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工程地質(zhì)

地質(zhì)構(gòu)造及其對工程的影響地質(zhì)構(gòu)造及其對工程的影響【知識(shí)點(diǎn)】地質(zhì)構(gòu)造的概念；巖層產(chǎn)狀及其測定和表述方法，褶皺，褶皺對工程的影響，斷裂構(gòu)造，裂隙，裂隙工程地質(zhì)評價(jià)，斷層，斷層的工程地質(zhì)評價(jià)，斷裂構(gòu)造對工程的影響，地質(zhì)圖的閱讀?！局攸c(diǎn)】巖層產(chǎn)狀及傾斜巖層露頭特征的V字型法則，褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造對工程的影響，地質(zhì)圖閱讀與分析。【難點(diǎn)】傾斜巖層露頭特征的V字型法則，各種地質(zhì)構(gòu)造對工程的影響，根據(jù)結(jié)構(gòu)面和臨空面的空間組合關(guān)系進(jìn)行穩(wěn)定分析。本章知識(shí)點(diǎn)3.1地質(zhì)作用3.1.1地殼地殼是當(dāng)前地質(zhì)學(xué)的主要研究對象，構(gòu)成地殼的巖土的性質(zhì)和特征是工程地質(zhì)學(xué)最基本的知識(shí)。類型含義內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用構(gòu)造運(yùn)動(dòng)指地殼的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又稱為地殼運(yùn)動(dòng)。巖漿作用巖漿的形成、運(yùn)移、冷凝固結(jié)成巖漿巖的全過程。地震作用地下深處地殼快速振動(dòng)的作用。變質(zhì)作用先成巖石

發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化的地質(zhì)作用。外動(dòng)力地質(zhì)作用風(fēng)化作用地表巖石發(fā)生機(jī)械崩解或化學(xué)分解而變成松散物的過程。剝蝕作用地質(zhì)營力將巖石的風(fēng)化產(chǎn)物剝落、刻蝕帶走的過程。搬運(yùn)作用風(fēng)化、剝蝕的產(chǎn)物被遷移的過程。沉積作用被搬運(yùn)的物質(zhì)在條件適宜的地方發(fā)生沉積的過程。固結(jié)成巖作用松散沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)硬巖石的過程。人為地質(zhì)作用工程地質(zhì)作用因人類工程活動(dòng)改變原來的地質(zhì)條件的過程。地質(zhì)作用：引起地殼或巖石圈，甚至地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)變化和發(fā)展的作用

地表地形的總輪廓

塑造出各式各樣的地貌

3.1地質(zhì)作用地質(zhì)作用：引起地殼或巖石圈，甚至地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)變化和發(fā)展的作用

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)巖漿作用變質(zhì)作用風(fēng)化作用搬運(yùn)作用人為地質(zhì)作用3.1地質(zhì)作用地質(zhì)年代:

