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111第三单元 永不停息的地壳运动3.2 地质构造学案 导学【内容提要】褶皱、节理和断层是最基本的地质构造，它们是岩石圈中构造运动的产物。各种地质构造具有相应的地质现象和工程地质条件。本章系统地介绍了几种常见地质构造的概念、要素、类型及其特性；简要 阐述了这些地质构造的野外识别和工程地质评价。地层接触关系和岩层产状反映了地质构造的时空特征3 地质构造及其与工程的关系地质构造是地壳运动的产物。构造运动是一种机械运动，涉及的范围包括地壳及上地幔上部即岩石圈，可分为水平运动和垂直运动，水平方向的构造运动使岩块相互分离裂开或是相向聚汇，发生挤压、弯曲或剪切、错开；垂直方向的构造运动则使相邻块体作差异性上升或下降。 构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹，如岩层褶曲、断层等，称为地质构造。地质构造的规模有大有小，大的如构造带，可以纵横数千公里，小的如岩石片理等，它们都是地壳运动造成的永久变形和岩石发生相对位移的踪迹。 在漫长的地质历史过程中，地壳经历了长期、多次复杂的构造运动。在同一区域，往往会有先后不同规模和不同类型的构造体系形成，它们互相干扰，互相穿插，使区域地质构造会显得十分复杂。但大型的复杂的地质构造，总是由一些较小的简单的基本构造形态按一定方式组合而成的。3.1 岩层的产状要素及其测定方法 1岩层产状 岩层的产状是指岩层的空间位置，它是研究地质构造的基础。产状用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示,参见图3-1所示。 走向：指岩层层面与水平面交线的方位角，其表示岩层在空间延伸的方向，如图3-1中AB线。 倾向：指垂直走向顺倾斜面向下引出的直线在水平面的投影的方位角，表示岩层在空间的倾斜方向，如图3-1中CD线。 倾角：指岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小，如图3-1中。 可见，用岩层产状的三个要素，能表达经过构造变动后的构造形态在空间的位置。 2岩层产状的测定及表示方法 在野外是用地质罗盘直接在岩层的层面上测量岩层产状，如图3-1所示。 测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面，将罗盘放平，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的走向。 测量倾向时，将罗盘的短边紧贴层面，注意将罗盘的北端朝向岩层的倾斜方向，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的倾向。 测量倾角时，需将罗盘横着竖起来，使长边与岩层的走向垂直，紧贴层面，等倾斜器上的水准泡居中后，读悬锤所示的角度，就是岩层的倾角。 一组走向为北西320，倾向南西230，倾角35的岩层产状，可写成：N320W，S230W，35 在地质图上，岩层的产状用符号“”表示，长线表示岩层的走向，与长线垂直的短线表示岩层的倾向（长短线所示的均为实测方位），数字表示岩层的倾角。 由于岩层的走向与倾向相差90，所以在野外测量岩层的产状时，往往只记录倾向和倾角。如上述岩层的产状，可记录为SW23035形式。如需知道岩层的走向时，只需将倾向加减90即可。 岩层的产状意义、测量方法及表达形式也适用于后面所学的褶曲轴面、裂隙面和断层面等的产状。3.2 褶皱构造及其与工程的关系 在学习褶皱构造前，先要了解两个概念：水平构造与单斜构造。 水平构造：未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上；地壳在发展过程中，经历了长期复杂的运动过程，岩层的原始产状都发生了不同程度的变化，水平构造，只是相对而言，就其分布来说，也只是局限于受地壳运动影响轻微的地区。 单斜构造：原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动，岩层向同一个方向倾斜，形成单斜构造；单斜构造往往是褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀的上升或下降所引起。 褶皱构造：指组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，参见图3-2；褶皱构造是岩层产生的塑性变形，为地壳表层广泛发育的基本构造之一。 1褶曲 褶曲指褶皱构造中的一个弯曲，是褶皱构造的组成单位，每一个褶曲由褶曲要素组成，褶曲要素包括核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个部分。核部：指位于褶曲中央最内部的一个岩层，是褶曲的中心部分。 翼 ：位于核部两侧，向不同方向倾斜的部分,如图3-2中ABC所包围的内部岩层。 