土木地质第2章课件

,*,第,2,章 地质构造及地质图,一、节理,节理：,存在于岩体中的裂缝，岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造，也称为节理。,节理按成因可分为：,构造节理,和,非构造节理,。,1,）构造节理：,岩体受地应力作用随岩体变形而产生的节理。按力学性质的不同，构造节理可分如下两种：,1,、节理的类型,第三节 断裂构造,1,一、节理,张性节理：,主要发育在背斜和向斜的轴部，节理张开较宽，断裂面粗糙，很少有擦痕，节理间距较大且分布不均，沿走向和倾向都延伸不远。,构造节理,扭（剪）性节理：,多呈平直闭合的节理，走向稳定，延伸较远，节理面光滑有擦痕。扭性节理常沿剪切面成群平行分布，或交叉成,“,X,”,形，将岩体切割成菱形块体。扭性节理常出现在褶曲的翼部和断层附近。,第三节 断裂构造,2,2,）非构造节理：,由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的节理。,主要包括：,原生节理,、,风化节理、卸荷节理等,。,一、节理,第三节 断裂构造,(2),按与岩层产状关系分类,（,3,）按张开程度分类,3,节理除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利影响。节理破坏了岩体的整体性，促进了岩体风化速度，增强了岩体的透水性，从而使岩体的强度和稳定性降低。,当节理主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。,重大工程设计应对节理进行深入调查研究，详细论证节理对岩体工程建筑条件的影响，并采取相应措施确保建筑物的稳定和正常使用。,2,、节理的工程地质评价,一、节理,第三节 断裂构造,4,一、节理,第三节 断裂构造,（,1,）节理调查内容,：,1,）节理成因类型和力学性质。,2,）节理组数、密度、产状。密度一般用条米表示。,3,）节理张开度、长度、节理面壁粗糙度。,4,）节理充填物、充填厚度、含水情况。,5,）节理发育程度分级。,3,、节理调查统计和表示方法,5,（,2,）调查成果的表示方法：,节理野外测量记录表、节理,玫瑰图。,节理走向玫瑰图：,在任意半径的半圆上划上刻度网，将所测得的节理按走向以每,5,0,或,10,0,分组，统计每一组内的节理数、算出其平均走向。自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组节理平均走向，长度代表每组节理的条数，最后将各射线的端点连接起来，即可得节理走向玫瑰图。,节理倾向玫瑰图：,绘制方法同前。,一、节理,第三节 断裂构造,6,一、节理,第三节 断裂构造,7,二、 断层,第三节 断裂构造,8,二、 断层,断层：岩体受力断裂后两侧岩块发生显著位移的断裂构造。,断层面和破碎带、断层线、上盘和下盘、断距。,1,、断层要素,断层的定义及其组成要素,第三节 断裂构造,断层,9,发生相对位移的两侧岩块断裂面。,大型断层常沿某一断层破碎带发展。断层带常形成糜棱岩，断层角砾和断层泥等。,指断层面与地面的交线。断层线表示断层的延伸方向，其形状取决于断层面的形状和地面起伏情况。,指断层面两侧发生相对位移的岩块。位于断层面上部的称为上盘；下部称为下盘。,断层两盘沿断层面相对移动开的距离。,断 距,断层盘,断层线,断层面,断层的要素,二、 断层,第三节 断裂构造,10,2,、断层基本形态与特征,指上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。,正断层一般是由于岩体受到水平张应力及重力作用，,使上盘沿断层面向下错动而成。,上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。,逆断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压作用,，,使上盘沿断层面向上错动而成。,正 断 层,逆 断 层,二、 断层,第三节 断裂构造,(1),基本类型,11,岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层，其倾角很大，断层面近于直立，断层线平直。,平推断层,二、 断层,第三节 断裂构造,12,二、 断层,第三节 断裂构造,(2),按,断层面产状与岩层产状的关系,分类：,(3),按,断层面产状与褶曲轴线走向关系,分类：,(4),按,力学性质,分类：,13,美国圣安的列斯断层的航空照片,14,3,、断层的组合形式,受区域性或地区性地应力场的控制，断层常与相关构造相伴生。并以一定的排列方式组合在一起，形成不同形式的断层带。,如阶状断层、地堑、地垒和迭瓦式构造等。,阶状断层,二、 断层,第三节 断裂构造,15,4,、断层的工程地质评价,断层破碎带内岩体破碎、风化严重、岩石强度低、稳定性差；容易发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。,确定路线布局、选择桥梁和隧道位置时，应尽量避开大的断层破碎带。,（,1,）路线布局：,当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，开挖路基容易造成边坡发生大规模坍塌，影响施工和公路的正常使用。