《第3章地质构造及其对工程的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章地质构造及其对工程的影响（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 地质构造及地质构造及其对工程的影响其对工程的影响3.1 水平构造与单斜构造水平构造与单斜构造水平构造与单斜构造水平构造与单斜构造水平构造单斜构造 水平岩层水平岩层倾斜岩层倾斜岩层岩层产状岩层产状 三要素三要素走向走向( (strike) )：岩层面和任一岩层面和任一假想水平面交线的延伸方向。假想水平面交线的延伸方向。倾向倾向( (dip) )：岩层的倾斜方向。岩层的倾斜方向。与走向线垂直。只有一个与走向线垂直。只有一个. .倾角倾角( (dip angle) )：岩层层面岩层层面与水平面的最大锐角与水平面的最大锐角。AB-走向 OD-倾向 -倾角岩层产状的测定及表示方法岩层产状的
2、测定及表示方法n岩层产状要素用地质罗盘仪测量。岩层产状要素用地质罗盘仪测量。 表示方法：表示方法：n文字表示法：文字表示法：用于文字记录中，用于文字记录中，1)1) 方位角表示法：方位角表示法：一般只记倾向和倾角，如一般只记倾向和倾角，如2002003030。2)2) 象限角表示法：象限角表示法：一般记录走向、倾向和倾角，一般记录走向、倾向和倾角，如如N45N45E/30E/30SE,SE,但很少采用。但很少采用。n符号表示法：符号表示法：在地质图上，岩层的产状常用符在地质图上，岩层的产状常用符号号“ 30 30”表示。表示。3.2 褶皱构造褶皱构造褶皱构造褶皱构造一、褶曲要素一、褶曲要素n核
3、部核部( (core)n两翼两翼( (limb) )n轴面轴面( (axial plane ) )n轴线轴线( (axial line) )n枢纽枢纽( (hinge) ) 二、褶曲的类型二、褶曲的类型背斜背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。向斜向斜(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。褶曲的基本形态褶曲的基本形态：褶皱分类 按轴面产状分：按轴面产状分：直立直立倾斜倾斜倒转倒转平卧平卧 按枢纽产状分：按枢纽产状分：水平水平倾伏倾伏三、褶皱构造野外观察方法三、褶皱构造野外观察方法穿越法穿越法:垂直
4、于岩层走向观察垂直于岩层走向观察.追踪法追踪法:平行于岩层走向观察平行于岩层走向观察.背斜成谷背斜成谷向斜成山向斜成山四、褶皱构造的工程地质评价四、褶皱构造的工程地质评价:对深路堑和高边坡对深路堑和高边坡对隧道工程对隧道工程3.3 断裂构造断裂构造断裂构造断裂构造东非大裂谷北京市门头沟区潭柘寺镇桑峪村北海拔591米处的山顶上出露的断层面埋藏较浅的隐伏断层可以通过槽探予以揭示（图片来源：美国拉雷多所社区学院）裂隙裂隙(节理节理)断裂构造的力学机制断裂构造的力学机制断裂构造的形成断裂构造的形成断裂构造的分类断裂构造的分类节理（裂隙）节理（裂隙）断层断层一、裂隙一、裂隙(fissure):也称也称节
5、理节理(joint),是未发生明显位移的断裂是未发生明显位移的断裂.原生裂隙原生裂隙:岩石在成岩过程中形成的裂隙岩石在成岩过程中形成的裂隙.次生裂隙次生裂隙:岩体由于受风化、卸荷、地下水等岩体由于受风化、卸荷、地下水等次生作用而产生的裂隙次生作用而产生的裂隙.构造裂隙构造裂隙:由于地壳构造运动而形成的裂隙由于地壳构造运动而形成的裂隙. 分为分为张张裂隙和裂隙和剪剪裂隙裂隙.裂隙的工程地质评价裂隙的工程地质评价:n破坏了岩体的完整性，水易沿裂隙渗入，破坏了岩体的完整性，水易沿裂隙渗入，加速岩石的风化，降低基岩的承载力，增加速岩石的风化，降低基岩的承载力，增大了岩石的渗透性；大了岩石的渗透性；n节
6、理会造成边坡失稳，人工开挖边坡崩塌、节理会造成边坡失稳，人工开挖边坡崩塌、塌方，可使地下工程围岩失稳和隧道洞顶塌方，可使地下工程围岩失稳和隧道洞顶坍塌；坍塌；n在岩体中爆破，节理会影响爆破效果。在岩体中爆破，节理会影响爆破效果。裂隙调查、统计和表示方法：裂隙调查、统计和表示方法： 选择代表性的基岩露头选择代表性的基岩露头,对一定面积内的裂隙进行测量。对一定面积内的裂隙进行测量。二、断层二、断层(fault):有明显位移的断裂有明显位移的断裂.断层要素断层要素:断层面（带）断层面（带）断层线断层线断盘断盘断距断距断层基本类型断层基本类型正断层正断层(normal fault)逆断层逆断层(rev
