） 直立褶皱
图示

03-地质构造

03-地质构造
实例：意大利塞拉比斯古庙的遗迹
垂直升降造成的地貌
河流阶地 准平原和夷平面
海平面升降的的证据
垂直运动的标志
河流阶地、海成阶地、夷平面、多层溶洞等的 存在。
沉积厚度和沉积环境的变化 沉积环境反映垂直升、降变化 沉积厚度反映岩石圈升降的幅度
地层的接触关系 整合接触：岩石圈缓慢下降 平行不整合：显著的升降 角度不整合：显著的升降和水平挤压作用
地质上以岩层的产状来描述其空间位置，包括 岩层的走向、倾向、倾角，称产状三要素
地理方位角的表示
N
Ｎ45ºＷ
360º / 0º
NW
NE
NNE
315º 290º
45º
NEE
W 270º
SWW
225º
SW
SSW
180º
S
90º E
130º SE
Ｓ50ºＷ
产状三要素：
1.走向：走向线———岩层面同任意水平面的交线（岩层层面
3 按褶曲的平面形态
（同一岩层在平面上出露的长宽比）
线状褶曲：长短轴比大于10：1 短轴褶曲：长短轴比在3：1—10：1 穹窿和构造盆地：长短轴比小于3：1
穹 隆 和 构 造 盆 地
(4)其它的分类方法* 按转折端形态 按两翼间夹角 其它的组合分类
褶曲的野外识别：
顺或逆着倾向方向，地层对称重复出现，倾 角变
这些说明地壳上岩石发生了运动，发生变形、 变位，改变了原来的状态。
地壳运动——又称构造运动或岩石圈 运动，是指由于地球内部营力（或称内 动力）而引起的地壳变形或变位。
拉张——相背分离
水平运动
挤压——相向靠拢
类型
剪切—— 平错
垂直运动 —— 差异升降
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例1. 河北邢台的邢家湾自1920年至1955年 35年中上升了140mm，平均每年上升4mm， 而耿庄桥却下降32.1mm。 例2. 美国西部圣安德利斯大断裂两侧的地 块，2千多万年以来，每年以几毫米至几厘米 的速度，作顺时针方向的水平错动。

第一节 构造运动的基本形式
2.沉积地层的厚度
喜玛拉雅山原来是古 地中海的浅海区，沉积地 层的厚度达到3万米。这就 说明该地区的地壳一边下 降、一边接受沉积。同时 在另一些地区却见不到该 时期的沉积岩，说明那些 地区此时地壳正在上升， 因而缺少这一时期的地层。
动为主，它们是相互联系、相互制 约的，常常兼而有之。
构造运动的永恒性
空间上:任何区域都发生着地壳
的运动。
– 上升 下降 挤压 拉伸
时间上：从古到今，地壳运动从
未停止过。
– 地壳运动在不断运动、发展、变化。
第二节 岩石的变形与地质构造
第二节 岩石的变形与地质构造

沉积岩层的原始产 状：

美不胜收的自然奇观，这些奇观就
是地质构造。
因此，构造运动及其形成的结果 (地质构造)就是本节研究的重点问题。
1.定义：由内动力引起岩石圈的岩石变形、 变位的机械运动。
构 造 运 动
2.一般表现：缓慢、不易觉察
3.特殊情况：快速而激烈
第一节 构造运动的基本形式
1.大地测量的证据
根据大地测量发现许多地区的大地既有水 平方向的位移又有垂直方向上的升降。
喜马拉雅山
第一节 构造运动的基本形式
3.构造变形
野外常可以看到倾斜的岩层或波状起 伏、弯曲的岩层，以及错、断开的岩层， 说明地壳受到构造力的作用。
第一节 构造运动的基本形式
断层
第一节 构造运动的基本形式
一、构造运动的概念
构造运动——指由地球内力引起地壳 乃至岩石圈变形、变位的机械运动。
第一节 构造运动的基本形式
构造运动与地质构造
内容
一、构造运动的基本形式 二、岩石的变形与地质构造 三、地质图
？
地球上的 高耸入云的 巨大的山峰 如何形成？
浩瀚的海洋、深不可测的海沟如何成？
为什么大地会发生震动、地表会出现火山喷 发、大海会出现海啸？对人类的生存形成危害？ 08.5.12阿坝 海啸

