《工程地質》斷裂構造PPT課件

1、工程地質斷裂構造一、一、節(jié)理節(jié)理(裂隙裂隙)二、二、斷層斷層一、節(jié)理 北京西山的一條張剪性節(jié)理北京西山的一條張剪性節(jié)理指巖層受力斷開后，斷裂面兩側巖層沿斷裂指巖層受力斷開后，斷裂面兩側巖層沿斷裂面面沒有明顯相對位移沒有明顯相對位移的斷裂構造。的斷裂構造。節(jié)節(jié) 理理（一）節(jié)理分類（一）節(jié)理分類1按與巖層產(chǎn)狀的關系分為：按與巖層產(chǎn)狀的關系分為：1-走向節(jié)理； 2-傾向節(jié)理； 3-斜交節(jié)理； 4-巖層走向2按力學性質分類：按力學性質分類：剪節(jié)理剪節(jié)理張節(jié)理張節(jié)理剪節(jié)理剪節(jié)理由剪應力產(chǎn)生由剪應力產(chǎn)生的破裂面。的破裂面。特征特征：平直閉合平直閉合, ,分布分布較密較密; ;走向穩(wěn)定，走向穩(wěn)定，延伸深遠延

2、伸深遠; ;裂隙面裂隙面光滑，常有擦痕光滑，常有擦痕; ;常常呈常常呈“X X”型型; ;可可切穿礫石。切穿礫石。剪節(jié)理剪節(jié)理由剪應力產(chǎn)生由剪應力產(chǎn)生的破裂面。的破裂面。特征特征：平直閉合平直閉合, ,分布較分布較密密; ;走向穩(wěn)定，延伸走向穩(wěn)定，延伸深遠深遠; ;裂隙面光滑，裂隙面光滑，常有擦痕常有擦痕; ;常常呈常常呈“X X”型型; ;可切穿礫石。可切穿礫石。張節(jié)理張節(jié)理由張應力產(chǎn)生由張應力產(chǎn)生的破裂面。的破裂面。特征特征：裂隙張開寬，間裂隙張開寬，間距大；裂隙面粗糙，距大；裂隙面粗糙，少有擦痕；延伸不少有擦痕；延伸不遠；常呈豆莢狀、遠；常呈豆莢狀、樹枝狀；常繞開礫樹枝狀；常繞開礫石。石

3、。3按節(jié)理成因分類：按節(jié)理成因分類：原生節(jié)理原生節(jié)理構造節(jié)理構造節(jié)理表生節(jié)理表生節(jié)理原生節(jié)理原生節(jié)理是指巖石是指巖石成巖過成巖過程中形成程中形成的節(jié)理。的節(jié)理。構造節(jié)理構造節(jié)理指由構造運動產(chǎn)生的指由構造運動產(chǎn)生的構造應力形成構造應力形成的節(jié)理。的節(jié)理。表生節(jié)理表生節(jié)理由由卸荷、風化、爆破等作用形成卸荷、風化、爆破等作用形成的節(jié)理。的節(jié)理。4按節(jié)理與褶皺軸的關系分類：按節(jié)理與褶皺軸的關系分類：a. 縱節(jié)理；縱節(jié)理；b. 斜節(jié)理；斜節(jié)理；c. 橫節(jié)理橫節(jié)理（二）節(jié)理發(fā)育程度分級（二）節(jié)理發(fā)育程度分級依據(jù)依據(jù)：節(jié)理的組數(shù)、密度、長度、張開度及充填情況：節(jié)理的組數(shù)、密度、長度、張開度及充填情況發(fā)育程度

4、分級發(fā)育程度分級基本特征基本特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理不發(fā)育節(jié)理節(jié)理1 12 2組，規(guī)則，為構造型，間距在組，規(guī)則，為構造型，間距在1m1m以上，以上，多為密閉節(jié)理，巖體切割成大塊狀。多為密閉節(jié)理，巖體切割成大塊狀。節(jié)理較發(fā)育節(jié)理較發(fā)育節(jié)理節(jié)理2 23 3組，呈組，呈X X形，較規(guī)則，以構造型為主，形，較規(guī)則，以構造型為主，多數(shù)間距大于多數(shù)間距大于0.4m0.4m，多為密閉節(jié)理，部分為，多為密閉節(jié)理，部分為張開節(jié)理，少有充填物。巖體切割成大塊狀。張開節(jié)理，少有充填物。巖體切割成大塊狀。節(jié)理發(fā)育節(jié)理發(fā)育節(jié)理節(jié)理3 3組以上，不規(guī)則，呈組以上，不規(guī)則，呈X X型或米字型，以構造型或米字型，以構造型或風化型