轴面：指从褶曲顶平分两翼的面，轴面为了标定褶曲方位及产状而划定的一个假想面，其可以是一个简单的平面，也可以是一个复杂的曲面，还可以是直立的、倾斜的或平卧的，如图3-2中DEFH面。 轴 ：指轴面与水平面的交线；轴的方位，表示褶曲的方位；轴的长度，表示褶曲延伸的规模，如图3-2中交线DH。 枢纽：指轴面与褶曲同一岩层层面的交线，褶曲的枢纽有水平的，有倾斜的，也有波状起伏的；枢纽可以反映褶曲在延伸方向产状的变化情况，如图3-2中交线BH。 2褶曲的类型 褶曲的基本形态是背斜和向斜，参见图3-3。 背斜褶曲：指两翼岩层以核部为中心向两侧倾斜，形态上是岩层向上弯曲。背斜核部出露的岩层时代相对较老，而翼部时代相对较新。 向斜褶曲：指两翼岩层向核部倾斜，形态上是岩层向下弯曲的褶皱。向斜核部岩层时代较新，翼部时代较老。相邻向斜和背斜共用一个冀部。 （1）按褶曲的轴面产状分类（参见图3-4）图3-4 根据轴面产状划分的褶曲形态类型 直立褶曲：轴面直立，两翼向不同方向倾斜，两翼岩层的倾角基本相同，在横剖面上两翼对称，如图3-4(a)。 倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼向不同方向倾斜，但两翼岩层的倾角不等，在横剖面上两翼不对称,如图3-4(b)。 倒转褶曲：轴面倾斜程度更大，两翼岩层大致向同一方向倾斜，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,如图3-4(c)。 平卧褶曲：轴面水平或近于水平，两翼岩层也近于水平，一翼层位正常，另一翼发生倒转,如图3-4(d)。 在褶曲构造中，褶曲的轴面产状和两翼岩层的倾斜程度，常和岩层的受力性质及褶皱的强烈程度有关。在褶皱不太强烈和受力性质比较简单的地区，一般多形成两翼岩层倾角舒缓的直立褶曲或倾斜褶曲；在褶皱强烈和受力性质比较复杂的地区，一般两翼岩层的倾角较大，褶曲紧闭，并常形成倒转或平卧褶曲。 （2）按褶曲的枢纽产状分类（参见图3-5） 倾伏褶曲：褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层在转折端闭合。当褶曲的枢纽倾伏时，在平面上会看到，褶曲的一翼逐渐转向另一翼，形成一条圆滑的曲线，如图3-5(a、b)。 水平褶曲：褶曲的枢纽水平展布，两翼岩层平行延伸，如图3-5(c)。图3-5 根据枢纽产状划分的褶曲形态类型 在平面上，褶曲从一翼弯向另一翼的曲线部分，称为褶曲的转折端，在倾伏背斜的转折端，岩层向褶曲的外方倾斜（外倾转折）。在倾伏向斜的转折端，岩层向褶曲的内方倾斜（内倾转折）。在平面上倾伏褶曲的两翼岩层在转折端闭合，是区别于水平褶曲的一个显著标志。 （3）按褶曲的平面形态分类（参见图3-6） 线形褶曲：褶曲的长度和宽度的比例大于10：1，延伸长度大而分布宽度小，如图3-6(a)。 短轴褶曲：褶曲向两端倾伏，长宽比介于10：13：1之间，成长圆形；如为背斜则称为短背斜；如为向斜则称为短向斜，如图3-6(b右侧)。 穹隆与构造盆地：褶曲长宽比小于3：l的圆形背斜为穹隆、向斜为构造盆地；两者均为构造形态，不能与地形上的隆起和盆地相混淆，如图3-6(b左侧)。图3-6 根据褶曲平面形态划分的褶曲形态类型 3褶皱构造 褶皱是褶曲的组合形态，两个或两个以上褶曲构造的组合，称为褶皱构造。在褶皱比较强烈的地区，一般的情况都是线形的背斜与向斜相间排列，以大体一致的走向平行延伸，有规律地组合成不同形式的褶皱构造，如图3-7。如果褶皱剧烈，或在早期褶皱的基础上再经褶皱变动，就会形成更为复杂的褶皱构造，我国的一些著名山脉，如昆仑山、祁连山、秦岭等，都是这种复杂的褶皱构造山脉。图3-7 褶曲构造4褶皱构造的工程地质评价 对于构造我们要有这样的一个观点：从工程所处的地质构造条件来看，可能是一个大的褶皱构造，但从工程所遇到的具体构造问题来说，往往是一个一个的褶曲或者是大型褶曲构造的一部分；局部构成了整体，整体与局部存在着密切的联系，通过整体能更好地了解局部构造相互间的关系及其空间分布的来龙去脉。 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问题。倾斜岩层对建筑物的地基，一般来说，没有特殊不良的影响，但对于深路堑、挖方高边坡及隧道工程等，则需要根据具体情况作具体的分析。 对于深路堑和高边坡来说，存在三种情况： （1）有利情况：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时，只就岩层产状与路线走向的关系而言，对路基边坡的稳定性是有利的； （2）不利情况：路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，特别在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松软岩石分布地区，坡面容易发生风化剥蚀，产生严重碎落坍塌，对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害； （3）最不利情况：路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，而边坡的坡角大于岩层的倾角，特别在石灰岩、砂岩与粘土质页岩互层，且有地下水作用时，如路堑开挖过深，边坡过陡，或者由于开挖使软弱构造面暴露，都容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。 