工程地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)講座

1、工程地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)講座 王石春 研究員1大 綱 一、緒言 二、巖層及巖層產(chǎn)狀 三、褶皺構(gòu)造 四、斷裂構(gòu)造 五、地質(zhì)構(gòu)造與工程關(guān)系 六、地質(zhì)圖 2一、緒言土木工程，如鐵路、公路、橋梁、隧道、城市地鐵、房建等工程，都是修建在地表或地下的工程建筑，建筑物場(chǎng)地的地質(zhì)環(huán)境和工程地質(zhì)條件，與工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)密切相關(guān)。無(wú)論工程總體布局，場(chǎng)地的選擇（或線路選擇），到具體工程的設(shè)計(jì)、參數(shù)的選取、施工方案的確定都必須查清和測(cè)試場(chǎng)地的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上進(jìn)行。因此可以說(shuō)工程地質(zhì)是工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)。3我們作為搞工程建設(shè)的專門(mén)人才，必須具備堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。俗語(yǔ)說(shuō)的好，有了牢固的基礎(chǔ)，上層建筑才會(huì)穩(wěn)固

2、。當(dāng)然作為有一定專業(yè)基礎(chǔ)的新生力量的你們，進(jìn)一步重視和掌握必要的地質(zhì)基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能也是十分重要的。學(xué)地質(zhì)的要學(xué)工程，要有明確的工程概念，學(xué)其他學(xué)科的人員，要有認(rèn)識(shí)地質(zhì)環(huán)境條件的必要基礎(chǔ)，搞不清工程載體巖土體的特性，是搞不好工程設(shè)計(jì)和施工的。4二、巖層及巖層產(chǎn)狀2.1 巖層構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起地殼巖石變形和變位，這種叫變形、變位被保留下來(lái)的形態(tài)被稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)成有三種主要類型：傾斜巖層、褶皺和斷裂。 巖層的空間分布狀態(tài)稱巖層產(chǎn)狀。巖層按其產(chǎn)狀分為水平巖層、傾斜巖層和直立巖層。水平巖層 指巖層角為0 的巖層。絕對(duì)水平的巖層很少見(jiàn)，習(xí)慣上將傾角小于5 的巖層都稱為平巖層，又稱水平構(gòu)造。水平巖層一般

3、出現(xiàn)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)輕微的地區(qū)或大范圍內(nèi)均勻5抬升、下降的地區(qū)。一般分布在平原、高原或盆地中部。水平巖層中新巖層總是位于老巖層之上。當(dāng)巖層受切割時(shí)，老巖層出露在河谷低洼區(qū)新巖層出露于高崗上。在同一高程的不同地點(diǎn)，出露的是同一巖層。見(jiàn)圖1 （a）圖1 水平巖層與傾斜巖層6 傾斜巖層 指巖層面與水平有一定夾角的巖層自然界絕大多數(shù)巖層傾斜而成的。見(jiàn)圖1（b）.一般情況下 ，傾斜巖層仍然保持頂面在上、底面在下、新巖層在上、老巖層在下的產(chǎn)出狀態(tài)，稱為正常傾斜巖層。當(dāng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，使巖層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，出現(xiàn)底面在上、頂面在下老巖層在上新巖層在下的產(chǎn)出狀態(tài)時(shí)，稱為倒轉(zhuǎn)傾斜巖層見(jiàn)圖2（a） 巖層的正常與倒轉(zhuǎn)主要依據(jù)化石確

4、定，也可以依據(jù)巖層層面構(gòu)造特征（如巖層面上的泥裂、波痕、蟲(chóng)跡、雨痕等）或標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)剖面確定。 7 傾斜巖層按傾角a的大小又可分為緩傾巖層（ a 30 ）陡傾巖層（ 30 和 a 60 ）陡立巖層（a 60 ）。 直立巖層 指巖層傾角等于90 時(shí)的巖層。絕對(duì)直立的巖層也較少見(jiàn)，習(xí)慣上將巖層傾角大于85 的巖層都稱為直立巖層。見(jiàn)圖2（b）圖2 倒轉(zhuǎn)巖層與直立巖層82.2 巖層產(chǎn)狀（一）產(chǎn)狀要素 確定巖層在空間分布的狀態(tài)要素稱巖層產(chǎn)狀要素。一般用巖層面在空間的水平延伸方向、傾斜方向和傾斜程度進(jìn)行描述，分別稱為巖層的走向、傾向和傾角。見(jiàn)圖3（a）圖3 巖層產(chǎn)狀要素及真傾角與視傾角的關(guān)系9走向 指巖層面與