地球形成、發(fā)展、變化的歷史年代確定方法絕對年代的確定:同位素的年齡

3.2地質(zhì)年代相對年代的確定方法：地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序及其相對的新老關(guān)系。3.2.1地質(zhì)年代的確定地層層序律武隆雞尾山地層層序相對年代的確定方法：地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序及其相對的新老關(guān)系。生物層序律3.2.1地質(zhì)年代的確定巖性對比法在同一時(shí)期、同一地質(zhì)環(huán)境下形成的巖石，具有相同的顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等巖性特征和層序規(guī)律。故可根據(jù)巖性特征對比來確定某一地區(qū)巖石地層的時(shí)代。地層接觸關(guān)系法地層接觸關(guān)系是指上下地層之間在空間上的接觸形式和時(shí)間上的發(fā)展?fàn)顩r?；鸪蓭r與沉積巖接觸侵入接觸若沉積巖形成后，火成巖體穿插在沉積巖中，則沉積巖的時(shí)代比火成巖老。沉積接觸火成巖形成后，經(jīng)風(fēng)化剝蝕上部又為沉積巖所覆蓋，則沉積巖比火成巖新?；鸪蓭r與火成巖接觸火成巖體相互穿插時(shí)。被穿插的巖體時(shí)代較老。沉積巖與沉積巖接觸整合接觸順序堆積，地層上新下老。平行不整合接觸由于地殼升降運(yùn)動(dòng)影響，中間有沉積間斷，缺失部分時(shí)代地層，但上下兩套巖層產(chǎn)狀一致。角度不整合接觸相鄰的新、老地層之間缺失了部分地層，且彼此之間的產(chǎn)狀也不相同，成角度相交。剝蝕面上具有明顯的風(fēng)化剝蝕痕跡，常具有底礫巖。3.2.1地質(zhì)年代的確定地層接觸關(guān)系法地層接觸關(guān)系是指上下地層之間在空間上的接觸形式和時(shí)間上的發(fā)展?fàn)顩r。當(dāng)一個(gè)地區(qū)處在一種長期相對下降的狀態(tài)，沉積巖層就會(huì)不斷形成，層層疊置。這樣，先后形成的兩套巖層之間沒有明顯的沉積間斷，可以看作是地層上的連續(xù)關(guān)系，兩套巖層之間的這種連續(xù)接觸關(guān)系稱為整合整合接觸3.2.1地質(zhì)年代的確定地層接觸關(guān)系法地層接觸關(guān)系是指上下地層之間在空間上的接觸形式和時(shí)間上的發(fā)展?fàn)顩r。角度不整合接觸角度不整合

美國亞利桑那州大峽谷3.2.1地質(zhì)年代的確定地層接觸關(guān)系法地層接觸關(guān)系是指上下地層之間在空間上的接觸形式和時(shí)間上的發(fā)展?fàn)顩r?；鸪蓭r與圍巖接觸關(guān)系侵入接觸沉積接觸侵入與沉積接觸

3.2.1地質(zhì)年代的確定地質(zhì)年代單位：指地質(zhì)時(shí)期中的時(shí)間劃分單位，又稱“地質(zhì)時(shí)間單位”。年代地層單位：各個(gè)地質(zhì)年代時(shí)間段落中所形成的地層也相應(yīng)劃分為若干地層單位。地質(zhì)年代單位及年代地層單位3.2.2地質(zhì)年代表地質(zhì)年代表指按時(shí)代早晚順序表示地史時(shí)期的相對地質(zhì)年代和同位素年齡值的表格新生早晚三四紀(jì)六千萬年喜山期中生白堊侏疊三燕山印支兩億年古生二疊石炭泥志留奧陶寒武系震旦青白薊長城海西加?xùn)|到晉寧3.2.2地質(zhì)年代表冥古宙/HaGSSA——4000Ma太古宙/ArGSSA——2500Ma元古宙/PtGSSP——542Ma顯生宙/Ph冥古宙太古宙元古宙顯生宙顯生宙↓古生代中生代新生代↓三疊紀(jì)侏羅紀(jì)白堊紀(jì)↓早、中、晚侏羅世↓阿林期巴柔期