对于隧道工程来说，从褶曲的翼部通过一般是比较有利的；但如果中间有松软岩层或软弱构造面时，则在顺倾向一侧的洞壁，有时会出现明显的偏压现象，甚至会导致支撑破坏，发生局部坍塌。 在褶曲构造的轴部，从岩层的产状来说，是岩层倾向发生显著变化的地方；从构造作用对岩层整体性的影响来说，是岩层受应力作用最集中的地方，因此在褶曲构造的轴部，不论公路、隧道或桥梁工程，容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。这些问题在隧道工程中往往显得更为突出，容易产生隧道塌顶和涌水现象，有时会严重影响正常施工。 5褶皱构造的野外观察 褶皱构造的背向斜与地形的山谷是不一样的，因为背斜遭受长期剥蚀，不但可以逐渐地被夷为平地，而且往往由于背斜轴部的岩层遭到构造作用的强烈破坏，在一定的外力条件下，甚至可以发展成为谷地（参见图3-8），故不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶曲构造的主要标志。图3-8 褶曲构造与地形 对小型褶曲构造，可通过几个出露在地面的基岩露头进行观察；对大型褶曲构造，可采用穿越法和追索法进行观察。 穿越法，就是沿着选定的调查路线，垂直岩层走向进行观察。采用穿越法，可便于了解岩层的产状、层序及其新老关系。如果在路线通过地带的岩层呈有规律的重复出现，则必为褶曲构造。再根据岩层出露的层序及其新老关系，判断是背斜还是向斜。然后进一步分析两翼岩层的产状和两翼与轴面之间的关系，这样就可以判断褶曲的形态类型。 追索法，就是平行岩层走向进行观察的方法。采用追索法，可便于查明褶曲延伸的方向及其构造变化的情况，当两翼岩层在平面上彼此平行展布时为水平褶曲，如果两翼岩层在转折端闭合或呈“S”形弯曲时，则为倾伏褶曲。 穿越法和追索法，不仅是野外观察褶曲的主要方法，同时也是野外观察和研究其他地质构造现象的一种基本的方法。在实践中一般以穿越法为主，追索法为辅，根据不同情况，穿插运用。3.3 断裂构造及其与工程的关系构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，使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，称为断裂构造。 断裂构造是地壳上层常见的地质构造，分布很广，特别在一些断裂构造发育的地带，常成群分布，形成断裂带。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为裂隙和断层两类。3.3.1 裂隙 裂隙是存在于岩体中的裂缝，是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。 1裂隙的类型 按成因裂隙可分为构造裂隙和非构造裂隙两大类。（1） 构造裂隙：岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙，在成因上与相关构造（如褶曲、断层等）和应力作用的方向及性质有密切联系，故其在空间分布上具有一定的规律性。 按裂隙的力学性质，构造裂隙可分如下两种： 张性裂隙：主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远。 扭（剪）性裂隙：一般多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂带，将岩体切割成板状。有时两组裂隙在不同的方向同时出现，交叉成“X”形，将岩体切割成菱形块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。 （2）非构造裂隙：指由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的裂隙，如岩石在形成过程中产生的原生裂隙，风化裂隙，以及沿沟壁岸坡发育的卸荷裂隙等，其中风化裂隙主要发育在岩体靠近地面的部分，一般很少达到地面下1015m的深度。裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。按与所在岩层或其它构造的几何关系可将其分为四类，如图3-9。（1）走向裂隙：裂隙走向与所在岩层走向大致平行。（2）倾向裂隙：裂隙走向与所在岩层走向大致垂直。（3）斜向裂隙：裂隙走向与所在岩层走向斜交。（4）顺层裂隙：裂隙面大致平行于岩层面。