7、erse fault)平移断层平移断层(parallel fault)断层组合形式断层组合形式叠瓦式断层按断层走向与岩层走向的关系分：按断层走向与岩层走向的关系分：走向断层走向断层F1倾向断层倾向断层F2斜交断层斜交断层F3按断层与褶皱轴的关系分：按断层与褶皱轴的关系分：纵向断层纵向断层横向断层横向断层斜向断层斜向断层断层的工程地质评价断层的工程地质评价n降低了岩体的强度和稳定性。降低了岩体的强度和稳定性。n跨越建筑物的不均匀沉降。跨越建筑物的不均匀沉降。n隧道工程通过断裂碎裂岩石时易产生坍隧道工程通过断裂碎裂岩石时易产生坍塌。塌。n断裂带在新的地壳运动影响下，可能发断裂带在新的地壳运动影响下
8、，可能发生新的移动，从而影响建筑物的稳定。生新的移动，从而影响建筑物的稳定。断层的野外识别断层的野外识别n地层界限不连续或岩层中断地层界限不连续或岩层中断岩层不对称重复或缺失岩层不对称重复或缺失断层破碎带及构造岩断层破碎带及构造岩牵引构造及伴生节理牵引构造及伴生节理擦痕擦痕地貌标志地貌标志3.4 岩石与岩体的工程地质性质岩石与岩体的工程地质性质一、岩石的工程地质性质一、岩石的工程地质性质n1 .1 .岩石工程性质的常用指标岩石工程性质的常用指标 物理性质物理性质( (physical properties) )重度（密度）重度（密度）( (unit weight) )：岩石单位体积的重量：岩石
9、单位体积的重量（质量）。有干重度、饱和重度和浮重度之分（质量）。有干重度、饱和重度和浮重度之分. .比重比重( (相对密度相对密度)()(specific gravity) )：固体岩石的重量：固体岩石的重量（质量）与同体积水在（质量）与同体积水在4 4时重量（质量）的比值。时重量（质量）的比值。孔隙度孔隙度( ( porosity) )：岩石中孔隙的体积与岩石总体积的：岩石中孔隙的体积与岩石总体积的比值。比值。水理性质水理性质吸水率吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的重量：常压条件下，岩石吸入水分的重量与干燥岩石重量之比。与干燥岩石重量之比。饱水率饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分：高压或
10、真空条件下，岩石吸入水分的重量与干燥岩石重量之比。的重量与干燥岩石重量之比。饱水系数饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。：岩石的吸水率与饱水率的比值。渗透性渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。指岩石允许水透过的能力。 溶解性溶解性(dissolubility)：指岩石溶解于水的性质。指岩石溶解于水的性质。软化性：软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。指岩石在水的作用下强度降低的性质。 软化系数软化系数(softening coefficient)为岩石在饱水状态下的为岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下强度之比。极限抗压强度与风干状态下强度之比。0.75是强
11、软化的是强软化的岩石。岩石。崩解性崩解性(disintegration)：指粘土质岩石吸水膨胀的性质。指粘土质岩石吸水膨胀的性质。抗冻性抗冻性(frost resistance)：指岩石抵抗冰劈作用的能力。指岩石抵抗冰劈作用的能力。力学性质力学性质变形指标变形指标弹性模量弹性模量(modulus of elasticity)：是是应力与弹性应变的比值。应力与弹性应变的比值。变形模量变形模量(modulus of deformation)：是应力与总应变的比值。是应力与总应变的比值。泊松比泊松比(poissonratio)：是横向应变与是横向应变与纵向应变比值。纵向应变比值。 强度指标强度指标抗
