工程地质-第3章

褶皱要素
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3.2.2 褶皱分类
褶曲的基本类型： 背斜：岩层向上弯曲，核部老，两翼新 向斜：岩层向下弯曲，核部新，两翼老
背斜和向斜在剖面上的特征
褶皱构造的成因： 水平挤压作用形成的褶皱 水平扭动作用形成的褶皱 垂直运动形成的褶皱
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根据轴面产状分类
直立：轴面直立，两翼岩层倾角基本相同，横剖面上两翼对称。 倾斜：轴面倾斜，两翼岩层倾角不等，横剖面上两翼不对称。 倒转：轴面倾斜程度更大，一翼层位正常，另一翼老岩层覆 盖于新岩层之上，层位发生倒转。 平卧：轴面水平或近于水平，两翼岩层近于水平，一翼层位正 常，另一翼发生倒转。
大型褶皱
定义：一系列褶皱复合组成 。 复背斜：中央部位的次级褶皱的地层老于两侧次级褶皱的地层。
复向斜：两侧次级褶皱的次级褶皱的地层老于中央部位的地层。
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3.2.3 褶皱的野外识别
穿越法
沿着选定的调查路线，垂直于岩层走向观察。
追索法：
沿着选定的调查路线，平行于岩层走向观察
背斜成谷
向斜成山
3.1 岩层产状
3.1.1 水平岩层和倾斜岩层
地壳在地质历史中，受地球内、外动力地质作用的影响，不 停地运动和演变。地壳运动的结果，形成地壳表面各种不同的地 质构造形态，因此，又把地壳运动称为构造运动。地壳运动基本 类型有两种：升降运动和水平运动。
升降运动
定义：组成地壳的物质沿垂直于地球表面方向的运动，即地壳上升 与下降。
T1
A T2
P1 C1 C2
C3
b
P1 P2
F1
T3 T2 J2
P2
b
T2
C3 b
C2 P2
T3 J3 T2 J2 F2 J3 P2
J3 J
2
J2
T2
P2 T2 Q K1
C3 P1 C2 B
C1
1
第3章 地质构造
3.1 3.2 3.3 岩层产状 褶皱构造 断裂构造
3.4
地质图
2011-10-08
2
意大利古罗马废墟塞拉比斯古庙三根大理石柱的升降变化示意图
3
水平运动
定义：组成地壳的物质沿平行于地球表面方向的运动。这
种运动是地壳受到挤压、拉伸、平移甚至旋转。
水平运动
4
水平岩层
定义：地层倾角近似水平沉积岩层组成的地貌。 特征：在地面和地形地质图上的特征是地质界线与地形等 高线平行或重合；在沟谷处界线呈尖牙状，其尖端指向上 游，在孤立的山丘上，界线呈封闭的曲线。
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3.2.4 褶皱构造的工程地质评价
主要是倾斜岩层的产状与路线或隧道轴 线走向的关系。一般情况下，没有特殊 不良影响。
对深路堑和高边坡
路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向 平行但岩层倾向与边坡倾向相反，对路 基边坡稳定有利。
路线与岩层走向平行，边坡与岩层倾向 一致，对路基边坡稳定不利。
（a）向斜山
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环形断层及放射状断层：若干产状不同的在平面上呈环状 或放射状分布的断层组合成环状断层或放射状断层。 旋扭断层：一种规模小的弧形断层多见于较大的断裂之旁。 按断层走向与岩层走向的关系分：
F1
走向断层：断层走向与岩层走向一致。 倾向断层：断层走向与岩层走向垂直。
F2
斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。 F3
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节理所在岩层产状分类 走向节理：节理走向与岩层走向一致。 倾向节理：节理走向大致与岩层的走向垂直（与倾向一致）。 斜向节理：节理走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是 斜交。 顺层节理：节理面大致平行于岩层层面。
1-走向节理 2-倾向节理
3-斜交节理 4-顺层节理
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节理与地质构造的关系分类（教材图3.31） 以节理走向与区域褶皱主要方向（褶皱轴的方位）、断层 的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系而划分： 纵节理：二者关系大致平行。 横节理：二者大致垂直。 斜节理：二者大致斜交。
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按断层与褶皱轴的关系分： 纵断层：二者一致。
F1
横断层：二者垂直。 F2 斜断层：二者斜交。 F3
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断层的标志
构造（线）不连续 ：断层发生时，各种地质 体（如地层、矿脉、侵入体等）与围岩接触界 线突然中断、错开，造成构造（线）不连续。
直接标志
断层F1
断层F2
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地层的重复或缺失 ：单向性地层重复，局部性的地层缺失。
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岩层产状要素的测量方法
走向测量 将罗盘长边与岩层层面紧贴，然后转动罗盘，使底盘圆形水准器的水泡 居中，读出指针所指刻度即为岩层走向。 倾向测量 将罗盘北端指向岩层向下倾斜方 向，罗盘南端紧靠着岩层层面并 转动罗盘，使底盘圆形水准器水 泡居中，指北针所指刻度即为岩 层的倾向。 倾角测量 将罗盘直立，并以罗盘长边靠着 岩层的真倾斜线，沿着岩层作用 移动罗盘，并用中指搬动罗盘底 部的活动扳手，使测斜管水准器 气泡居中，测斜指针所指最大度 数即为岩层的真倾角。
岩层产状测量示意图
