地质构造与岩体结构

第二章第二章第二章第二章地质构造与岩体结构地质构造与岩体结构地质构造与岩体结构地质构造与岩体结构 第一节第一节第一节第一节 褶皱构造褶皱构造褶皱构造褶皱构造 l一、一、地质构造的概念地质构造的概念l众众所所周周知知，世世间间万万事事万万物物都都在在不不停停地地运运动动、变变化化和和开开展展之之中中，地地壳壳也也是是如如此此。今今日日我我们们所所见见到到的的地地壳壳，它它的的物物质质成成分分、地地表表形形态态、岩岩层层产产状状及及形形态态，都都是是自自地地球球诞诞生生以以来来地地壳壳不不断断运运动动的的结结果果。而而且今后它们还将继续变化、开展下去。且今后它们还将继续变化、开展下去。l地地壳壳运运动动主主要要有有两两种种根根本本类类型型，一一种种是是水水平平运运动动，即即地地壳壳运运动动时时所所产产生生的的作作用用力力是是沿沿地地面面水水平平方方向向发发生生的的，这这种种运运动动使使岩岩层层遭遭受受到到巨巨大大的的水水平平挤挤压压，并并最最终终产产生生一一系系列列复复杂杂的的地地质质构构造造型型式式，如如一一些些大大型型复复杂杂的的褶褶皱皱构构造造和和巨巨大大的的逆逆掩掩断断层层、平平移移断断层层等等；另另一一种种是是地地壳壳的的垂垂直直运运动动，即即作作用用力力的的方方向向与与地地表表垂垂直直，它它引引起起地地壳壳局局部部地地区区的的上上升升或或下下降降，不不断断改改变变着着海海陆陆轮轮廓廓，并并伴伴随随有有岩岩层层的的倾倾斜斜、弯弯曲曲和和断断裂裂的的发发生生。关关于于地地壳壳运运动动的的起起因因及及主主要要运运动动形形式式等等问问题题，至至今今仍仍有有种种种种不不同同的的学学术术观观点点和和争争论论。李李四四光光教教授授认认为为引引起起地地壳壳运运动动的的主主要要原原因因是是地地球球自自转转角角速速度度的的变变化化，并并据据此此判判定定，就就大大范范围围看看，地地壳壳的的水水平平运运动动是是地地壳壳运运动动的的主主要要形形式式，垂垂直直运运动动那么是伴生的，与水平运动有着密切的联系。那么是伴生的，与水平运动有着密切的联系。l 根据地壳运动的速度和剧烈程度，人们把地球运动分为两种类型：一种是不易被人们所觉察的长期、缓慢的运动；另一种是容易被人们看到或感觉到的迅速、剧烈的运动。前者如造山运动；后者如，火山活动和地震等，这些运动的发生速度迅速而剧烈，能在很短的时间里明显破坏和改变该地区的地壳，甚至形成新的物质成分和新的地质构造，并立刻为人们所感知。但从整个地球来看，这种地壳运动的影响是很局限切忌有限的。而长期、缓慢的地壳运动那么影响范围广阔的地壳。例如，号称“世界屋脊的喜马拉雅山区，是现代地球上海拔最高的地区。可是，有足够的证据证明，在约5000万年以前这里却是一片汪洋大海。经现代科学技术方法测定，直到目前，整个喜马拉雅山区仍以每年约23mm的速度上升。可见，这种长期、缓慢、影响范围广阔的地壳运动，虽然不易直接为人们所觉察，但在漫长的地质历史开展过程中却对地壳进行着“沧海桑田的巨大改造，从而成为地壳运动的主要内容。l 虽然地壳时时刻刻都在运动着，但是在地壳的不同地区或不同时期中，地壳运动的形式、速度和剧烈程度却是相对不同的。从同一时期的不同地区来看，某个地区地壳在上升，而另一个地区地壳那么在下降。某一地区进行着长期、缓慢、范围广阔的地壳运动；而另一局部地区可能那么发生着迅速、剧烈的地壳运动。