任務4斷裂構造識別任務引入垂直節理風化后形成地貌東非大裂谷黃河壺口瀑布這些地質奇觀是什么地質作用形成的？什么是斷裂構造？在野外如何識別？對工程有哪些影響？教學目標1.掌握斷裂構造的基本概念；2.掌握節理的概念、分類，調查、統計、表示的方法，節理的工程評價；3.掌握斷層的概念、斷層要素、斷層的分類、斷層的野外識別方法及斷層的工程評價；4.掌握活斷層的概念、分類、野外識別標志及其工程影響；5.掌握地質構造與路基工程的關系。知識目標1.遵紀守法，愛崗敬業，具有社會責任感和參與意識；2.具有質量意識、綠色環保意識與安全意識；3.具有集體與團隊合作精神，能進行溝通和協作。素質目標1.能繪制節理玫瑰花圖，并評價節理對工程的影響；2.能在野外工作中識別并判斷斷層，評價斷層對工程的影響；3.能在野外工作中識別活斷層，并評價活斷層對工程的影響；4.能在實際工程中判斷地質構造與路基工程的關系。能力目標目錄斷裂構造的基本概念1節理及節理的工程評價2斷層及斷層的工程評價3活斷層及其工程影響4地質構造與路基工程的關系5一、斷裂構造的基本概念一、斷裂構造的基本概念斷裂構造：組成地殼的巖體在地應力作用下發生變形，當應力超過巖石的強度，巖體的完整性就會受到破壞而產生的大小不一的斷裂，稱為斷裂構造。斷裂構造是地殼中常見的地質構造，斷裂構造發育地區，常成群分布，形成斷裂帶。斷裂帶是礦液和地下水的運移通道，也是礦體的儲存場所。因此研究斷裂帶的特征，對尋找礦產及地下水具有重要的實用意義。根據巖體斷裂后兩側巖塊相對位移的情況，斷裂構造可分為節理（裂隙）和斷層。二、節理及節理的工程評價英國巨人堤-玄武巖柱狀節理二、節理及節理的工程評價1.節理的基本概念節理：又稱裂隙，是存在于巖體中的裂縫，是破裂面兩側的巖石未發生明顯相對位移的小型斷裂構造。香港西貢國家地質公園-玄武巖柱狀節理浙江嵊州下王鎮玄武巖柱狀節理騰沖曲石鄉玄武巖柱狀節理二、節理及節理的工程評價2.節理分類（1）按裂隙成因分類構造節理：受地殼運動作用形成的裂隙，具有明顯的方向性和規律性。非構造節理：在成巖過程中形成的原生節理以及風化、爆破等作用形成的次生節理，

規律性不明顯，常出現在較小的范圍內，包括原生節理、風化節理、

重力節理、減壓節理和人為節理等類型。（2）按力學性質分類張節理：由張應力作用形成的破裂面。剪節理：由剪（扭）應力作用形成的破裂面。劈理：是一種由裂面或潛在裂面將巖石按一定方向劈開成為平行密集的薄片或薄板的構造。是一種小型構造。峨眉山頁巖構造節理峨眉山玄武巖原生節理風化節理張節理剪節理“X”共扼剪節理“X”型共軛節理系將巖石切割成菱形巖塊板劈理二、節理及節理的工程評價（3）按節理與巖層產狀關系分類走向節理（縱向節理）：節理走向與巖層走向平行。傾向節理（橫向節理）：節理走向與巖層走向垂直。

斜向節理：節理走向與巖層走向斜交。

順層節理：節理裂隙面大致平行于巖層面。（4）按節理張開程度分類寬張節理：縫寬D＞5mm。張開節理：縫寬D=3—5mm。微張節理：縫寬D=1—3mm。

閉合節理：縫寬D＜1mm。二、節理及節理的工程評價3.節理調查、統計與表示方法（1）節理調查內容節理對工程巖體穩定和滲漏的影響程度取決于節理的成因、形態、數量、大小、連通以及充填等特征。①節理成因類型和力學性質。②節理組數、密度、產狀。密度一般用條／米表示。③節理張開度、長度、節理面粗糙度。④節理充填物、充填厚度、含水情況。⑤節理發育程度分級。二、節理及節理的工程評價3.節理調查、統計與表示方法（2）節理的統計與表示方法測節理的產狀與測巖層產狀的方法相同。野外對巖體中節理分布的多少，常用節理密度來標定。所謂節理密度，是指巖石中某節理組在單位面積或單位體積中、單位長度的節理總數。節理玫瑰花圖統計裂隙，可以用節理走向編制，也可以用節理傾向或傾角來編制。花瓣愈長，表明該方位角內出現節理數目愈多；花瓣愈寬，說明節理方向的變化范圍愈廣。以垂直河流方向的節理最發育，且傾向河流下游者居多，據此可了解勘察區巖體節理的發育規律。二、節理及節理的工程評價4.節理的工程評價（1）巖體節理在工程上有利于材料的采集；（2）巖體節理對巖體的強度和穩定性均有不利的影響。①當節理主要發育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時，不論巖體的產狀如何，路塹邊坡均易發生崩塌等不穩定現象；②在路基施工中，如果巖體存在節理，還會影響爆破作業的效果。108國道滎經段節理造成坍塌碧峰峽節理造成邊坡坍塌成昆鐵路巖質邊坡川藏鐵路巖質邊坡崩塌三、斷層及斷層的工程評價三、斷層及斷層的工程評價1.斷層的概念斷層是指巖體在構造應力的作用下發生斷裂，且斷裂面兩側巖體有明顯相對位移的構造現象，它是節理擴大和發展的結果。斷層崖華山斷層崖標志層高角度正斷層煤層中的逆斷層風火山隧道北部斷裂切割表層第四系的裂縫，延伸特征（鏡向西）