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3.1.3 地层接触关系
整合接触
定义：在构造运动处于持续下降或者持续上升的背景下发 生连续沉积而形成。 特征：时间上连续，产状上一致。 反映地壳连续均匀下降。
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不整合接触
定义：沉积过程发生间断导致岩层在形成年代上不连续，中 间缺失沉积间断期的岩层，岩层之间的这种接触关 系，称为不整合接触。 分类：平行不整合接触、角度不整合接触和超覆不整合接触。
倾斜线下倾方向在水平面上的投
影线所指的方位就是该岩层的倾 向。
岩层产状要素示意图
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3.1.2 岩层产状
倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐 夹角就是该岩层的（真）倾角。
30°
岩层产状 在地形图 上表示方 法。
走向 倾向 岩层产状要素示意图
请注意：特殊产状岩层—水平岩层与直立岩层 它们的产状是规定的：水平岩层的倾角为0°;直立岩 层的倾角为90°,走向有两个数值. 8
线形褶曲：褶皱的长度与宽度的比大于10:1 。 短轴褶曲：褶皱向两段倾伏，长宽比介于3:1~10:1。 穹窿：褶皱长宽比小于3:1的圆形背斜。 构造盆地：褶皱长宽比小于3:1的圆形向斜。
根据褶皱的横剖面形态分类（教材图3.20）
圆弧褶皱：转折端呈圆弧。 尖棱褶皱：转折端为尖顶状。 箱状褶皱：转折端宽阔平直，两翼产状较陡，形如箱状。 挠曲：平缓岩层中，一段岩层突然变陡，表现为褶皱面膝状弯 26 曲。
• 构造节理：构造运动产生的节理。 张节理：垂直于主应力方向上发生张裂而生成的节理。产状不稳 定，在平面上和剖面上的延展均不远，节理面粗糙，擦痕不发育。
张节理
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剪节理：剪应力产生的破裂面，产状稳定，在平面和剖面上延 续均较长，走向和倾向延伸较远，节理面较平直光滑，节理 两壁之间紧密闭合。
剪节理
沉积接触
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断层接触
定义：地层与地层或地层与岩体接触时，以断层为接触面的地 层接触关系。 某地区地质剖面图， 如图所示。试确定 （1）各地层之间的接 触关系。 （2）岩浆岩与围岩的 接触关系。
（3）岩浆岩的形成时 代。
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18
19
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3.2 褶皱构造
定义：指岩石在主要由地壳运动所引起的地应力长期作用下 所发生的永久性弯曲变形。
平行不整合接触
定义：先沉积的和后沉积的地层之间平行叠置，但并不连 续，且具有沉积间断。 特征：时间上不连续，产状一致。反映地壳间断上升。
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角度不整合接触
定义：先沉积的和后沉积的地层之间呈一定角度相交，有明显 的沉积间断、时代不连续，新、老地层产状不一致并以 角度相交。 特征：时间上不连续，产状不一致。反映地壳剧烈运动。
直立
倾斜
倒转
平卧
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根据枢纽产状分类
水平：褶曲的枢纽水平展布，两翼岩层平行延伸。 倾伏：褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合。
平面上，两 翼岩层在转 折端闭合是 倾伏褶曲区 别水平褶曲 的显著标志。
水平
倾伏
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根据褶皱的平面形态分类（教材图3.19）
依据褶曲同一岩层在平面上出露的纵沟长度和横向宽度 之比将褶曲分为以下四种类型：
岩层在侧向挤压应力作用下形成褶皱的过程
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3.2.1 褶皱要素
核部：褶皱的中心部分（褶皱中 央最内部的一个岩层）。 两翼：位于核部两侧，向不同方 向倾斜的部分。 轴面：从褶皱顶部平分两翼的面。
轴线：轴面与水平面的交线（轴的
方位表示褶皱的方位，轴的 长度表示褶皱延长的规模）。 枢纽：轴面与褶皱同一岩层层面的 交线（水平、倾斜或者波浪形）。
（b）背斜山
（c）单斜山 山坡岩层地质构造影响 1-有利情况；2-不利情况 29
对隧道工程
有利部位：褶皱的翼部， 岩层比较均一，有 利稳定。 不利部位：背斜的顶部，向 斜的核部。 背斜顶部岩层受到张力作用可能塌 落。 向斜核部储水较丰富，若中间有松 软岩层或软弱构造面，则在顺倾向 一侧的洞壁，有时会出现明显偏压 现象，严重时导致支撑破坏，发生 局部坍塌。
岩层产状的表示方法
方位角表示法: 倾向∠倾角 岩层产状记录中最常用的方法。 一般只记录倾向和倾角。如右图 走向 150°∠30°，表示某岩层倾向为 倾向 SE150 °，倾角为30 °,其走向可 用倾向加减90 °计算，得240 ° 或60 ° 按顺时针方向计算方位角 象限角表示法 以南、北方向作为标准，记为0 °，一般记录走向、倾向、倾 角。如N60 °E/30 °SE，表示某岩层走向为北偏东60 °，倾 角为30 °，倾向南东。 地质学上象限角表示法很少用，通常采用方位角表示法。
褶皱构造与隧道位臵选择 1、3-不利；2-较好
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3.3 断裂构造
定义：构成地壳的岩体，受构造应力作用发生变形，变形超 过岩石的强度极限时，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。它包括节理和断层。