从同一地区的不同时期看，该地区在一段时间里发生地壳剧烈运动，其后一段时间可能转为缓慢运动；再过一段时间又可能转为相对稳定的时期。整个地壳的开展过程也是如此。l 从距今7000万年起直到今天这一段时间，包括了地质历史上的“第三纪和“第四纪这两个距今最近的地质时期。我们一般将第三纪以前的地壳运动称为古代地壳运动(或古代构造运动)。而把第三纪中、晚期以来直到今天仍在进行的地壳运动称为现代构造运动或新构造运动。现代世界上正在活动的火山和地震，特别是近期的地壳升降及断裂运动等都是新构造运动的具体表现方式。l 地质构造是地壳在其漫长的开展历史过程中遭受构造运动作用后，所形成的地层形态如地壳中岩层或岩体的位置、产状及相互关系等，或者说地质构造是构造运动在岩石圈中留下的形迹作者根据个人在塔克拉玛干沙漠观察其地貌特点后认为，有些地质构造也许是在外力地质作用下形成的，例如古沙漠地貌如果能变质成岩，其岩层一定是弯曲的，一定具备褶皱构造的所有特点。l二、地质构造的类型l虽然在地壳运动作用下，地层形态极其复杂多变，但地质构造可被划归为三种根本类型，一类是褶皱构造，另一类是断裂构造，第三种是单斜构造。l三、褶皱构造l原来呈水平或近水平状态的岩层，在受到地壳运动所产生的强大水平力的挤压后产生柔性弯曲但未失去其连续性，这种弯曲的地层形态被称为褶皱构造。图图图图2-12-1褶皱构造褶皱构造褶皱构造褶皱构造 图图图图2-2a 2-2a 2-2a 2-2a 褶皱构造的形成褶皱构造的形成褶皱构造的形成褶皱构造的形成 图图图图2-2b 2-2b 2-2b 2-2b 褶曲的两种根本形态褶曲的两种根本形态褶曲的两种根本形态褶曲的两种根本形态 l1褶曲l褶皱构造中岩石的每一个弯曲一个完整的波形都称为一个褶曲。图图图图2-32-3褶皱要素示意图褶皱要素示意图褶皱要素示意图褶皱要素示意图水平面；水平面；轴面；轴面；OCOC轴线；轴线；a a中的中的ABAB及及b b中的中的ACAC脊线脊线 l2褶曲的特征l按照一个褶曲中岩石弯曲的朝向，褶曲被分为两种根本形态：向斜和背斜。两翼岩层向上弯曲的褶曲被称为一个向斜；两翼岩层向下弯曲的褶曲被称为一个背斜。褶曲的中心局部被称为核部或轴部；大体把褶曲平分的理想面称轴面；轴面与水平面的交线称轴线；从褶曲的横断面上看，岩层面上弯曲最大的一点称脊；同一岩层面上所有弯曲最大的点的连线称为褶曲的脊线。l3褶曲的分类l根据褶曲在横剖面上的形态或轴面的位置，可将褶曲主要划分为对称褶曲、不对称褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲，此外还有扇形褶曲和卷曲褶曲。根据褶曲在纵剖面上的形态或脊线的形态，可将褶曲划分为水平褶曲；倾伏褶曲；短轴褶曲；穹窿和构造盆地。根据褶曲的组合形态，又可将褶曲划分为：全型褶曲复背斜、复向斜；断续型褶曲和过渡型褶曲中间型褶曲。l1对称褶曲：两翼岩层倾向相反，倾角相等或接近相等，对称褶曲也称为直立褶曲。l2不对称褶曲：两翼岩层倾向相反，倾角不相等。l3倒转褶曲：两翼岩层向同一方向倾斜，一翼正常，一翼倒转。l4平卧褶曲：褶曲的轴面近水平，两翼岩层产状平缓。l5水平褶曲：褶曲的脊线近水平。l6倾伏褶曲：褶曲的脊线沿一定方向向上或向下倾伏。l7穹窿和构造盆地：同层岩层向四面下倾的称穹窿；同层岩层向四面翘起的称构造盆地。