…5個(gè)層次4個(gè)階段前寒武紀(jì)太古界——華北（片巖、片麻巖）元古界——華北及長江流域（沉積－砂巖灰?guī)r白云巖等）古生界——海相沉積－灰?guī)r白云巖碎屑巖中生界——我國大部分為陸地新生界——第三系主為陸相紅色碎屑巖我國地史概況3.2.3我國地史概況3.3巖層產(chǎn)狀3.3.1巖層產(chǎn)狀要素巖層：巖層是指由兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的、同一巖性組成的層狀巖石。巖層在空間的展布狀態(tài)?產(chǎn)狀三要素3.3.1巖層產(chǎn)狀要素二維碼動(dòng)畫P38N(0°)(360°)E(90°)W(270°)S(180°)330°(N30°W)走向240°150°走向傾向3.3.1巖層產(chǎn)狀要素真傾角視傾角？3.3.1巖層產(chǎn)狀要素3.3.2巖層產(chǎn)狀的測定及表示方法地質(zhì)羅盤及其使用方法視頻（8分鐘）3.3.2巖層產(chǎn)狀要素的測定及表示方法智能移動(dòng)設(shè)備法：一種基于智能移動(dòng)設(shè)備的巖層產(chǎn)狀測量方法(詳見發(fā)明專利書)水平構(gòu)造的地貌景觀（階梯狀陡崖）水平構(gòu)造：水平巖層指的是巖層平行水平面或大致平行水平面的巖層，即巖層和水平面之間的夾角為0或接近0(<5度)。3.4水平構(gòu)造——水平巖層(1)地質(zhì)界線(巖層分界面和地表面的交線)和地形等高線平行或重合，隨等高線的彎曲而彎曲。(2)在巖層沒有發(fā)生倒轉(zhuǎn)的情況下，新巖層位于老巖層之上，新巖層出露的位置也比老巖層要高。(3)水平巖層的分布和出露形態(tài)受地形的控制。特點(diǎn)：3.5單斜構(gòu)造傾斜巖層（單斜構(gòu)造）：巖層層面與水平面之間有一定夾角。巖層的產(chǎn)狀是指巖層在地殼中產(chǎn)出的空間狀態(tài)。即巖層面在三維空間的延伸方位及其傾斜程度。歸納起來，可將巖層按產(chǎn)出狀態(tài)分為水平、傾斜和直立三類。如何測量和表示呢？3.5單斜構(gòu)造傾斜巖層（單斜構(gòu)造）：巖層層面與水平面之間有一定夾角。由于地表面一般為起伏不平的曲面，傾斜巖層露頭線也就變成了與等高線相交的曲線。當(dāng)其穿過溝谷或山脊時(shí)，露頭線均呈“V”字形態(tài)。根據(jù)巖層傾向與地面坡向的結(jié)合情況，“V”字形會(huì)有不同的表現(xiàn)。巖層分界線在地表的出露線稱為露頭線。任一地質(zhì)界面與天然地面的交線。在地質(zhì)平面圖上的形狀取決于地質(zhì)界面的產(chǎn)狀與地形的關(guān)系3.5.1巖層傾向與地面坡向的關(guān)系巖層分界線在地表的出露線稱為露頭線。任一地質(zhì)界面與天然地面的交線。在地質(zhì)平面圖上的形狀取決于地質(zhì)界面的產(chǎn)狀與地形的關(guān)系3.5.1巖層傾向與地面坡向的關(guān)系表現(xiàn)一：“相反-相同”——即：當(dāng)巖層傾向與地面坡向相反時(shí)，露頭線與地形等高線呈相同方向彎曲，且露頭線的彎曲度比等高線的彎曲度小?！癡”字形露頭線的尖端在溝谷處指向上游，在山脊處指向下坡3.5.1巖層傾向與地面坡向的關(guān)系表現(xiàn)二：“相同>相反”——即：當(dāng)巖層傾向與地面坡向相同，且?guī)r層傾角大于地形坡角時(shí)，露頭線與地形等高線呈相反方向彎曲。“V”字形露頭線的尖端在溝谷處指向下游，在山脊處指向上坡。3.5.1巖層傾向與地面坡向的關(guān)系表現(xiàn)三：“相同<相同”——即：當(dāng)巖層傾向與地面坡向相同，且?guī)r層傾角小于地形坡角時(shí)，露頭線與地形等高線呈相同方向彎曲，且露頭線的彎曲度大于等高線的彎曲度?！癡”字形露頭線的尖端在溝谷處指向上游，在山脊處指向下坡。3.5.1巖層傾向與地面坡向的關(guān)系根據(jù)“V”字形法則，閱讀地質(zhì)圖時(shí)則可反演推斷巖層空間展布與地面斜坡的組合關(guān)系（巖層傾向與地面坡向關(guān)系）“彎反則相同”“彎同曲大也相同”“彎同曲小則不同”K及T巖層分界面的露頭線與地形等高線呈相同方向彎曲，且露頭線的彎曲度小于等高線的彎曲度，根據(jù)“彎同曲小則不同”，則可以推斷巖層傾向與地面坡向相反。3.5.1巖層傾向與地面坡向的關(guān)系露頭形態(tài)傾斜巖層的傾角愈小，其露頭形態(tài)受地形起伏的影響愈大露頭寬度巖層露頭的寬度主要受巖層厚度、巖層面與地面間夾角大小以及地面陡緩三方面因素控制。厚度