5、水平面的交線所指的方向（ 和 ），該交線是一條直線，被稱為走向線，它有兩個(gè)方向，相差180。傾向 指巖層面上最大傾斜線在水平面上投影所指的方向（ ）。該投影線是一條射線，被稱為傾向線，只有一個(gè)方向，傾向線與走向線互為垂直關(guān)系。傾角 指巖層面與水平面的交角。一般指最大傾斜線與傾斜線之間的夾角，又稱真傾角。如圖3（b）中的角。 10 當(dāng)觀察剖面與巖層走向斜交時(shí)，巖層與該剖面的交線稱視傾斜線，如圖3（b）中的HD和HC。視傾斜線在水平面的投影線稱視傾向線（分別為OD和OC ），視傾斜線與視傾向線之間的夾角稱視傾角，如圖3中的角。視傾角小于真傾角。視傾角與真傾角的關(guān)系為 tg=tgsin 式中，為視傾

6、向線（即觀察剖面線）與巖層走向線之間的夾角。 11（二） 產(chǎn)狀要素的測(cè)量、記錄和圖示 產(chǎn)狀要素的測(cè)量 巖層各產(chǎn)狀要素的具體數(shù)值，一般在野外用地址羅盤(pán)儀在巖層面上直接測(cè)量和讀取。12產(chǎn)狀要素的記錄 由地址羅盤(pán)儀測(cè)得的數(shù)據(jù)，一般有兩種記錄方法，即象限角法和方位角法。 象限角法 以東、南、西、北為標(biāo)志，將水平線劃分為4個(gè)象限，以正南或正北方向?yàn)?，正東或正西方向?yàn)?0，再將巖層產(chǎn)狀投影在該水平面上， 13 將走向線和傾向線所在的象限以及它們與正北方或正南方向所夾得銳角記錄下來(lái)。一般按走向、傾角、傾向的順序記錄。如 N45E 30SE 表示該巖層產(chǎn)狀走向N45E，傾角30，傾向SE。方位角法 將水平面

7、按順時(shí)針?lè)较騽澐譃?60，以正北方向?yàn)?。再將巖層產(chǎn)狀投影到該水平面上，將走向線和傾向線與正北方向所向夾角度記錄下來(lái)，一般按傾向、傾角的順序記錄。例如 135 30 表示該巖層產(chǎn)狀為傾向距正北方向135，傾角為30。14產(chǎn)狀要素的圖示 在地質(zhì)圖上，產(chǎn)狀要素用符號(hào)表示 。例如， ，長(zhǎng)線表示走向線 ，短線表示傾向線，短線旁的數(shù)字表示傾角。當(dāng)巖層倒轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)畫(huà)倒轉(zhuǎn)巖層的產(chǎn)狀符號(hào)，例如， ，巖層產(chǎn)狀符號(hào)應(yīng)把走向線與傾向線交點(diǎn)畫(huà)在測(cè)點(diǎn)位置。15三、褶皺構(gòu)造3.1 褶曲構(gòu)造 在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，巖層產(chǎn)生的連續(xù)彎曲變形形態(tài)，稱為褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造的規(guī)模差異很大，大型褶皺構(gòu)造延伸幾十公里，小的褶皺構(gòu)造在手標(biāo)本上也

8、可見(jiàn)到。 褶皺構(gòu)造中任何一個(gè)單獨(dú)的彎曲都稱為褶曲，褶曲是組成褶皺的基本單元。褶曲有背斜和向斜兩種基本形式，見(jiàn)圖4 圖4 褶曲基本形態(tài)16背 斜 巖層彎曲向上凸出，核部地層時(shí)代老，兩翼地層時(shí)代新。正常情況下，兩翼地層相背傾斜。向 斜 巖層彎曲向下凹陷，核部地層時(shí)代新，兩翼地層時(shí)代老。正常情況下，兩翼地層相向傾斜。 （一） 褶曲要素 為了描述和表示褶曲在空間的形態(tài)特征，對(duì)褶曲各個(gè)組成部分給予一定的名稱，稱為褶曲要素，褶曲要素如下：核部 指褶曲中心部位的巖層翼部 指褶曲兩側(cè)部位的巖層軸面 通過(guò)核部大致平分褶曲兩翼的假象平面。根據(jù)褶曲的形態(tài)，軸面可以是一個(gè)平面，也可以是一個(gè)平面；可以是直立的一面也可以