图3-9 根据裂隙产状与岩层产状关系的裂隙分类1-走向裂隙 2-倾向裂隙 3-斜向裂隙 4-顺层裂隙 2裂隙的工程地质评价 岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性，促进岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果。 因此，当裂隙构造可能成为影响工程设计的重要因素时，应当对裂隙进行深入的调查研究，详细论证裂隙对岩体工程建筑条件的影响，采取相应措施，以保证建筑物的稳定和正常使用。 3裂隙调查、统计和表示方法 在野外，选择具有代表性的基岩露头，对一定面积内的裂隙，测量产状，记录条数，描述充填情况，判别成因类型。 在室内统计裂隙，可采用裂隙玫瑰图，参见图3-10，分裂隙走向玫瑰图和裂隙倾向玫瑰图两种。图3-10 裂隙玫瑰图(a) 裂隙走向玫瑰图 (b) 裂隙倾向玫瑰图 裂隙的发育程度，在数量上有时用裂隙率表示。裂隙率是指岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比。裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反之，则表明裂隙不发育。公路工程地质常用的裂隙发育程度的分级。3.3.2 断层 岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造，称为断层。 1断层要素 断层由断层面、断层线、断层盘等组成，参见图3-11。断层面：指两侧岩块发生相对位移的断裂面，大多数断层面为倾斜，少数为直立；断层的产状即是用断层面的走向、倾向和倾角。大规模的断层往往是沿着一个错动带发生（称为断层破碎带），在断层面上常留有擦痕，在断层带中常形成糜棱岩，断层角砾和断层泥等。 断层线：指断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层面的形状和地面的起伏情况。 断层盘：指断层面两侧发生相对位移的岩块；当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘；位于断层面下部的称为下盘。当断层面直立时，常用断块所在的方位表示，如东盘、西盘等；若按断盘位移的相对关系，可将相对上升的一盘称为上升盘，相对下降的一盘称为下降盘。上升盘和上盘，下降盘和下盘并不完全一致，两者不能混淆。 断 距：断层两盘沿断层面相对移动开的距离。 图3-11 断层要素2断层的基本类型 根据断层两盘相对位移的情况，可分为下面三种，参见图4-12。正 断 层(图3-12a)：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。一般规模不大，断层线比较平直，断层面倾角较陡，常大于45。 逆 断 层(图3-12b)：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力的作用，使上盘沿断面向上错动而成。断层线的方向常和岩层走向或褶皱轴的方向近于一致，和压应力作用的方向垂直；按倾角大小可分为冲断层、逆掩断层及辗掩断层(图3-12d)。 平推断层(图3-12c)：由于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，断层线比较平直。实际上，由于岩体的受力性质和所处的边界条件十分复杂，使断层构造非常复杂。 3断层的组合形式 断层的形成和分布，受区域性或地区性地应力场的控制，并经常与相关构造相伴生。在各构造之间，总是依一定的力学性质，以一定的排列方式有规律地组合在一起，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,参见图3-13。(a) 阶状断层 (b) 地堑和地垒(c) 迭瓦式构造图3-13 断层的组合形式 4断层的工程地质评价 在断层分布密集的断层带内，岩层一般都受到强烈破坏，产状紊乱，岩体裂隙增多、岩层破碎、风化严重、地下水多，从而降低了岩石的强度和稳定性；同时，沟谷斜坡崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象发育。 因此，在确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带： （1）路线布局，特别在安排河谷路线时，要特别注意河谷地貌与断层构造的关系；当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。 （2）大桥桥位：勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在，及其影响程度如何，以便根据不同情况，在设计基础工程时采取相应的处理措施。 （3）隧道：由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入，其强度和稳定性都很差，容易产生洞顶坍落，影响施工安全；故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的断层破碎带。 