图图图图2-4 2-4 2-4 2-4 褶曲在横剖面上的形态褶曲在横剖面上的形态褶曲在横剖面上的形态褶曲在横剖面上的形态图图图图2-5 2-5 2-5 2-5 褶曲在纵剖面上的形态倾伏和水平褶曲褶曲在纵剖面上的形态倾伏和水平褶曲褶曲在纵剖面上的形态倾伏和水平褶曲褶曲在纵剖面上的形态倾伏和水平褶曲图图图图2-6 2-6 2-6 2-6 短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地 图图图图2-7 2-7 2-7 2-7 全型褶曲全型褶曲全型褶曲全型褶曲 l8短轴褶曲：短轴褶曲是介于穹隆、构造盆地和一般褶曲之间的一种褶曲，其脊线从最高点向两端显著下沉或上翘。l9全型褶曲：褶曲发育不间断，背、向斜相间排列，紧密相连。其中由许多褶皱组成的巨大背斜称为复背斜，由许多褶皱组成的巨大向斜称为复向斜。l10断续褶曲：是地壳运动相对稳定地区的典型褶曲类型，常见的是背斜孤立的隆起于水平岩层之中。最常见的构造形态是穹窿和构造盆地。l11过渡型褶曲：介于全型和断续褶曲之间的褶曲。图图图图2-8 2-8 2-8 2-8 构造河谷或冲沟的形成构造河谷或冲沟的形成构造河谷或冲沟的形成构造河谷或冲沟的形成 l四、褶皱构造对工程建设的影响l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，危及工程平安。例如绪论中介绍的台湾基隆河畔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。l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。图图图图2-9 2-9 2-9 2-9 褶皱构造对地下洞室稳定性的影响褶皱构造对地下洞室稳定性的影响褶皱构造对地下洞室稳定性的影响褶皱构造对地下洞室稳定性的影响 l背、向斜的核部往往构造应力很大，在工程中一旦遇到，应加强应力和变形测试，减少构造应力对工程的危害。l采矿巷道及地下隧道宜布置在背斜的核部，而尽量防止布置在向斜的轴部。因为布置在背斜的核部的巷道或其它地下洞室能有效利用顶板岩体的自然成拱作用，增加洞室的稳定性。而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室，一旦两帮岩石下滑，造成顶部岩石冒落事故，洞室顶部将很难进行进一步维护。第二节第二节第二节第二节 倾斜构造倾斜构造倾斜构造倾斜构造 l有的工程地质学教程或著作将地质构造划分为两种根本形式：褶皱构造和断裂构造，但也有很多的将地质构造划分为三种形式：褶皱构造、倾斜构造和断裂构造。笔者比较倾向于后一种划分结果。l一、倾斜构造l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，那么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。因此笔者认为，广义的倾斜构造应包括上述所有三种情况。图图图图2-10 2-10 2-10 2-10 单单单单斜岩斜岩斜岩斜岩层层层层在各剖面及水平切面上的表在各剖面及水平切面上的表在各剖面及水平切面上的表在各剖面及水平切面上的表现现现现图图图图2-11 2-11 2-11 2-11 水平、直立、倾斜岩层在地形地质图上的表现水平、直立、倾斜岩层在地形地质图上的表现水平、直立、倾斜岩层在地形地质图上的表现水平、直立、倾斜岩层在地形地质图上的表现 l岩层面与水平面的交角小于2030o时被称为缓倾斜岩层；交角在6070o以上时称为陡立岩层，介于缓倾斜岩层和陡立岩层之间的称为陡倾岩层，交角近于或等于90o时，成为直立岩层。