,二、 断层,第三节 断裂构造,16,（,2,）大桥桥位：,注意查明桥基部分有无断层存在，以便根据不同情况，设计基础工程时采取相应的处理措施。,（,3,）隧道位置：,当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触；在确定隧道平面位置时，要尽量设法避开大规模断层破碎带。,二、 断层,第三节 断裂构造,4,、断层的工程地质评价,17,二、 断层,第三节 断裂构造,存在标志,18,二、 断层,第三节 断裂构造,断层性质：寻求两盘运动方向，并据此确定断层性质。,步,骤,符号,19,a,断层崖剥蚀成冲沟；,b,冲沟扩大形成三角面；,c,继续侵蚀，三角面消失。,5,、断层的野外识别,断层的存在对工程建筑不利，因此必须对断层进行识别。在野外可根据与断层构造有关的,伴生构造,、,地貌现象,等标志来识别断层。,（,1,）地貌特征：,当断层断距较大时，上升盘前缘可能形成陡峭的断层崖，经风化剥蚀形成断层三角面地形。当断层破碎带岩石破碎时，易于侵蚀下切形成沟谷或峡谷地形。,断层三角面形成示意图,二、 断层,第三节 断裂构造,20,断层的野外识别,（,2,）地层特征：,岩层发生重复或缺失，岩脉错断或者岩层沿走向突然发生中断，与不同性质的岩层突然接触等特征，均为断层存在可能性标志。,（,3,）断层伴生构造现象：,断层在发生、发展过程中遗留下来的构造形迹。,常见断层伴生构造有：,岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕等。,断层伴生构造现象是野外识别断层存在的可靠标志。,二、 断层,第三节 断裂构造,21,22,补充讲解：活断层的工程地质研究,1,、概念,活断层：,指现在正在活动或在最近时期（全新世，,1,万年）发生过活动的断层。,活断层对工程建设地区稳定性影响大，是区域稳定性评价的核心。,活断层造成工程危害的主要形式：,断层蠕动,、,错动,和,地震,。,23,2,、活断层的特性,（,1,）活动方式,蠕滑：,连续滑动过程，应力降较小，无大地震伴随。,粘滑：,断层发生快速错动，错动前断层呈锁闭状态，无,明显位移发生。,同一断层的不同区段可以呈现不同的活动方式。同时应活断层错动速度相当缓慢（每年几毫米至几十毫米），无法用常规方法观测，故通常用定期的形变测量方法取得断层的活动标志。,补充讲解：活断层的工程地质研究,24,补充讲解：活断层的工程地质研究,（,2,）规模及活动速率,规模：,断层长度和切割深度，它反映断层能量和破坏,力大小。,活动速率：,断层活动性强弱的重要标志。一般为每年,不足,1,毫米至几毫米，最强为几十毫米。,（,3,）重复活动周期,前后两次突然错动之间的时间间隔，它对应于地震重复周期。,25,补充讲解：活断层的工程地质研究,重复活动周期的确定方法：,古地震法：,根据断层多次古地震事件及其年代数据确定。,位移量法：,分析断层位移量与地震重复的关系，确定地震重复周期。,Wallece,法：,R=D/S,其中：,R,大震周期（,a,）；,D,由一次大地震引起的位移量（,mm,）；,S,年平均位移量（,mm/a,）,26,3,、活断层的标志,（,1,）地质标志,岩层接触关系,、,断层沉积物,、,断层崖,、,断层张节理,、,断层填充堆积物,等。,可通过测定沉积物或堆积物年龄以及开挖探槽等确定地震断层活动年代。,（,2,）地貌标志,通过,河流纵比降,（河流纵断面任意两点间的高差与水平距离之比）、,河漫滩与平水期之高差,判定地壳上升或下降。,补充讲解：活断层的工程地质研究,27,（,3,）地壳形变测量、地球物理和地球化学标志,地震波法：,探地雷达、人工地震等,地球化学：,测量断层带气体（氡气、氦气等）的含量,。如活动断层氡气含量可达,27000,30000ppm,，,正常含量仅为,0.5ppm,。,补充讲解：活断层的工程地质研究,28,补充讲解：活断层的工程地质研究,4,、活断层评价,（,1,）活断裂分类,区域优势活动断裂：,常以发震形式影响工程场地稳,定性的断裂。,场区优势活动断裂：,常以错动和蠕动影响场地稳定,性的断裂。,29,补充讲解：活断层的工程地质研究,（,2,）评价内容,工程场地及其附近活动断层存在的可能性；,活动断层的规模、产状特征；,断层活动特征：,活动时代、活动性质（粘滑、蠕滑）、,活动方式（走滑、倾滑）、活动速率等；,断层地震危险性：,最大震级及复发周期等。,（,3,）地震振动破坏特征,影响地震振动破坏的因素：,地震强度,、,场地条件,、,建筑物抗震性能,。其中工程地质研究的重点是场地条件。,30,场地条件对地震烈度的影响：,地质构造条件：,地块优于褶皱带，老褶皱优于新褶皱，隆起区优于凹陷区。,地基特性：,岩石优于土层，硬土优于软土。,卓越周期：,地震记录图上频度最大的地震波所对应的振动周期。近似等于岩土体的自振周期。,当场地的卓越周期与建筑物的自振周期相同时，破坏最严重。,补充讲解：活断层的工程地质研究,31,砂基液化：,饱和松散粉细砂最易产生液化现象；,孤立突出的地形使震害加剧，低洼沟谷使震害减弱；,地下埋藏愈浅，地震烈度增加愈大。,（,4,）防范措施,一般工程措施难以防御地震产生的破坏，因此，,防范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。,补充讲解：活断层的工程地质研究,32,