傾斜巖層的厚度，包括了真厚度、鉛直厚度和視厚度三種。3.5.2傾向巖層在地質(zhì)圖上的表現(xiàn)3.6褶皺構(gòu)造及其對工程的影響褶皺構(gòu)造：組成地殼的巖層，受構(gòu)造應(yīng)力的強(qiáng)烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造。3.6.1褶曲要素核部翼部軸面軸線樞紐脊線

槽線褶曲要素3.6.2褶皺的類型褶曲：褶皺構(gòu)造中任何一個(gè)單獨(dú)的彎曲褶曲背斜：巖層彎曲向上凸出，核部老，兩翼新。向斜：巖層彎曲向下凹陷，核部新，兩翼老。向斜、背斜3.6.2褶曲的類型(1)按軸面產(chǎn)狀分直立褶曲（a）傾斜褶曲（b）倒轉(zhuǎn)褶曲（c）平臥褶曲（d）翻卷褶曲（e）（2）樞紐產(chǎn)狀分類水平褶皺傾伏褶皺水平褶皺傾伏褶皺以樞紐是否近似水平判斷3.6.2褶曲的類型（3）褶曲平面形態(tài)分類褶曲長寬比判斷線狀褶曲短軸褶曲穹隆與構(gòu)造盆地線狀褶曲短軸褶曲b圖右側(cè)3.6.2褶曲的類型3.6.3褶皺的野外識(shí)別褶皺的野外識(shí)別步驟：判斷有無褶皺存在：重復(fù)出現(xiàn)對稱分布；確定褶皺的基本類型：背斜：核部老，兩翼新；反之；確定褶皺的形態(tài)分類：褶皺的形態(tài)特征。3.6.3褶皺的野外識(shí)別3.6.4褶皺的工程評價(jià)巖層破碎產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問題和向斜核部地下水的問題褶皺核部的不良工程條件褶皺翼部的工程地質(zhì)評價(jià)3.6.4褶皺的工程評價(jià)褶皺翼部的工程地質(zhì)評價(jià)單斜構(gòu)造中傾斜巖層引起的順層滑坡問題巖層產(chǎn)狀與坡向的關(guān)系(1)反向坡（逆向坡）(2)順向坡傾角小于坡角傾角大于坡角穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定3.6.4褶皺的工程評價(jià)褶曲不同部位對工程的影響3.6.4褶皺的工程評價(jià)隧道垂直穿過褶皺地層走向時(shí)3.6.4褶皺的工程評價(jià)隧道3.6.4褶皺的工程評價(jià)473.6.4褶皺的工程評價(jià)3.7斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造巖石受構(gòu)造應(yīng)力作用超過其強(qiáng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生裂縫或錯(cuò)斷，巖石的連續(xù)完整性遭到破壞而形成的各種大小不一的斷裂基本類型：按其規(guī)模及斷裂面兩側(cè)的相對位移節(jié)理（裂隙）斷層裂隙斷層裂隙：巖層受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造裂隙的類型（1）按成因分類構(gòu)造裂隙（受地殼運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造應(yīng)力作用形成的）非構(gòu)造裂隙（原生節(jié)理、風(fēng)化、崩塌滑坡，邊坡卸荷裂隙、人工）構(gòu)造裂隙延伸范圍大，空間分布具有一定規(guī)律性，成群出現(xiàn)非構(gòu)造裂隙范圍小，延伸不遠(yuǎn)，深度小，無方向性。