如果在一定的地质区域内，一系列岩层的倾斜方向及倾斜角度都根本一致，那么称其为单斜构造。，但在有的行业中，对倾斜岩层却有自己特有的命名方法，例如，在采矿行业中，交角大于45o的煤层被称为急倾斜煤层。l二、倾斜岩层的产状二、倾斜岩层的产状l倾倾斜斜岩岩层层的的产产状状要要素素一一般般是是指指倾倾斜斜岩岩层层的的走走向向、倾倾向向和和倾倾角角，在在采采矿矿工工程程中中还还应应包包括括岩岩层层的的厚厚度度真真厚厚度度和和伪伪厚厚度度之之间间关关系系是是，式式中中为为岩层倾角。岩层倾角。l1走向走向l倾倾斜斜岩岩层层层层面面与与水水平平面面的的相相交交线线被被称称为为倾倾斜斜岩岩层层的的走走向向线线，走走向向线线的的方方向称为岩层的走向。向称为岩层的走向。l2倾向倾向l与与走走向向线线垂垂直直，沿沿岩岩层层倾倾斜斜面面向向下下所所引引的的直直线线称称为为倾倾向向线线，也也称称最最大大倾倾斜线；倾向线在水平面上的投影所指的方向称为倾斜岩层的倾向。斜线；倾向线在水平面上的投影所指的方向称为倾斜岩层的倾向。图图图图2-12 2-12 2-12 2-12 岩层产状要素示意图岩层产状要素示意图岩层产状要素示意图岩层产状要素示意图 l3倾角l倾向线与其水平面上的投影线之间的夹角称为倾斜岩层的倾角。l4倾斜岩层产状的测量方法l倾斜岩层的产状在野外是用地质罗盘仪来测量的。l1测走向：将罗盘仪的长边(平行南北刻度线的仪器外壳的边缘)紧靠岩层层面，调整罗盘位置使水准气泡居中，待磁针静止，读指北针或指南针所指的方位角度数，就是走向的方位。l2测倾向：将罗盘仪的短边(如用刻度盘南端)紧靠岩层层面，罗盘北端那么指向岩层倾斜方向，调整罗盘位置使水准气泡居中，待磁针静止，读指北针所指的方位角度数，就是所测之倾向方位。l3测倾角：将罗盘仪竖放在层面上，使其长边与走向线垂直，然后拨动盘底旋扭，待测角水泡居中，倾角指示器所指的度数即为岩层的倾角。l5倾斜岩层产状的表示方法l倾斜岩层产状的表示方法有两种，一种是在地形地质图上的表示方法，另一种是文字表示方法。在地形地质图上岩层的走向用“表示，倾向用“表示，倾角以角度形式写在“一侧或下方。文字表示方法是走向在前，倾向在走向之后，最后为岩层倾角。如图2-14所示，设某倾斜岩层的走向线为a-a，其走向为北偏东在地质学上，规定走向的标记自北开始，表示为NE；由于倾向的方位和走向垂直，其倾向自然为南偏东也可以是北偏西，其偏角可由走向偏角计算得来，所以倾向方位必须标明，而偏角不用标明；如果我们也知其倾角本例假定为，那么该倾斜岩石的产状最终表示为：NESE。图图图图2-13 2-13 2-13 2-13 用用用用圆圆圆圆形地形地形地形地质罗盘测倾质罗盘测倾质罗盘测倾质罗盘测倾斜岩斜岩斜岩斜岩层产层产层产层产状要素示意状要素示意状要素示意状要素示意图图图图 图图图图2-14 2-14 2-14 2-14 岩层产状的表示法岩层产状的表示法岩层产状的表示法岩层产状的表示法 l图2-12所示的另一倾斜岩层的走向线为b-b，走向为NW，倾向为SW，假设其倾角为，那么该倾斜岩层产状可表示为NWSW。