5、為主，多數(shù)間距小于型或風化型為主，多數(shù)間距小于0.4m0.4m，大部，大部分為張開節(jié)理，部分有充填物。巖體切割成分為張開節(jié)理，部分有充填物。巖體切割成塊石狀。塊石狀。節(jié)理很發(fā)育節(jié)理很發(fā)育節(jié)理節(jié)理3 3組以上，雜亂，以風化和構造型為主，多組以上，雜亂，以風化和構造型為主，多數(shù)間距小于數(shù)間距小于0.2m0.2m，以張開節(jié)理為主，有個別寬張，以張開節(jié)理為主，有個別寬張節(jié)理，一般均有充填物。巖體切割成碎裂狀。節(jié)理，一般均有充填物。巖體切割成碎裂狀。（三）節(jié)理的工程地質研究（三）節(jié)理的工程地質研究觀測研究節(jié)理時，首先應觀測研究節(jié)理時，首先應注意注意節(jié)理的節(jié)理的性性質質、礦化現(xiàn)象礦化現(xiàn)象、先后次序先后次序

6、、空間的相互關系空間的相互關系和和形成的時代形成的時代，其次是，其次是原地巖石性質原地巖石性質，產(chǎn)狀產(chǎn)狀和和所處的構造部位所處的構造部位。（四）節(jié)理調查研究的內容（四）節(jié)理調查研究的內容 1. 節(jié)理的成因類型、力學性質；節(jié)理的成因類型、力學性質； 2. 節(jié)理的組數(shù)、密度和產(chǎn)狀；節(jié)理的組數(shù)、密度和產(chǎn)狀； 3. 節(jié)理的張開度、長度和節(jié)理面壁的粗糙度；節(jié)理的張開度、長度和節(jié)理面壁的粗糙度； 4. 節(jié)理的充填物質及厚度、含水情況；節(jié)理的充填物質及厚度、含水情況； 5. 節(jié)理發(fā)育程度分級。節(jié)理發(fā)育程度分級。（五）節(jié)理對工程的影響（五）節(jié)理對工程的影響1是地下水的通道是地下水的通道。加速巖石的溶解破壞，。

7、加速巖石的溶解破壞，尤其在可溶鹽地區(qū)易形成溶洞，發(fā)育成尤其在可溶鹽地區(qū)易形成溶洞，發(fā)育成為地下暗河；為地下暗河；2加速風化作用和凍脹作用加速風化作用和凍脹作用；3降低巖石力學強度，降低工程的穩(wěn)定性降低巖石力學強度，降低工程的穩(wěn)定性；4降低爆破效率降低爆破效率；5降低地基承載力降低地基承載力。垂直節(jié)理風化后垂直節(jié)理風化后形成地貌形成地貌二、斷層斷層是指巖斷層是指巖石在構造應石在構造應力作用下發(fā)力作用下發(fā)生斷裂，沿生斷裂，沿斷裂面兩側斷裂面兩側的巖塊的巖塊發(fā)生發(fā)生明顯的相對明顯的相對位移位移的斷裂的斷裂構造。構造。巖石在構造應力巖石在構造應力作用下發(fā)生斷作用下發(fā)生斷裂，沿斷裂面裂，沿斷裂面兩側的巖

8、塊兩側的巖塊發(fā)發(fā)生明顯的相對生明顯的相對位移位移的斷裂構的斷裂構造。造。二、斷層（一）（一）斷層的幾何要素斷層的幾何要素（二）（二）斷層的分類斷層的分類（三）（三）斷層的野外鑒別與研究斷層的野外鑒別與研究（四）（四）斷層兩盤相對運動方向的判別斷層兩盤相對運動方向的判別（五）（五）確定斷層的形成時期確定斷層的形成時期（六）（六）斷層的斷層的工程地質評價工程地質評價( (一一) ) 斷層的幾何要素斷層的幾何要素2斷層線斷層線斷層面與水平面或垂直面的交線。斷層面與水平面或垂直面的交線。1.1.斷層面斷層面 2.2.斷層線斷層線 3.3.上盤上盤 4 4下盤下盤1斷層面斷層面指斷層中兩指斷層中兩側巖層