9、是一個(gè)傾斜、平臥或卷曲的面。17軸 線 指軸面與水平面或垂直面的交線，代表褶曲在水平面或垂直面上的延伸方向。根據(jù)軸面的情況，軸線可以是直線，也可以是曲線。 樞 紐 指褶曲中同一巖層面上最大彎曲點(diǎn)的連線。根據(jù)褶曲的起伏形態(tài)，樞紐可以是直線，也可以是曲線；可以是水平線，也可以是傾斜線。脊 線 背斜橫剖面上彎曲的最高點(diǎn)稱頂，背斜中同一巖層面上最高點(diǎn)的連線叫脊線。槽 線 向斜橫剖面上彎曲的最低點(diǎn)稱槽，向斜中同一面層上最低點(diǎn)的連線叫槽線。（二） 褶曲的分類 褶曲的形態(tài)多種多樣，不同形態(tài)的褶曲反映了褶曲形態(tài)是不同的力學(xué)條件及成因。為了更好的描述褶曲在空間的分布，研究其成因，常以褶曲的形態(tài)為基礎(chǔ)，18對(duì)褶曲

10、進(jìn)行分類。下面介紹兩種形態(tài)分類。 1.按褶曲橫剖面形態(tài)分類 即按橫剖面上軸面與兩翼巖層產(chǎn)狀分類，見(jiàn)圖5 .直立褶曲：軸面直立，兩翼巖層產(chǎn)狀傾向相反，傾角大致相等.傾斜褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層產(chǎn)狀傾向相反，傾角不相等。.倒轉(zhuǎn)褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層產(chǎn)狀傾向相同，其中一翼為倒轉(zhuǎn)巖層.平臥褶曲：軸面近水平，兩翼巖層產(chǎn)狀進(jìn)水平，其中一翼為倒轉(zhuǎn)巖層圖5 褶曲按橫剖面形態(tài)分類192. 按褶曲縱剖面形態(tài)分類 即按樞紐產(chǎn)狀分類，參見(jiàn)圖4.水平褶曲：樞紐近于水平，呈直線狀延伸較遠(yuǎn)，兩翼巖層界線基本平行，參見(jiàn)圖4（a）。若褶曲長(zhǎng)寬比大于10：1，在平面上呈長(zhǎng)條狀，稱為線狀褶曲。.傾伏褶曲：樞紐向一端傾伏，另一端昂

11、起，兩翼巖層界線不平行，在傾伏端交匯成封閉彎曲線。參見(jiàn)圖4（b）。若樞紐兩端同時(shí)傾伏，則兩翼巖層界線呈環(huán)狀封閉，其長(zhǎng)寬比在10：13：1之間時(shí)，稱為短軸褶曲。其長(zhǎng)寬比小于3：1時(shí)，脊斜稱為穹窿構(gòu)造，向斜稱為構(gòu)造盆地。20（三） 褶曲的巖層分布判別 巖層受力擠壓彎曲后，形成向上隆起的背斜和向下凹陷的向斜，但經(jīng)地表引力的長(zhǎng)期改造，或地殼運(yùn)動(dòng)的重新作用，原有的隆起或凹陷在地表面有時(shí)可以看不出來(lái)。為對(duì)褶曲形態(tài)做出正確的鑒定，此時(shí)應(yīng)主要根據(jù)地表面出露巖層的分布特征進(jìn)行判別。一般來(lái)講，當(dāng)?shù)乇韼r層出現(xiàn)對(duì)稱重復(fù)時(shí)，則有褶曲存在。如核部巖層老，兩翼巖層新，則為脊斜；如核部巖層新，兩翼巖層老，則為向斜。參見(jiàn)圖4.