3.7.1節(jié)理（裂隙）特點(diǎn)：（2）按形成時(shí)應(yīng)力類型分類張裂隙剪（扭）裂隙雁列張節(jié)理3.7.1節(jié)理（裂隙）（2）按形成時(shí)應(yīng)力類型分類張裂隙剪（扭）裂隙（3）按裂隙面與所在巖層產(chǎn)狀要素的關(guān)系分類走向裂隙(a)傾向裂隙(b)斜向裂隙(c)順層裂隙(d)雁列張節(jié)理3.7.1節(jié)理（裂隙）3.7.1.1裂隙對工程的影響裂隙對工程的影響如下：裂隙破壞了巖石的完整性，給風(fēng)化作用創(chuàng)造了有利條件，促進(jìn)巖石風(fēng)化速度。裂隙降低了巖石強(qiáng)度、地基承載力、穩(wěn)定性。裂隙的存在有利于挖方采石，但影響爆破作業(yè)的效果。裂隙是地下水良好的通道，它增強(qiáng)了巖體的透水性，加快可溶巖的溶蝕，會(huì)在施工中造成涌水。裂隙發(fā)育的巖層是良好的供水水源點(diǎn)。裂隙（節(jié)理）組合形成危巖實(shí)例：3.7.1.1裂隙對工程的影響裂隙（節(jié)理）不利組合造成邊坡楔體破壞3.7.1.1裂隙對工程的影響建筑地基中的大裂隙需要先處理3.7.1.1裂隙對工程的影響3.7.1.2裂隙的調(diào)查﹑統(tǒng)計(jì)和表示方法工程地質(zhì)勘察應(yīng)對節(jié)理進(jìn)行調(diào)查，應(yīng)包括以下內(nèi)容:節(jié)理的成因類型、力學(xué)性質(zhì)。節(jié)理的組數(shù)、密度。節(jié)理的張開度、長度和節(jié)理面壁的粗糙度。節(jié)理的充填物質(zhì)及厚度、含水情況。節(jié)理發(fā)育程度分級。裂隙統(tǒng)計(jì)：裂隙玫瑰圖（裂隙走向編制或者裂隙傾向編制）裂隙玫瑰圖（a）裂隙走向玫瑰圖；（b）裂隙傾向玫瑰圖裂隙發(fā)育方向的評價(jià)：找出裂隙發(fā)育的主要方向；裂隙發(fā)育程度的評價(jià)：定量指標(biāo)主要是裂隙間距、裂隙密度、裂隙率及完整系數(shù)等；裂隙性質(zhì)的評價(jià)：性質(zhì)包括裂隙的延伸長度、貫通情況、裂隙面的粗糙程度、力學(xué)性質(zhì)、充填情況等。3.7.1.3裂隙的工程地質(zhì)評價(jià)巖層中裂隙，有利開挖，但巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都有不利的影響。斷層：巖層受力斷裂后，兩側(cè)巖塊發(fā)生了顯著位移的斷裂構(gòu)造。3.7.2斷層3.7.2.1斷層要素59斷層要素?cái)鄬用妫簝蓚?cè)巖塊發(fā)生相對位移的斷裂面斷層盤：斷層面兩側(cè)發(fā)生相對位移的巖塊斷距：斷層兩盤沿?cái)鄬用嫦鄬σ苿?dòng)的距離當(dāng)斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面上部的斷盤稱為上盤，位于斷層面下部的斷盤稱為下盤603.7.2.1斷層要素3.7.2.2斷層的類型（1）按斷層兩盤的相對位移來分類（基本類型）下盤與“下降盤”正斷層（a）逆斷層（b）平移斷層（c）(2)斷層的組合類型階梯狀斷層階梯狀斷層：是由若干條產(chǎn)狀大致相同的正斷層平行排列而成。地塹與地壘：是由走向大致相同、傾向相反、性質(zhì)相同的兩條或數(shù)條斷層組成。疊瓦式斷層：是由一系列產(chǎn)狀大致相同平行排列的逆斷層的組合形成。