9、沿其運側巖層沿其運動的破裂面。動的破裂面。3斷盤斷盤斷層兩側相對移動的巖層。斷層兩側相對移動的巖層。1.1.斷層面斷層面 2.2.斷層線斷層線 3.3.上盤上盤 4 4下盤下盤4斷距斷距指巖層中同一點被斷層斷開后的位移量。指巖層中同一點被斷層斷開后的位移量。水平斷距水平斷距(am)重直斷距重直斷距(bm)總斷距總斷距(ab)( (二二) ) 斷層的分類斷層的分類逆斷層逆斷層平移斷層平移斷層正斷層正斷層1根據(jù)斷層根據(jù)斷層兩盤相對運動的方向兩盤相對運動的方向分為：分為：上盤下降正斷層正斷層：上盤相對下降上盤相對下降或或下盤相對上升下盤相對上升的斷層。的斷層。小型低角度小型低角度正斷層正斷層上盤上升

10、逆斷層逆斷層：上盤相對上升上盤相對上升或或下盤相對下降下盤相對下降的斷層。的斷層。逆斷層按照逆斷層按照斷層面的傾角斷層面的傾角又可分為：又可分為： 沖沖斷層斷層 斷層面傾角斷層面傾角4545；逆掩逆掩斷層斷層 斷層面傾角在斷層面傾角在25254545；輾掩輾掩斷層斷層 斷層面傾角斷層面傾角2525。輾掩斷層一般規(guī)模巨大，常有時代較老的地輾掩斷層一般規(guī)模巨大，常有時代較老的地層被推覆到時代新的地層之上，形成層被推覆到時代新的地層之上，形成推覆構造推覆構造。四川彭縣逆沖推覆構造逆沖推覆構造發(fā)逆沖推覆構造發(fā)育地區(qū)遭受強烈侵育地區(qū)遭受強烈侵蝕切割，將部分外蝕切割，將部分外來巖塊剝蝕掉而露來巖塊剝蝕掉而

11、露出下伏原地巖塊。出下伏原地巖塊。在一片外來巖塊在一片外來巖塊中露出一小片由斷中露出一小片由斷層圈閉的原地巖塊，層圈閉的原地巖塊，常常是較老地層中常常是較老地層中出現(xiàn)一小片由斷層出現(xiàn)一小片由斷層圈閉的較年輕地層，圈閉的較年輕地層，這種現(xiàn)象稱為構造這種現(xiàn)象稱為構造窗。窗。如果剝蝕強烈，外如果剝蝕強烈，外來巖塊被大片剝蝕，來巖塊被大片剝蝕，只殘留小片孤零零的只殘留小片孤零零的外來巖體，稱為飛來外來巖體，稱為飛來峰。峰。飛來峰表現(xiàn)為原地飛來峰表現(xiàn)為原地巖塊中殘留一小片由巖塊中殘留一小片由斷層圈閉的外來巖塊，斷層圈閉的外來巖塊，常常是較年輕的地層常常是較年輕的地層中殘留一小片由斷層中殘留一小片由斷層圈

12、閉的較老地層。飛圈閉的較老地層。飛來峰常常成為陡立的來峰常常成為陡立的山峰。山峰。 飛來峰飛來峰產(chǎn)狀陡立的上寒武統(tǒng)灰?guī)r沿平緩的斷層面推掩在下奧陶統(tǒng)賈旺組泥巖之上，在山頂殘留成飛來峰。水平錯動水平錯動平移斷層平移斷層：兩盤：兩盤沿斷層走向沿斷層走向相對移動的斷層。相對移動的斷層。注意！注意！在實際情況中，平移斷層往往是與前兩類斷在實際情況中，平移斷層往往是與前兩類斷層層同時存在同時存在的，這類斷層一般采用組合命名，稱的，這類斷層一般采用組合命名，稱之為平移逆斷層、逆之為平移逆斷層、逆平移斷層、平移平移斷層、平移正斷正斷層和正層和正平移斷層。平移斷層。23472345811正斷層正斷層例例1：逆斷