第三节第三节第三节第三节 节理、劈理和片理节理、劈理和片理节理、劈理和片理节理、劈理和片理l一、断裂构造一、断裂构造l岩岩层层受受构构造造应应力力作作用用发发生生断断裂裂，使使原原有有的的连连续续、完完整整性性遭遭受受破破坏坏而而形形成成的的地地层层形形态态被被称称为为断断裂裂构构造造。按按断断裂裂面面两两侧侧岩岩层层的的位位移移情情况况，断断裂裂构造可分为节理和断层。构造可分为节理和断层。l二、狭义的节理二、狭义的节理构造裂隙构造裂隙l岩岩层层受受构构造造应应力力作作用用发发生生断断裂裂，沿沿断断裂裂面面两两侧侧的的岩岩层层未未发发生生移移动动或或仅仅发发生生了了微微小小的的错错动动的的断断裂裂构构造造称称构构造造裂裂隙隙或或构构造造节节理理，有有时时简简称称节节理理。按形成节理的作用力特征可将节理分为以下按形成节理的作用力特征可将节理分为以下3种：种：l1剪节理剪节理l因因地地壳壳运运动动引引起起的的剪剪应应力力作作用用而而形形成成的的断断裂裂构构造造称称为为剪剪节节理理，其其特特点点是是裂裂缝缝平平直直、延延伸伸方方向向稳稳定定、裂裂隙隙面面平平整整光光滑滑；通通常常切切穿穿岩岩石石中中的的颗颗粒；有两组同时出现，相交呈粒；有两组同时出现，相交呈“X形；多为闭合性节理。形；多为闭合性节理。l2张节理张节理l岩岩层层在在地地壳壳运运动动过过程程中中受受张张拉拉应应力力作作用用产产生生的的节节理理称称张张节节理理，张张节节理理在在褶褶皱皱构构造造的的核核部部最最为为发发育育，其其特特点点是是裂裂口口稍稍长长，断断裂裂面面粗粗糙糙不不平平，面上无擦痕，裂面常绕过颗粒并很快在岩石中尖灭。面上无擦痕，裂面常绕过颗粒并很快在岩石中尖灭。l3压性节理压性节理l压压性性节节理理是是岩岩层层受受到到强强大大的的挤挤压压作作用用时时所所形形成成的的节节理理，节节理理面面与与最最大大主应力方向垂直，呈紧闭状态并密集成群分布。主应力方向垂直，呈紧闭状态并密集成群分布。l三、广义节理三、广义节理l除除构构造造裂裂隙隙以以外外，岩岩体体的的原原生生裂裂隙隙和和风风化化裂裂隙隙以以及及其其它它次次生生裂裂隙隙也也常常被被混混为为节节理理或或曰曰非非构构造造节节理理，这这些些裂裂隙隙主主要要有有：岩岩浆浆岩岩中中的的冷冷凝凝裂裂隙隙、沉沉积积岩岩中中的的干干缩缩裂裂隙隙和和层层理理、风风化化裂裂隙隙、卸卸荷荷裂裂隙隙、工工程程震震动动等等作作用用引引起起的的裂裂隙隙等等等等。因因此此广广义义节节理理的的含含义义即即包包括括了了一一般般意意义义上上的的节节理理构构造造节节理理，又又包包含含了了岩岩体体中中的的原原生生和和次次生生裂裂隙隙非非构构造节理。造节理。l四、劈理和片理四、劈理和片理l1劈理劈理l岩岩体体在在构构造造应应力力作作用用下下形形成成的的沿沿一一定定方方向向大大致致相相互互平平行行的的密密集集型型细细微微裂裂面面称称为为劈劈理理沿沿该该面面岩岩石石常常能能被被劈劈成成薄薄板板。劈劈理理主主要要发发育育在在变变质质岩岩中中，也也能能在在构构造造应应力力比比较较强强烈烈的的其其它它岩岩层层中中存存在在。一一般般情情况况下下劈劈理理不不会会破破坏坏岩岩体体的的完完整整性性。劈劈理理又又可可细细分分为为破破劈劈理理、流流劈劈理理和和滑劈理。滑劈理。l2片理片理l强强烈烈的的变变质质作作用用使使矿矿物物压压扁扁、拉拉长长并并定定向向排排列列，重重新新结结晶晶，由由此此形形成成的的相相互互平平行行，密密集集排排列列的的薄薄片片状状构构造造形形迹迹称称为为片片理理。