12、然后，根據(jù)兩翼巖層產(chǎn)狀則可具體判別其橫、縱剖面上褶曲形態(tài)的具體名稱。213.2 褶皺構(gòu)造的類型有時(shí)，褶曲構(gòu)造在空間不是呈單個(gè)背斜或單個(gè)向斜出現(xiàn)，而是以多個(gè)連續(xù)的背斜和向斜的組合形態(tài)出現(xiàn)。按其組合形態(tài)不同可分為：.復(fù)背斜與復(fù)向斜 是由一系列連續(xù)彎曲的褶曲組成的一個(gè)大背斜或大向斜，前者稱復(fù)背斜，后者稱復(fù)向斜。復(fù)背斜和復(fù)向斜一般出現(xiàn)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用強(qiáng)烈的地區(qū)。.隔檔式與隔槽式 由一系列的軸線在平面上平行延伸的連續(xù)彎曲的褶曲組成。當(dāng)背斜狹窄，向斜寬緩時(shí)，稱隔檔式；當(dāng)背斜寬緩時(shí)，向斜狹窄時(shí)，稱隔槽式。這兩種褶皺多出現(xiàn)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)緩和地區(qū)。22四、斷裂構(gòu)造巖層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，當(dāng)所受的構(gòu)造應(yīng)力超過(guò)巖石強(qiáng)度時(shí)

13、，巖石的連續(xù)完整性遭到破壞，產(chǎn)生斷裂，稱為斷裂構(gòu)造。按照斷裂后兩側(cè)巖層沿?cái)嗔衙嬗袩o(wú)明顯的相對(duì)位移，有分節(jié)理和斷層兩類型。斷裂構(gòu)造在巖體中又稱結(jié)構(gòu)面。234.1 節(jié)理 節(jié)理是指巖層受力斷開(kāi)后，斷面兩側(cè)沿?cái)嗔衙鏇](méi)有明顯的相對(duì)位移時(shí)的斷裂構(gòu)造。節(jié)理的斷裂面稱為節(jié)理面，節(jié)理分布普遍，幾乎所有巖層中都有節(jié)理發(fā)育。節(jié)理的延伸范圍變化較大，由幾厘米到幾十米等。節(jié)理面在空間的狀態(tài)稱為節(jié)理狀態(tài)，其定義和測(cè)量方法與巖層面產(chǎn)狀類似。節(jié)理常把巖層分割成形狀不同，大小不等的巖塊，小塊巖石的強(qiáng)度與包含節(jié)理的巖體的強(qiáng)度明顯不同。巖石邊坡穩(wěn)定和隧道洞頂坍塌往往與節(jié)理有關(guān)。24（一）節(jié)理分類 節(jié)理按成因可分為、力學(xué)性質(zhì)、與巖層

14、產(chǎn)狀的關(guān)系和張程度等分類1.按成因分類 節(jié)理按成因可分為原生節(jié)理、構(gòu)造節(jié)理和表生節(jié)理；也有人分為原生和次生節(jié)理，次生節(jié)理再分為構(gòu)造節(jié)理和非構(gòu)造節(jié)理。. 原生節(jié)理：指由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生過(guò)程中形成的節(jié)理。如玄武巖在冷卻凝固時(shí)形成的柱狀節(jié)理。25. 構(gòu)造節(jié)理：指由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造應(yīng)力的節(jié)理。構(gòu)造節(jié)理常常成組出現(xiàn)，可將其中一個(gè)方向的一組平行破裂面稱為一組節(jié)理。同一期構(gòu)造應(yīng)力形成的各組節(jié)理有成因上的聯(lián)系，并按規(guī)律組合。 表生節(jié)理：由卸荷、風(fēng)化、爆破等作用形成的節(jié)理，分別稱為卸荷節(jié)理、風(fēng)化節(jié)理、爆破節(jié)理等。常稱這種節(jié)理為裂隙，屬非構(gòu)造次生節(jié)理。表生節(jié)理一般分布在地表淺層，大多無(wú)一定方向性。262.按力學(xué)性質(zhì)分類

15、. 剪節(jié)理：一般為構(gòu)造節(jié)理，由構(gòu)造應(yīng)力形成的剪切破裂面組成。一般與主應(yīng)力成（45/2） 角度相交，其中為巖石內(nèi)摩擦角。剪節(jié)理面多平直，常呈密閉狀態(tài)，或張開(kāi)度很小，在礫巖中可以切穿礫石。 張節(jié)理：可以是構(gòu)造節(jié)理，也可以是表生節(jié)理、原生節(jié)理等；由張應(yīng)力作用形成。張節(jié)理張開(kāi)度較大，節(jié)理面粗糙不平，在礫石中常繞開(kāi)礫石。273.按與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類.走向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向平行；.傾向節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向垂直；.斜交節(jié)理：節(jié)理走向與巖層走向斜交。4.按張開(kāi)程度分類.寬張節(jié)理：節(jié)理縫寬度大于5mm;.張開(kāi)節(jié)理：節(jié)理縫寬度為35mm;.微張節(jié)理：節(jié)理縫寬度為13mm;.閉合節(jié)理：節(jié)理縫寬度小于1m