3.7.2.2斷層的類型疊瓦式斷層地壘地塹3.7.2.2斷層的類型臺(tái)中地區(qū)疊瓦式斷層帶3.7.2.2斷層的類型(3)按斷層活動(dòng)發(fā)生的時(shí)代分類老斷層：是指侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)（燕山期）及其更老時(shí)代產(chǎn)生的而近期無明顯活動(dòng)的斷層。新斷層：新生代（喜山期）形成的，它是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物?；顢鄬樱菏侵赣绊懙饺率溃≦4）的斷層，又稱為活動(dòng)斷裂。即指現(xiàn)在正在活動(dòng)或在最近地質(zhì)時(shí)期發(fā)生過活動(dòng)的斷層?；顢鄬訉こ探ㄔO(shè)地區(qū)穩(wěn)定性影響大，因此它是區(qū)域穩(wěn)定性評價(jià)的核心問題。3.7.2.2斷層的類型3.7.2.3斷層存在的標(biāo)志（斷層的野外識(shí)別）(1)地貌特征斷層斷層的存在常?？刂坪陀绊懰档陌l(fā)育，河谷常沿?cái)鄬訋Оl(fā)育或突然轉(zhuǎn)向。串珠狀分布的湖泊、洼地和帶狀分布的泉點(diǎn)等往往也是斷層存在的標(biāo)志。斷層三角面3.7.2.3斷層存在的標(biāo)志（斷層的野外識(shí)別）(2)構(gòu)造線和地質(zhì)體的不連續(xù)任何線狀或面狀的地質(zhì)體，在平面或剖面上的突然中斷、錯(cuò)開等不連續(xù)現(xiàn)像是判斷斷層存在的—個(gè)重要標(biāo)志。3.7.2.3斷層存在的標(biāo)志（斷層的野外識(shí)別）(3)地層的重復(fù)與缺失斷層存在時(shí)地層產(chǎn)狀的異?，F(xiàn)象3.7.2.3斷層存在的標(biāo)志（斷層的野外識(shí)別）(4)斷層面(帶)的構(gòu)造特征斷層面(帶)的構(gòu)造特征（a）牽引構(gòu)造（b）斷層角礫（c）斷層擦痕由于斷層面兩側(cè)巖塊的相互滑動(dòng)和摩擦，在斷層面上及其附近留下的各種證據(jù)。3.7.2.3斷層存在的標(biāo)志（斷層的野外識(shí)別）3.7.2.4斷層的工程地質(zhì)評價(jià)破壞巖體完整性，加速風(fēng)化作用、地下水的活動(dòng)及巖溶發(fā)育。降低地基巖體強(qiáng)度造成地基及場地穩(wěn)定性問題地基變形影響施工中的問題坍塌和涌水?dāng)鄬拥卣?.8地質(zhì)圖的閱讀是將自然界的各種地質(zhì)現(xiàn)象，如地層、地質(zhì)構(gòu)造等，用規(guī)定的符號，按一定的比例縮小并投影繪制在平面上的一種圖件。表示地殼表層巖相、巖性、地層年代、地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)分布等的地圖的總稱。包括平面圖，剖面圖和綜合地層柱狀圖，并標(biāo)明圖名、比例、圖例和接圖等。3.8.1地質(zhì)圖地質(zhì)圖符號是被用來表示地層的巖性、地質(zhì)年代和地質(zhì)構(gòu)造等情況所規(guī)定的特定的符號。地層年代符號巖石符號地質(zhì)構(gòu)造符號地質(zhì)圖符號常見各種地質(zhì)構(gòu)造的表示方法30°30°30°3.8.2地質(zhì)圖的符號3.8.3閱讀地質(zhì)圖3.8.3.1不同產(chǎn)狀巖層在地質(zhì)圖上的特征水平巖層:與地形等高線平行或者重合。在地勢高處出露新巖層，在地勢低處出露老巖層。直立巖層:與地面交線位于同一水平面上，在水平面上的投影時(shí)一條直線。傾斜巖層:主要