片片理理是是变变质质岩中特有的构造现象。片理属于流劈理的范畴。岩中特有的构造现象。片理属于流劈理的范畴。l五、五、节理、劈理、片理的工程地质评价节理、劈理、片理的工程地质评价l1裂隙破坏了岩体的完整性，使岩体的稳定性降低；裂隙破坏了岩体的完整性，使岩体的稳定性降低；l2裂裂隙隙为为大大气气和和水水进进入入岩岩体体内内部部提提供供了了通通途途，加加速速了了岩岩石石的的风化和破坏；风化和破坏；l3裂隙会降低岩石的承载能力；裂隙会降低岩石的承载能力；l4裂裂隙隙常常能能造造成成边边坡坡的的坍坍塌塌和和滑滑动动，也也能能造造成成地地下下洞洞室室围围岩岩的冒落；的冒落；l5在挖方或采石中，裂隙的存在可以提高工作效率；在挖方或采石中，裂隙的存在可以提高工作效率；l6裂隙发育的岩体中可以找到地下水作为供水水源。裂隙发育的岩体中可以找到地下水作为供水水源。第四节第四节第四节第四节 断层断层断层断层l一、断层的定义一、断层的定义l岩层受构造应力作用发生断裂，沿断裂面两侧岩层发生了移动或明显错位的断裂构造被称为断层。该断裂面称作断层面，其中位于断层面之上的岩体断块被称为断层的上盘，位于断层面以下的断块被称为断层的下盘。l断层所涉及的术语主要有：断层面，断层面走向、倾向、倾角，上盘、下盘，断层带多数的断层其断裂面附近的岩石被构造应力挤碎，形成具有一定宽度的带状碎裂岩石，亦称之为断层带，断距、错距、落差等。其中断层上下盘沿断层面发生相对位移的实际距离称为总断距；其在垂直方向上的相对位移称为垂直断距或落差；在水平方向上的相对位移称为水平断距或错距。l二、二、断层的主要类型断层的主要类型l主主要要断断层层类类型型有有正正断断层层上上盘盘相相对对下下降降，下下盘盘上上升升，逆逆断断层层上上盘盘相相对对上上升升，下下盘盘下下降降和和平平推推断断层层断断层层面面两两侧侧的的岩岩体体明明显显发发生生了了错错位位，但但几几乎乎没没有有落落差差。断断层层往往往往还还成成组组出出现现，造造成成叠叠瓦瓦状状构构造造、阶阶梯梯状状构构造造、地地堑堑、地地垒垒等等各各种种复复杂杂地地质质构构造造形形态。态。图图图图2-16 2-16 2-16 2-16 图图图图2-17 2-17 2-17 2-17 断层示意图断层示意图断层示意图断层示意图 l三、断层的工程地质评价三、断层的工程地质评价l1大大多多数数情情况况下下，断断层层面面两两侧侧一一定定宽宽度度范范围围内内的的岩岩石石破破碎碎，对对场地的稳定性影响极大；场地的稳定性影响极大；l2在在新新构构造造运运动动强强烈烈的的地地区区，有有的的断断层层可可能能有有活活动动性性，甚甚至至有有产生地震的可能性，这将对其附近的工程带来极大的事故隐患；产生地震的可能性，这将对其附近的工程带来极大的事故隐患；l3断断层层与与地地下下水水常常紧紧密密相相连连，给给地地下下工工程程造造成成事事故故隐隐患患河河南南平顶山二矿某井下巷道施工中遭遇的断层透水事故；平顶山二矿某井下巷道施工中遭遇的断层透水事故；l4断层是软弱结构面；断层是软弱结构面；l5断断层层上上、下下盘盘岩岩石石的的性性质质一一般般不不同同，跨跨越越其其间间的的建建筑筑物物可可能能因不均匀沉降而产生破坏；因不均匀沉降而产生破坏；l6断断层层的的存存在在对对采采矿矿工工程程会会往往往往会会造造成成极极大大困困难难，尤尤其其是是机机械械化化程程度度较较高高的的矿矿山山，因因地地质质构构造造的的存存在在造造成成的的工工作作面面搬搬迁迁既既浪浪费费时时间间、影响正常生产，又造成许多平安隐患。