5断层的野外识别 在野外可以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（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形，如图3-14；断层破碎带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形；此外，如山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，都可能是断裂错动在地貌上的反映。图3-14 断层三角面形成示意图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 （2）地层特征：如岩层发生重复(图3-15a)或缺失(图3-15b)，岩脉被错断(图3-15c)，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地层方面的特征，则可能存在断层。 （3）伴生构造现象：指是断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹，常见的有岩层牵引弯曲(图3-15d)、断层角砾(图3-15e)、糜棱岩、断层泥和断层擦痕(图3-15f)等。图3-15 断层现象(a) 岩层重复 (b) 岩层缺失 (c)岩脉错断 (d) 岩怪牵引弯曲 (e) 断层角砾 (f)断层擦痕3.4 地层的接触关系 在地质历史发展演化各个阶段，构造运动贯穿始终，由于构造运动的性质不同或所形成的地质构造特征不同，往往造成新老地层之间具有不同的相互接触关系。地层接触关系是构造运动最明显的综合表现。 1整合接触 在地壳上升的隆起区域发生剥蚀，在地壳下降的凹陷区域产生沉积。当沉积区处于相对稳定阶段时，沉积区连续不断地进行着堆积，堆积物的沉积次序是衔接的，产状是彼此平行的，在形成的年代上是顺次连续的，岩层之间的这种接触关系称为整合接触(图3-16a)。 2不整合接触 在沉积过程中，如果地壳发生上升运动，沉积区隆起，则沉积作用即为剥蚀作用所代替，发生沉积间断，其后若地壳又发生下降运动，则在剥蚀的基础上又接受新的沉积。由于沉积过程发生间断，所以岩层在形成年代上是不连续的，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。存在于接触面之间因沉积间断而产生的剥蚀面，称为不整合面。在不整合面上，有时可以发现砾石层或底砾岩等下部岩层遭受外力剥蚀的痕迹。 （l）平行不整合(图3-16b)：不整合面上下两套岩层之间的地质年代不连续，缺失沉积间断期的岩层，但彼此间的产状基本上是一致的，看起来貌似整合接触。 （2）角度不整合(图3-16c)：指不整合面上下两套岩层间的地质年代不连续，并且两者的产状也不一致，下伏岩层与不整合面相交有一定的角度。这是由于不整合面下部的岩层，在接受新的沉积之前发生过褶皱变动的缘故。3.5 岩体的基本概念及其质量评价岩体指包括各种地质界面，如层面、层理、节理、断层、软弱夹层等结构面的单一或多种岩石构成的地质体，它被各种结构面所切割，由大小不同的、形状不一的岩块（即结构体）所组合而成。因此，岩体是指某一地点一种或多种岩石中的各种结构面、结构体的总体。可见，岩体与岩岩石是两个不同的概念，不能以小型完整的单块岩石来代表岩体，岩体中结构面的发育程度、性质、充填情况以及连通程度等，对岩体的工程地质特性有很大的影响。 作为工业与民用建筑地基、道路与桥梁地基、地下洞室围岩、水工建筑地基的岩体，作为道路工程边坡、港口岸坡、桥梁岸坡、库岸边坡的岩体等，都属于工程岩体，其稳定性分析与评价是工程建设中十分重要的问题。 影响岩体稳定性的主要影响因素有：区域稳定性、岩体结构特征、岩体变形特性与承载能力、地质构造及岩体风化程度等。 1岩体结构分析 （1）结构面 结构面类型存在于岩体中的各种地质界面（结构面），包括各种破裂面（如劈理、节理、断层面、顺层裂隙或错动面、卸荷裂隙、风化裂隙等）、物质分异面（如层理、层面、沉积间断面、片理等）以及软弱夹层或软弱带、构造岩、泥化夹层、充填夹泥（层）等。 按地质成因，结构面可分为原生的、构造的、次生的三大类。A. 原生结构面原生结构面是成岩时形成的，分为沉积的、火成的和变质的三种类型。沉积结构面如层面、层理、沉积间断面和沉积软弱夹层等。一般的层面和层理结合良好，层面的抗剪强度不低，但由于构造作用产生的顺层错动或风化作用会使其抗剪强度降低。软弱夹层是指介于硬层之间强度低，又易遇水软化，厚度不大的夹层；风化之后称为泥化夹层，如泥岩、页岩、泥灰岩等。火成结构面是岩浆岩形成过程中形成的，如原生节理(冷凝过程形成)、流纹面、与围岩的接触面、火山岩中的凝灰岩夹层等，其中的围岩破碎带或蚀变带、凝灰岩夹层等均属于火成软弱夹层。