16、m.28（二）節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)按節(jié)理的組數(shù)、密度、長(zhǎng)度、張開(kāi)及充填情況，將節(jié)理發(fā)育情況分級(jí) 。見(jiàn)表4-1 表4-1節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)發(fā)育程度等級(jí)基 本 特 征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理12組，規(guī)則，為構(gòu)造型，間距在1m以上，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23，呈X形，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4m多為密閉節(jié)理部分為微張節(jié)理，少有充填物。巖體切割成塊石狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理3組以上，不規(guī)則，呈X形或米字形，以構(gòu)造型會(huì)風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m。大部分為張開(kāi)節(jié)理，部分有充填物。巖體切割成塊石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理3組以上，雜亂，以風(fēng)化和構(gòu)造型為主，多數(shù)間距小于0.2m，以張開(kāi)節(jié)理為主，有個(gè)別寬

17、張節(jié)理，一般均有充填物。巖體切割成碎裂狀29（三）節(jié)理調(diào)查內(nèi)容節(jié)理是廣泛發(fā)育的一種地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)其進(jìn)行調(diào)查，應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）節(jié)理的成因類型，力學(xué)性質(zhì)。（2）節(jié)理的組數(shù)、密度和產(chǎn)狀。節(jié)理的密度一般采用密度或體積節(jié)理表示。線密度以“條/米”為單位。體積節(jié)理數(shù)（Jv）用單位體積的節(jié)理數(shù)表示。（3）節(jié)理的張開(kāi)度，長(zhǎng)度和節(jié)理面壁的粗糙度。（4）節(jié)理的充填物質(zhì)及厚度，含水情況。30（5）節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)。 此外，對(duì)節(jié)理十分發(fā)育的巖層，在野外許多巖體露頭上可以觀察到數(shù)十條以至數(shù)百條節(jié)理。它們的產(chǎn)狀多變，為了確定它們的主導(dǎo)方向，必須對(duì)每個(gè)露頭上的節(jié)理產(chǎn)狀逐條進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，編制該地區(qū)節(jié)理玫瑰花圖，極點(diǎn)圖或等

18、密度圖，由圖上確定節(jié)理的密集程度及主導(dǎo)方向。一般在1m露頭上進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)。314.2 斷 層斷層是指巖層受力斷開(kāi)后，斷裂面兩側(cè)巖層沿?cái)嗔衙嬗忻黠@相對(duì)位移時(shí)的斷裂構(gòu)造。斷層廣泛發(fā)育，規(guī)模相差很大。大的斷層延伸數(shù)以千計(jì)百公里甚至上千公里，小的斷層在手標(biāo)本上就能見(jiàn)到。有的斷層以切穿了地殼巖石圈，有的則發(fā)育在地表淺層。斷層是一種重要的地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)工程建筑的穩(wěn)定性起著重要作用。地震與活動(dòng)性斷層有關(guān)，隧道中大多數(shù)的坍方、涌水均與斷層有關(guān)。（一）斷層要素為闡明斷層的空間分布狀態(tài)和斷層兩側(cè)巖層的運(yùn)動(dòng)特征，將斷層各組成部分賦予一定名稱，稱為斷層要素。32斷層面 指斷層中兩側(cè)巖層沿其運(yùn)動(dòng)的破裂面的產(chǎn)狀用走向、傾向

19、、傾角表示，其測(cè)量方法同巖層產(chǎn)狀。有的斷層面是由一定寬度的破碎帶組成，稱為斷層破碎帶。斷層線 是斷層面與地平面或垂直 面的交線，代表斷層面在地面或垂直面上的延伸方向。它可以是直線，也可以是曲線。斷盤(pán) 斷層兩側(cè)相對(duì)位移的巖層叫斷盤(pán)。當(dāng)斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面上方的叫上盤(pán)，位于斷層面下方的叫下盤(pán)。斷距 指巖層中同一點(diǎn)被 斷層斷開(kāi)后的位移量。其沿?cái)鄬用嬉苿?dòng)的直線距離叫總斷距，其水平分量叫水平斷距，其垂直分量叫垂直斷距。 33（二）斷層常見(jiàn)分類1.按斷層上、下兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分類，是一種主要分類（1）正斷層：指上盤(pán)相對(duì)向下滑動(dòng)、下盤(pán)相對(duì)向上滑動(dòng)的斷層。見(jiàn)圖6。正斷層一般受地殼水平拉張力作用或受重力作用