影响正常生产，又造成许多平安隐患。l因因此此，在在选选择择建建筑筑物物场场地地时时，最最好好避避开开断断层层地地带带。采采矿矿生生产产也也应应加加强强对断层影响的考虑。对断层影响的考虑。第五节第五节第五节第五节 岩层岩体的接触关系岩层岩体的接触关系岩层岩体的接触关系岩层岩体的接触关系l一、整合接触一、整合接触l在在地地壳壳下下降降比比较较稳稳定定的的地地区区，接接触触面面上上下下的的两两层层岩岩层层相相互互平平行行，接接触触面面产产状状致致密密，岩岩层层沉沉积积没没有有间间断断，这这种种岩岩层层接接触关系称为整合接触。触关系称为整合接触。l二、伪整合接触二、伪整合接触l在在地地壳壳下下降降不不稳稳定定的的地地区区，岩岩层层的的沉沉积积就就有有可可能能出出现现间间断断，当当岩岩层层的的沉沉积积不不连连续续缺缺少少某某个个时时期期的的地地层层沉沉积积或或存存在在一一个个古古风风化化剥剥蚀蚀面面，但但接接触触面面上上下下的的岩岩层层却却又又相相互互平平行行时时，这这种种岩岩层层接接触触关关系系称称为为伪伪整整合合接接触触或或假假整整合合接接触触，也也有有的的称为平行不整合接触。称为平行不整合接触。l三、不整合接触三、不整合接触l如如果果岩岩层层的的沉沉积积不不连连续续或或存存在在一一个个古古风风化化剥剥蚀蚀面面且且接接触触面面上上下下的的岩岩层层又又不不平平行行时时，其其接接触触关关系系称称为为不不整整合合接接触触或或角角度不整合接触。度不整合接触。图图图图2-19 2-19 2-19 2-19 岩浆岩与沉积岩的沉积接触关系岩浆岩与沉积岩的沉积接触关系岩浆岩与沉积岩的沉积接触关系岩浆岩与沉积岩的沉积接触关系11更早形成的岩浆岩；更早形成的岩浆岩；2 2古风化带；古风化带；3 3较晚形成的沉积地层较晚形成的沉积地层 l四、侵入接触四、侵入接触l侵侵入入岩岩浆浆岩岩与与周周围围其其它它岩岩体体之之间间的的接接触触关关系系称称为为侵侵入入接接触触，在在侵侵入入接接触触的的接接触触面面附附近近，岩岩石石常常发发生生变变质质作作用用。但但如如果果岩岩浆浆岩岩与与上上部部沉沉积积岩岩的的接接触触关关系系如如图图2-19所所示示，那那么么这这种种接接触触关关系系显显然属于沉积接触关系而非侵入接触关系。然属于沉积接触关系而非侵入接触关系。123第六节第六节第六节第六节 岩体的结构岩体的结构岩体的结构岩体的结构l一、岩体的概念一、岩体的概念l如如前前所所述述，岩岩石石是是由由矿矿物物或或岩岩屑屑在在地地质质作作用用下下按按一一定定规规律律聚聚集集而而形形成成的的自自然然体体，也也就就是是我我们们通通常常所所说说的的石石头头。而而岩岩体体是是指指一一定定工工程程范范围围内内的的自自然然地地质质体体。它它除除本本身身是是由由岩岩石石构构成成外外，还还包包含含了了地地应应力力及及各各种种地地质质作作用用于于长长期期地地质质历历史史时时期期中中在在岩岩石石中中所所形形成成的的各各种种构构造造痕痕迹迹整整合合、不不整整合合接接触触面面，褶褶皱皱，断层，层理、节理、劈理、片理以及其它隐微裂隙。断层，层理、节理、劈理、片理以及其它隐微裂隙。