变质结构面如片麻理、片理、板理都是变质作用过程中矿物定向排列形成的结构面，如片岩或板岩的片理或板理均易脱开，其中云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩等片理发育，易风化并形成软弱夹层。B. 构造结构面构造结构面指在构造应力作用下，在岩体中形成的断裂面、错动面（带）、破碎带的统称，其中劈理、节理、断层面、层间错动面等属于破裂结构面。断层破碎带、层间错动破碎带均易软化、风化，其力学性质较差，属于构造软弱带。 C. 次生结构面次生结构面指在风化、卸荷、地下水等作用下形成的风化裂隙、破碎带、卸荷裂隙、泥化夹层、夹泥层等。风化带上部的风化裂隙发育，往深部渐减。泥化夹层是某些软弱夹层（如泥岩、页岩、千枚岩、凝灰岩、绿泥石片岩、层间错动带等）在地下水作用下形成的可塑粘土，其抗剪强度指标低。 结构面的特征包括结构面的规模、形态、连通性、充填物的性质，以及其密集程度等，它们对结构面的物理力学性质影响很大。 结构面的规模：不同类型的结构面，其规模可大可小，对工程的影响要具体工程具体分析。 结构面的形态：指各种结构面的平整度、光滑度，有平直的（如层理、片理、劈理）、波状起伏的（如波痕的层面、揉曲片理、冷凝形成的舒缓结构面）、锯齿状或不规则的结构面。 结构面的密集程度：反映岩体完整的情况，通常以线密度（条m）或结构面的间距表示。 结构面的连通性：指在某一定空间范围内的岩体中，结构 面在走向、倾向方向的连通程度，一般通过勘探平硐、岩芯、地面开挖面的统计做出判断。 结构面的张开度和充填情况： 结构面的张开度是指结构面的两壁离开的距离，可分为闭合的、微张的、张开的和宽张的4级。 （2）结构体的类型 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，可根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态，参见图4-17。图3-17 结构体的类型a-方柱(块)体；b-菱形柱体；c-三棱柱体；d-楔形体；e-锥形体；f-板形体；g-多角柱体；h-菱形块体 当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系。 （3）岩体结构特征 岩体结构指岩体中结构面与结构体的组合方式，其基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构四类。工程利用岩面的确定与岩体的风化深度有关，往地下深处岩体渐变至新鲜岩石，可以根据工程要求选择适当风化程度的岩层，以减少开挖的工程量。 2岩体的工程地质性质 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质（或结构体本身的性质）。在分析岩体的工程地质性质时，必须首先分析岩体的结构特征及其相应的工程地质性质，其次再分析组成岩体的岩石的工程地质性质，有条件时配合必要的室内和现场岩体（或岩块）的物理力学性质试验，加以综合分析，才能确切地把握和认识岩体的工程地质性质。 不同结构类型岩体的工程地质性质如下： 整体块状结构岩体：结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，故这类岩体具有良好的工程地质性质，是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩。 层状结构岩体：结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合微张状、一般风化微弱、结合力一般不强，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体总体变形模量和承载能力均较高，可作为工程建筑地基，但应注意结构面结合力不强的情况。 碎裂结构岩体：节理、裂隙发育、常有泥质充填物质，结合力不强，其中层状岩体常有平行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大，其中镶嵌结构岩体因其结构体为硬质岩石，尚具较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好；而层状碎裂结构和碎裂结构岩体则变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。 散体结构岩体：节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类，可按碎石土类研究。 八本章主要介绍工程地质勘察的目的和任务、工程地质勘察的基本方法、工程地质原位测试方法及工程地质勘察报告的主要内容及编制方法。要求了解各个勘察阶段的任务和要求，了解工程地质勘察的基本方法，掌握工程地质原位测试的常用方法及试验数据的分析，能够正确阅读和使用工程地质勘察报告。111
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