20、而形成，斷層面多陡直。傾角大多在45以上。正斷層可以單獨(dú)出露，也可以呈多個(gè)連續(xù)組合形式出露，如地塹、地壘和階梯狀斷層，見(jiàn)圖7。圖6 正斷層圖7 地塹和地壘34走向大致平行的多個(gè)正斷層。當(dāng)中間地層為共同的下降盤(pán)時(shí)，叫地塹；當(dāng)中間地層為共同的上升盤(pán)時(shí)，叫地壘。 組成地塹或地壘兩側(cè)的正斷層，可以單條產(chǎn)出，也可以由多條產(chǎn)狀按你的正斷層組成，形成依次向下斷落的階梯狀斷層。 （2）逆斷層：指上盤(pán)相對(duì)向上滑動(dòng)、下盤(pán)相對(duì)向下滑動(dòng)的斷層。見(jiàn)圖8。逆斷層主要受地殼水平擠壓應(yīng)力形成，常與褶皺伴生。按斷層面仰角，可將逆斷層劃分為逆沖斷層、逆掩斷層和輾掩斷層。 35沖斷層 指斷層面傾角大于45的逆斷層。 圖8 逆斷層3

21、6逆掩斷層 指斷層面傾角在2545之間的逆斷層。常由倒轉(zhuǎn)褶曲進(jìn)一步發(fā)展而成。輾掩斷層 指斷層面傾角小于25的逆斷層。一般規(guī)模巨大，常有時(shí)代老的地層被推覆到時(shí)代新的地層之上，形成推覆構(gòu)造。見(jiàn)圖9。圖9 四川彭縣逆沖推覆構(gòu)造37當(dāng)一系列逆斷層大致平行排列，在橫剖面上看，各斷層的上盤(pán)依次上沖時(shí)，其組合形式稱為迭瓦式斷層。見(jiàn)圖10。 圖10 迭瓦式逆斷層38（3）平移斷層：指斷層兩盤(pán)主要在水平方向上相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的斷層。見(jiàn)圖11。平移斷層主要主要由地殼水平剪切作用形成，斷層面陡立。斷層面上可見(jiàn)水平的擦痕。 圖11 平移斷層392.按斷層面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類走向斷層：斷層走向與巖層走向一致的斷層；傾向斷

22、層；斷層走向與巖層傾向一致的斷層。 圖12 斷層引起的構(gòu)造不連續(xù)現(xiàn)象F1-走向斷層；F2-傾向斷層；F3 斜向斷層403按斷層面走向與褶曲軸走向的關(guān)系分類縱斷層：斷層走向與褶曲軸走向平行的斷層；橫斷層：斷層走向與褶曲軸走向垂直的斷層；斜斷層：斷層走向與褶曲軸走向斜交的斷層。當(dāng)斷層面切割褶曲軸時(shí)，在斷層上、下盤(pán)同一地層出露界線的寬窄常發(fā)生變化，背斜上升盤(pán)核部地層變寬、向斜上升盤(pán)核部地層變窄。 圖13褶曲被橫斷層錨斷引起的效應(yīng)414.按斷層力學(xué)性質(zhì)分類壓性斷層：由壓應(yīng)力作用形成，其走向垂直于主壓應(yīng)力方向，多呈逆斷層形式、斷面為舒綬波狀，斷裂帶寬大，常有角礫巖。張性斷層：在張應(yīng)力作用下形成，其走向垂