l二、岩体结构的根本要素二、岩体结构的根本要素l岩岩体体结结构构的的根根本本要要素素是是构构成成岩岩体体的的结结构构体体岩岩石石和和将将结结构构体体分分割割开开来来的的结结构构面面。其其中中结结构构体体是是被被各各种种构构造造形形迹迹和和裂裂隙隙分分割割而而成成的的岩岩石石块块体体；结结构构面面就就是是各各种种构构造造形形迹迹或或裂裂隙隙。结结构构面面的的存存在在是是岩岩体体不不同同于于岩岩石石概概念念的的根根本本原原因因，结结构构面面是是岩岩体体的的重重要要组组成成单单元元。岩岩体体力力学学性性质质的的好好坏坏在在大大多多数数情情况况下下都都取决于结构面的性质，而非岩石本身的性质。取决于结构面的性质，而非岩石本身的性质。l三、岩体结构面的类型三、岩体结构面的类型l1成岩结构面l成岩结构面也称原生结构面，它是岩石在成岩过程中形成的结构界面，如：岩浆岩的流层、流纹、冷却、缩胀裂隙及侵入接触面；沉积岩的层理层面、龟裂；变质岩的片理、板理等。l2构造结构面l构造结构面是指在不同性质的构造应力作用下所产生的各类剪性、张性、压性、扭性结构面。l3次生裂隙l次生裂隙主要有风化裂隙、冰冻裂隙、重力卸荷裂隙和震动裂隙等。l四、岩体的结构类型四、岩体的结构类型l岩体的主要结构类型如下：岩体的主要结构类型如下：l1整体结构巨型块状结构；整体结构巨型块状结构；l2块状结构；块状结构；l3镶嵌结构火成岩的侵入结构；镶嵌结构火成岩的侵入结构；l4层状结构；层状结构；l5碎裂结构微风化岩体；碎裂结构微风化岩体；l6层状碎裂结构；层状碎裂结构；l7散体结构强风化岩石；散体结构强风化岩石；l?岩岩土土工工程程勘勘察察标标准准?GB50021-2001在在岩岩体体的的结结构构类类型型划划分分中中取取掉掉了了镶镶嵌嵌结结构构，并并将将层层状状碎碎裂裂结结构构和和碎碎裂裂结结构一起归并为碎裂结构。构一起归并为碎裂结构。图图图图2-20 2-20 2-20 2-20 软弱面的产状对岩体强度的影响软弱面的产状对岩体强度的影响软弱面的产状对岩体强度的影响软弱面的产状对岩体强度的影响 l 岩体的破坏与软弱面的存在、软弱面的性质和产状有关。在图2-20所示的水平弱面1、垂直弱面2和倾斜弱面3三种弱面中，弱面1影响其抗拉强度；弱面2影响其抗劈裂能力；而弱面3影响其抗剪强度。绝大多数情况下岩体都是沿弱面发生破坏的。l思思考考题题ll2-1何谓地质构造？地质构造的类型有哪几类？何谓地质构造？地质构造的类型有哪几类？l2-2褶曲有几种根本形态？如何对褶曲进行分类、分类褶曲有几种根本形态？如何对褶曲进行分类、分类结果如何？结果如何？l2-3构造节理有哪几种？各有何特点？构造节理有哪几种？各有何特点？l2-4掌握岩体的结构特性、区分岩石和岩体的概念。掌握岩体的结构特性、区分岩石和岩体的概念。l2-5倾斜构造是如何产生的？倾斜构造是如何产生的？ll习习题题ll2-1简述褶皱构造、倾斜构造、断裂构造、褶曲、节理、简述褶皱构造、倾斜构造、断裂构造、褶曲、节理、劈理、片理和断层的概念。劈理、片理和断层的概念。l2-2简述倾斜岩层的产状和表示方法。简述倾斜岩层的产状和表示方法。l2-3简述褶皱构造及断裂构造对工程建设的影响。简述褶皱构造及断裂构造对工程建设的影响。l2-4岩体结构面的类型有哪些？岩体的结构类型哪些？岩体结构面的类型有哪些？岩体的结构类型哪些？岩体的接触关系有哪些？岩体的接触关系有哪些？