13、層逆斷層例例2：沖斷層沖斷層2347345821502按按斷層面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關系斷層面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關系分為：分為：F1-走向斷層；F2-傾向斷層； F3-斜向斷層在背斜兩翼剖面上分別顯示正斷層和逆斷層的假象傾向斷層引起的效應傾向斷層引起的效應左圖是一個被橫向平移斷層切斷的背斜，而在兩翼的剖面左圖是一個被橫向平移斷層切斷的背斜，而在兩翼的剖面上分別顯示上分別顯示正斷層和逆斷層的錯覺正斷層和逆斷層的錯覺。因此。因此判斷地層性質必須從判斷地層性質必須從立體上和實際位移上全面分析地層兩盤的錯動立體上和實際位移上全面分析地層兩盤的錯動。 A B上盤沿巖層傾向滑動，垂直地層走向的剖面上表現(xiàn)為逆斷層

14、 平移斷層引起的效應平移斷層引起的效應傾向斷層引起的效應傾向斷層引起的效應傾向斷層的兩盤沿斷層面傾向滑動時，侵蝕夷平后的兩盤傾向斷層的兩盤沿斷層面傾向滑動時，侵蝕夷平后的兩盤巖層在平面上表現(xiàn)為水平錯移，給人以平移斷層的假象。巖層在平面上表現(xiàn)為水平錯移，給人以平移斷層的假象。A B傾向正斷層引起的平移斷層的假象 正（逆）斷層引起的效應正（逆）斷層引起的效應上述情況說明，上述情況說明，傾向平移斷層傾向平移斷層與與傾向正傾向正( (逆逆) )斷層斷層引起的平面露頭上的效應引起的平面露頭上的效應相似相似。野外觀。野外觀察斷層時，不能僅僅根據(jù)水平面或剖面上巖層的察斷層時，不能僅僅根據(jù)水平面或剖面上巖層的

15、錯移判斷斷層性質。因此判斷地層性質必須從立錯移判斷斷層性質。因此判斷地層性質必須從立體上和實際位移上體上和實際位移上全面分析全面分析地層兩盤的錯動。地層兩盤的錯動。 當然實際中還有許多復雜的情況，這需要我當然實際中還有許多復雜的情況，這需要我們在以后的工作中不斷地總結。們在以后的工作中不斷地總結。3按斷層面走向與褶曲軸走向的關系分類：褶曲被褶曲被橫斷層橫斷層錯斷引起的效應錯斷引起的效應平行縱斷層；平行縱斷層； 垂直橫斷層；垂直橫斷層；斜交斜斷層。斜交斜斷層。逆斷層逆斷層沖斷層沖斷層4按按形成斷層的力學性質形成斷層的力學性質，可分為：，可分為：壓應力壓應力壓性斷層壓性斷層，多為逆斷層；，多為逆斷

16、層；張應力張應力張性斷層張性斷層，多為正斷層；，多為正斷層；剪應力剪應力扭性斷層扭性斷層，多為平移斷層。，多為平移斷層。5斷層的斷層的組合類型組合類型階梯狀斷層階梯狀斷層地塹和地壘地塹和地壘疊瓦式斷層疊瓦式斷層階梯狀斷層階梯狀斷層地塹地塹和和地壘地壘地壘地壘地塹地塹疊瓦式構造疊瓦式構造臺臺中中地地區(qū)區(qū)疊疊瓦瓦斷斷層層帶帶( (三三) ) 斷層的野外鑒別與研究斷層的野外鑒別與研究構造上構造上地層上地層上斷層的伴生現(xiàn)象斷層的伴生現(xiàn)象地貌、水文地質等地貌、水文地質等各類標志：各類標志：1 1構造上的標志構造上的標志（構造線不連續(xù)）（構造線不連續(xù)）巖脈被切斷，產(chǎn)生牽引現(xiàn)象巖脈被切斷，產(chǎn)生牽引現(xiàn)象 2

17、2地層上的標志地層上的標志 地層的重復或缺失。地層的重復或缺失。對稱式重復對稱式重復褶曲褶曲斷層斷層順次式重復順次式重復走向斷層造成的地層重復和缺失斷層性質斷層性質斷層傾斜與地層傾斜的關系斷層傾斜與地層傾斜的關系二者傾向相反二者傾向相反二者傾向相同二者傾向相同斷層傾角大于巖層傾角斷層傾角大于巖層傾角斷層傾角小于巖層傾角斷層傾角小于巖層傾角正斷層正斷層逆斷層逆斷層重復（重復（A）缺失（缺失（D）缺失（缺失（B）重復（重復（E）重復（重復（C）缺失（缺失（F）斷層兩盤斷層兩盤相對動向相對動向下降盤出現(xiàn)新地層下降盤出現(xiàn)新地層下降盤出現(xiàn)新地層下降盤出現(xiàn)新地層上升盤出現(xiàn)新地層上升盤出現(xiàn)新地層3 3斷層的