23、直于張應(yīng)力方向，常為正斷層形式，斷層面粗糙，多呈鋸齒狀。扭性斷層在剪應(yīng)力作用下形成，與主壓應(yīng)力方向交角小于45，常成對(duì)出現(xiàn)。斷層面平直光滑，常有大量擦痕。42（三）斷層存在的判別1.構(gòu)造線標(biāo)志同一巖層分界線、不整合接觸界面、侵入巖體與圍巖的接觸帶、巖脈、褶曲軸線、早期斷層線等，在平面或剖面上出現(xiàn)了不連續(xù)，即突然中斷或錯(cuò)開(kāi)，則有斷層存在。參見(jiàn)圖12.2.巖層分布標(biāo)志一套順序排列的巖層，由于走向斷層的影響，常造成部分地層的重復(fù)或缺失現(xiàn)象。即斷層使巖層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，經(jīng)剝蝕夷平作用使兩盤(pán) 地層處于同一水平面時(shí)，會(huì)使原來(lái)順序排列的地層出現(xiàn)部分重復(fù)或缺失。通常有6種情況造成的地層重復(fù)和缺失。見(jiàn)表4-2和圖14

24、。 43圖14走向斷層造成的地層重復(fù)和缺失表4-2 走向斷層造成的地層重復(fù)和缺失443.斷層的伴生現(xiàn)象當(dāng)斷層通過(guò)時(shí)，在斷層面（帶）及其附近常形成一些構(gòu)造伴生現(xiàn)象。也可作為斷層存在的標(biāo)志。（1）擦痕、階步和摩擦鏡面：斷層上、下盤(pán)沿?cái)鄬用孀飨鄬?duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因摩擦作用，在層面上形成一些刻痕、小階梯或磨光的平面，分別稱為擦痕、階步和摩擦鏡面。見(jiàn)圖15。圖15 擦痕與階步45（2）構(gòu)造巖：因地應(yīng)力沿?cái)鄬用婕嗅尫?、常造成斷層面處巖體十分破碎，形成一個(gè)破碎帶，稱斷層破碎帶。破碎帶寬幾十厘米至幾百米不等，破碎帶內(nèi)碎裂的巖、土體經(jīng)膠結(jié)后稱構(gòu)造巖。構(gòu)造巖中碎塊顆粒直徑大于2mm時(shí)叫斷層角礫巖；當(dāng)碎塊顆粒直徑為0.0

25、12mm時(shí)叫碎裂巖；當(dāng)碎塊顆粒直徑更小時(shí)叫摩棱巖；當(dāng)顆粒均研磨成泥狀時(shí)叫斷層泥。（3）牽引現(xiàn)象：斷層運(yùn)動(dòng)時(shí)，斷層面附近的巖層受斷層面上摩擦阻力的影響，在斷層面附近形成彎曲現(xiàn)象，稱為斷層的牽引現(xiàn)象，其彎曲方向一般為本盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。見(jiàn)圖16 。 圖16 牽引現(xiàn)象464.地貌標(biāo)志在斷層通過(guò)地區(qū)，沿?cái)鄬泳€常形成一些特殊地貌現(xiàn)象：（1）斷層崖和斷層三角面：在斷層兩盤(pán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，上升盤(pán)常常形成陡崖，稱為斷層崖。如峨眉山金頂知身崖、昆明滇池西山龍門(mén)陡崖。當(dāng)斷層崖受到與崖面垂直方向的地表流水侵蝕切割，使原崖面形成一排三角形陡壁時(shí)，稱 為斷層三角面。（2）斷層湖、斷層泉：沿?cái)鄬又СＰ纬梢恍┐闋罘植嫉臄嘞菖璧?/p>

26、、洼地、湖泊、泉水等，可指示斷層延伸方向。（3）錯(cuò)斷的山脊、急轉(zhuǎn)的河流：正常延伸的山脊突然被錯(cuò)斷，或山脊突然斷陷成盆地、平原、正常流經(jīng)的河流突然產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎，一些順直深切的河谷，均可指示斷層延伸的方向。47判斷一條斷層是否存在，主要是依據(jù)地層的重復(fù)、缺失和構(gòu)造不連續(xù)這兩個(gè)標(biāo)志。其它標(biāo)志只能作為輔證，不能依此下定論。（四）斷層運(yùn)動(dòng)方向的判別判別斷層性質(zhì)，首先要確定斷層面的產(chǎn)狀，從而確定出斷層的上、下盤(pán)，再確定上、下盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)而確定斷層的性質(zhì)。斷層上、下盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向，可由以下幾點(diǎn)判別：地層時(shí)代 在斷層線兩側(cè)，通常上升盤(pán)出露地層較老，下隆盤(pán)出露地層較新。地層倒轉(zhuǎn)時(shí)相反。地層界線 當(dāng)斷層橫載褶曲時(shí)，