12、压强度抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。岩石单向受压时抵抗破坏的能力。抗拉强度抗拉强度(tensile strength)： 岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。抗剪强度抗剪强度(shear strength)： 岩石抵抗剪切破坏的能力。岩石抵抗剪切破坏的能力。抗剪强度可分为以下三种强度：抗剪强度可分为以下三种强度： (a)抗剪断强度：抗剪断强度：在垂直压力作用下的岩石剪切强度。在垂直压力作用下的岩石剪切强度。 (b)抗摩擦强度：抗摩擦强度：沿着已有的破裂面发生剪切时的强度。沿着已有的破裂面发生剪切时的强度。 (c)抗
13、切强度：抗切强度：压应力等于零时的剪切强度。压应力等于零时的剪切强度。2 . 影响岩石工程性质的因素影响岩石工程性质的因素内部因素内部因素（岩石的地质特征）（岩石的地质特征）n矿物成分矿物成分n结构结构n构造构造 外部因素外部因素n水的作用水的作用n风化作用风化作用3. 岩石的工程性质评述岩石的工程性质评述n岩浆岩岩浆岩n深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。度高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。n浅成侵入岩特别是脉状岩体穿
14、插于不同的岩石中，浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。n喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大。多呈岩流状产出，岩体厚度裂隙，透水性较大。多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。小，岩相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。沉积岩沉积岩n火山碎屑岩由细小火山灰组成，水理性质差。火山碎屑岩由细小火山灰组成，水理性质差。n沉积碎屑岩受胶结物成分和胶结类型影响显沉积碎屑岩受胶结物成分和胶结类型影响显著。著。n粘土岩浸水后易软化和泥
15、化，还可能有膨胀粘土岩浸水后易软化和泥化，还可能有膨胀性。对工程极为不利，但可作隔水层和防渗性。对工程极为不利，但可作隔水层和防渗层。层。n化学岩和生物化学岩具不同程度的可溶性，化学岩和生物化学岩具不同程度的可溶性，易渗漏。易渗漏。变质岩变质岩n工程性质与其原岩密切相关。工程性质与其原岩密切相关。n动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。n片理构造使岩石具有各向异性特征。片理构造使岩石具有各向异性特征。4. 岩石按工程特性的划分岩石按工程特性的划分工民建：工民建：n按岩石的坚固性分按岩石的坚固性分地下工程：地下工程：按抗压强度分按抗压强度分二、岩体的工程地质性质
16、二、岩体的工程地质性质岩石岩石（Rock）: : 具一定结构构造的矿物集合体具一定结构构造的矿物集合体. .岩体（岩体（Rock mass）： 包含各种结构面的地质体。包含各种结构面的地质体。 岩体的工程性质首先取决于结构面的性岩体的工程性质首先取决于结构面的性质质, ,其次才是组成岩体的岩石性质其次才是组成岩体的岩石性质. .n岩体岩体结构构(rock mass structure) = 结构面构面 (structural plane) + 结构体构体(structural element)1.结构面：结构面：存在于岩体中的各存在于岩体中的各种地质界面。分为：种地质界面。分为： 结构面特征结
17、构面特征n 规模规模 形态、平整光滑度形态、平整光滑度 密集程度密集程度 连通性连通性 张开度和充填程度张开度和充填程度 2.结构体类型结构体类型3.岩体结构类型及工程性质岩体结构类型及工程性质整体块状结构：整体强度高。整体块状结构：整体强度高。 层状结构：强度和变形特性具各向异性层状结构：强度和变形特性具各向异性特点。特点。 碎裂结构：岩体完整性破坏大。碎裂结构：岩体完整性破坏大。 散体结构：工程性质差。散体结构：工程性质差。本章小结本章小结 主要内容主要内容n水平水平n倾斜倾斜n褶皱褶皱n裂隙（节理）裂隙（节理）n断层断层n岩石的工程地质性质岩石的工程地质性质n岩体的工程地质性质岩体的工程地质性质 作业作业n书书P57 思考题思考题3-13-9