18、伴生現(xiàn)象斷層的伴生現(xiàn)象牽引彎曲、擦痕、摩擦鏡面、滑動槽子等也牽引彎曲、擦痕、摩擦鏡面、滑動槽子等也是幫助判斷斷層存在的標志。是幫助判斷斷層存在的標志。沖斷層斷層面上的擦痕沖斷層斷層面上的擦痕平行的脊槽主要是方解石的生長纖維。階步與擦痕大致垂直，其陡坎傾向指示上盤上沖。張性斷層角礫巖張性斷層角礫巖礫石由石炭二疊系灰?guī)r組成，棱角狀、大小不一、無分選，泥砂質膠結正斷層斷裂帶正斷層斷裂帶由右向左破碎度增加，依次是構造透鏡體帶、斷層角礫巖、碎裂巖，最后是斷層泥4 4地貌、水文地質和植被上的標志地貌、水文地質和植被上的標志 斷層崖斷層崖斷層三角面斷層三角面東非大裂谷(2)(2)串珠狀的湖泊或洼地，泉水的帶

19、狀分布，串珠狀的湖泊或洼地，泉水的帶狀分布，常表明有大斷帶存在。常表明有大斷帶存在。 (3)(3)正常延伸的山脊突然錯斷，正常流徑的正常延伸的山脊突然錯斷，正常流徑的河流突然產(chǎn)生急轉彎。河流突然產(chǎn)生急轉彎。斷層兩盤相對平移斷層兩盤相對平移(4)(4)植物也可作為參考，有時沿斷層兩側因巖性不植物也可作為參考，有時沿斷層兩側因巖性不同，而生長截然不同的植物群落，有時則在斷同，而生長截然不同的植物群落，有時則在斷層帶上生長著特殊的植物。層帶上生長著特殊的植物。( (四四) ) 斷層兩盤相對運動方向的判別斷層兩盤相對運動方向的判別1. 1. 根據(jù)兩盤地層的新老關系根據(jù)兩盤地層的新老關系2. 2. 褶曲

20、核部地層寬度的變化褶曲核部地層寬度的變化3. 3. 根據(jù)牽引現(xiàn)象根據(jù)牽引現(xiàn)象4. 4. 根據(jù)標志層的錯動根據(jù)標志層的錯動5. 5. 斷層角礫斷層角礫6. 6. 擦痕和階步擦痕和階步7. 7. 符號符號1. 兩盤地層的新老關系兩盤地層的新老關系走向斷層走向斷層縱斷層縱斷層地層倒轉地層倒轉斷層傾角巖層傾角斷層傾角巖層傾角上升盤上升盤出露出露老老巖層巖層下降盤下降盤出露出露老老巖層巖層斷層橫切褶曲軸斷層橫切褶曲軸背斜背斜上升盤上升盤核部地層核部地層變寬變寬；向斜向斜上升盤上升盤核部地層核部地層變窄變窄。2. 褶曲核部地層厚度的變化褶曲核部地層厚度的變化.根據(jù)牽引現(xiàn)象根據(jù)牽引現(xiàn)象牽引現(xiàn)象的弧牽引現(xiàn)象的

21、弧形突出彎曲方向指形突出彎曲方向指示本盤運動方向。示本盤運動方向。標志層 4. 標志層的錯動標志層的錯動斷層角礫巖5 . 斷層角礫斷層角礫6. 擦痕和階步擦痕和階步擦痕擦痕斷面上平行而斷面上平行而密集的溝紋；密集的溝紋；鏡面鏡面斷面上局部平斷面上局部平滑而光亮的面；滑而光亮的面；階步階步擦痕及鏡面末端擦痕及鏡面末端常出現(xiàn)的常出現(xiàn)的“坎坎”。457符號識別符號識別在地質圖上，斷層一般用在地質圖上，斷層一般用粗紅線粗紅線醒目地醒目地標示出來，斷層性質用相應符號表示。標示出來，斷層性質用相應符號表示。正斷層平移斷層逆斷層注：注：短齒為上盤運動方向短齒為上盤運動方向70( (五五) ) 確定斷層形成的時期確定斷層形成的時期利用不整合接觸關系利用不整合接