27、背斜上升盤(pán)核部地層變寬，向斜上升盤(pán)核部地層變窄。 48斷層伴生現(xiàn)象 刻蝕的擦痕凹槽較淺的一端、階步陡坎方向，均指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。牽引現(xiàn)象彎曲方向則指示本盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。符號(hào)識(shí)別 在地質(zhì)圖上，斷層一般用粗紅線醒目地標(biāo)示出來(lái)，斷層性質(zhì)用相應(yīng)符號(hào)顯示。見(jiàn)圖17。正斷層和逆斷層符號(hào)中，箭頭所指為斷層面傾向，角度為斷層面的傾角。短齒所指方向?yàn)樯媳P(pán)運(yùn)動(dòng)方向，正斷層用單齒線，逆斷層用雙齒線。平衡斷層符號(hào)中箭頭所指方向?yàn)楸颈P(pán)運(yùn)動(dòng)方向。圖17 斷層符號(hào)49五 地質(zhì)構(gòu)造與工程關(guān)系地質(zhì)構(gòu)造對(duì)工程建筑物的穩(wěn)定有很大的影響，由于工程位置選擇不當(dāng)，誤將工程建筑物設(shè)置在地質(zhì)構(gòu)造不利的部位，引起建筑物失穩(wěn)破壞的實(shí)例時(shí)有發(fā)生，斷層

28、破碎帶是地下水富集或循環(huán)交替的活躍帶、巖溶發(fā)育也與斷層密切相關(guān)。對(duì)此必須有充分認(rèn)識(shí)。下面分別就邊坡、隧道和橋基三種建筑物與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系作簡(jiǎn)要說(shuō)明。50當(dāng)然要區(qū)分主干斷層和一般斷層（次級(jí)）我們工作中要抓大放小，對(duì)工程穩(wěn)定影響大的是關(guān)注重點(diǎn)。巖層產(chǎn)狀與巖石路塹邊坡坡向間的關(guān)系控制著邊坡的穩(wěn)定性。當(dāng)巖層傾向與邊坡坡向一致，巖層傾角等于或大于邊坡坡角時(shí)，邊坡一般是穩(wěn)定的。若坡角大于巖層傾角，則巖層因失去支撐而有滑動(dòng)的趨勢(shì)產(chǎn)生。如果巖層層間結(jié)合較弱或有軟弱夾層時(shí)，易發(fā)生滑動(dòng)。如鐵西滑坡就是因坡腳采石，引起沿黑色頁(yè)巖軟化夾層滑動(dòng)的。當(dāng)巖層傾向與邊坡坡向相反時(shí)，若巖層完整、層間結(jié)合好、邊坡是穩(wěn)定的，若巖層

29、內(nèi)有傾向坡外的節(jié)理，層間結(jié)合差，巖層傾角又很陡，巖層多成細(xì)高柱狀，容易發(fā)生傾倒破壞。51開(kāi)挖在水平巖層或直立巖層中的路塹邊坡，一般是穩(wěn)定的（見(jiàn)圖18）。圖18 巖層產(chǎn)狀與邊坡穩(wěn)定性關(guān)系52隧道位置與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系密切。穿越水平巖層的隧道，應(yīng)選擇在巖性堅(jiān)硬、完整的巖層中，如石灰?guī)r或砂巖。在軟、硬相間的情況下，隧道拱部應(yīng)當(dāng)盡量設(shè)置在硬巖中，設(shè)置在層間結(jié)合差，在軟巖部位，隧道拱頂常發(fā)生順層坍方。當(dāng)隧道軸線順巖層走向通過(guò)時(shí)，傾向洞內(nèi)的一側(cè)巖層歇發(fā)生順層坍滑，邊墻承受偏壓（見(jiàn)圖19）。53圖19 隧道位置與巖層產(chǎn)狀關(guān)系在圖13中,（a）為水平巖層，隧道位于同一巖層中；（b）為水平的軟、硬相間巖層，隧道拱頂位于軟巖中，易坍方；（c）為垂直走向穿越巖層，隧道穿過(guò)軟巖時(shí)易發(fā)生順序坍方；（d）為傾斜巖層，隧道頂部右上方巖層傾向洞內(nèi)側(cè)，巖層易順序滑動(dòng)，且受到偏壓。54一般情況下，應(yīng)當(dāng)避免將隧道設(shè)置在褶曲的軸部，該處巖層彎曲、節(jié)理發(fā)育、地下水常常由