我们说，这一切都是地壳构造运 动产生的结果，构造运动使组成地 壳的岩层发生变形、变位，从而形 成了今天我们所见到的千奇百怪的、
沉积岩层形成时， 是水平或近水平的 （除了边缘的原始
倾斜外）。
第二节 岩石的变形与地质构造
一、岩石的空间位置（产状）
（一）倾斜岩层
单斜岩层（单斜结构）——指一系列岩层 经过地壳运动，向同一方向倾斜，而且倾角近 于一致时，称为单斜岩层。 往往是局部现象，在大范围内则是组成某 些大型地质构造的一部分。
第二节 岩石的变形与地质构造
二、褶皱
岩层不是绝对的刚体，在一定条件 下受力时，可以产生塑性变形，形成一 系列弯曲。 褶皱——岩层在构造运动作用下所产生的 一系列弯曲。 岩层褶皱后原有的空间位置和形态 都已发生改变，但其连续性未受到破坏。
第二节 岩石的变形与地质构造
褶皱的形成过程
第二节 岩石的变形与地质构造
岩层的产状要素和测量方法
产状的表示方法
（1）文字法 倾向方位角∠倾角：如1200∠ 600：走向 300 or 2100 ，倾向SE（ 1200 ），倾角600 走向、∠倾角和倾向方位：如300∠ 600SE ：走向300 ，倾角600，倾向SE（ 1200 ） 注意：倾向与走向始终保持90°的关系。 （2）符号法 600 走向、倾向及倾角在地质平面图上可用符 号表示，符号中长线方位与走向一致，短线指向 与倾向一致，长短线交点应落在测量点位置上， 符号旁加注的数字为倾角。
基本形式 活动方式
相邻块 相邻块体 体汇聚 剪切、错开 （挤压） （平移）
第一节 构造运动的基本形式

水平运动表现为 岩石圈的挤压或 扩张、剪切。

因而引起强烈 的褶皱、断层， 形成巨大的褶皱 山系，巨大的地 堑、沟谷等。
现代水平运动例证
圣安德烈斯断裂的水平运动 （5cm/a）
1989年旧金山附近地震地裂缝
构造运动是长期而缓慢的，但却是 所有地质作用的主导因素，它不但反映 了内力地质作用的强度和方式，而且还 直接影响了外力地质作用的方式，控制 了地表形态的演化和发展。
第一节 构造运动的基本形式
二、构造运动的方向性
1.水平运动
—是地壳 （岩石圈） 块体沿水平 方向移动。 也称为“造 山”运动。 相邻块 有三种基本形 体分离 （张开） 式：
第一节 构造运动的基本形式
2.垂直运动（升降运动）——地壳（岩 石圈）相邻块体或同一块体的不同部位 作差异性上升或下降，使某些地区上升 成为高地或山岭，另一些地区下降成为 盆地或平原。又称为造陆运动。
第一节 构造运动的基本形式
3.同一地区构造运动的方向随着时间 的推移而不断变化。某一时期以水
平运动为主，另一时期则以垂直运
褶皱形成过程
第二节 岩石的变形与地质构造
倾向、倾角和岩层的厚度来表示。 我们把走向、倾向和倾角，称为 岩层的产状三要素。

第二节 岩石的变形与地质构造
2.产状三要素
⑴走向： 岩层层面与假想水平面交线的方 向。 ⑵倾向： 沿层面与走向垂直并指向下方的 直线，称为倾斜线，倾斜线的水平 投影所指的方向。
第二节 岩石的变形与地质构造
倾斜构造 水平面
a d b c c c α e
ab-走向线 ce-倾斜线 cd-倾向 α-倾角
⑶倾角： 层面与假想水平面的所夹的锐角。

产状三要素的涵义： 走向：代表了岩层在空间的水平延展方向。
倾向：代表了岩层由高向低的倾斜方向。
倾角：代表了岩层的陡缓程度。
第二节 岩石的变形与地质构造
走向、倾向一般用地理方位角表示（0°-360°） 倾角是岩层面与水平面之间所夹最大锐角，倾角值为 0°-90°
第二节 岩石的变形与地质构造
第二节 岩石的变形与地质构造
（二）岩层的产状及产状要素 1.产状 —是指地质体（岩层、岩体、矿体 等）在地壳中的空间位置和展布状 态。
第二节 岩石的变形与地质构造
第二节 岩石的变形与地质构造

确定一个岩层的空间位置，是我 们研究地质构造的最基础的工作。

岩层的空间位置，可以用走向、

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