裂縫最大寬度5－10mm，延伸長度200m三、斷層及斷層的工程評價2.斷層的要素斷層面：兩側巖塊發生相對位移的斷裂面。其間巖石破碎，因而稱破碎帶。其中在斷層面上常有擦痕，斷層帶中常形成糜棱巖、斷層角礫和斷層泥等。斷層線：斷層面與地面的交線。斷盤：斷層面兩側的巖塊。若斷層面是傾斜的，位于斷層面上側的巖塊，稱上盤；位于斷層面下側的巖塊，稱下盤。若斷層面是直立的，可用方位來表示（東盤、西盤、南盤、北盤）。斷距：斷層兩盤沿斷層面移動開的距離。三、斷層及斷層的工程評價3.斷層的分類（l）正斷層：正斷層一般是由于巖體受到水平張力及重力作用，使上盤沿斷層面向下錯動而成。其斷層線較平直，斷層面傾角較陡，一般大于45°。（2）逆斷層：逆斷層一般是由于巖體受到水平方向強烈擠壓力的作用，使上盤沿斷層面向上錯動而成。斷層線的方向常與巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應力作用的方向垂直。逆斷層的傾角變化很大，斷層面傾角大于45°的稱沖斷層，介于25°一45°之間的稱逆掩斷層，小于25°的稱輾掩斷層。（3）平推斷層：其斷層面傾角很陡，常近于直立，斷層線平直延伸遠，斷層面上常有近于水平的擦痕。逆沖斷層逆掩斷層三、斷層及斷層的工程評價4.斷層的組合形態斷層很少孤立出現，往往由一些正斷層和逆斷層有規律地組合成一定形式，形成不同形式的斷層帶。如階梯狀斷層、地塹、地壘和疊瓦式構造。階梯式斷層汾渭地塹華山地壘疊瓦狀斷層疊瓦狀斷層三、斷層及斷層的工程評價5.斷層的野外識別方法（1）地貌上的反映：上升盤的前緣可能形成陡峭的斷層崖，如果經剝蝕，就會形成斷層三角面地形。另外，山脊錯斷、斷開，河谷跌水瀑布，河谷疊瓦式構造方向發生突然轉折等，很可能均是斷裂錯動在地貌上的反映。（2）地層特征：若巖層發生不對稱的重復，巖脈被錯斷，或者巖層沿一走向突然中斷，與不同性質的巖層突然接觸等。

(3)斷層的伴生構造：斷層的伴生構造是斷層在發生、發展過程中遺留下來的痕跡。常見的有牽引彎曲、斷層角礫、糜棱巖、斷層泥和斷層擦痕。（4）水系：河流遇斷層面而急劇改向，甚至發生河谷錯斷現象。湖泊、洼地呈串珠狀排列，往往意味著大斷裂的存在；溫泉和冷泉呈帶狀分布往往也斷層存在的標志；線狀分布小型侵入體。華山斷層崖漓江斷層三角面黃河壺口斷層瀑布斷層角礫巖斷層擦痕黃河九曲第一彎瀾滄江河谷西昌螺髻山溫泉三、斷層及斷層的工程評價6.斷層的工程評價斷層不僅對巖體的穩定性和滲透性、地震活動和區域穩定有重大的影響，而且是地下水運動的良好通道和匯聚的場所。在規模較大的斷層附近或斷層發育地區，常賦存有豐富的地下水資源。(1)降低了地基的強度和穩定性，斷層破碎帶力學強度低、壓縮性大，建于其上的建筑物由于地基可能出現較大的沉陷，易造成開裂或傾斜。斷裂面對巖質邊坡、橋基穩定都有重要影響。(2)跨越斷裂構造帶的建筑物，由于斷裂帶及其兩側上、下盤的巖性均可能不同，易產生不均勻沉降。(3)隧道工程通過斷裂破碎帶時易發生坍塌。(4)斷裂帶在新的地殼運動的影響下，可能發生新的移動，從而影響建筑物的穩定。四、活斷層及其工程影響四、活斷層及其工程影響1.活斷層及其年代標準活斷層：現今仍在活動或者近期有過活動，不久的將來還可能活動的斷層。“近期”有不同的標準，有的行業規范定為晚更新世（約12萬年）以來。國家標準《巖土工程勘察規范》中規定全新世以來有過地震活動或正在活動、或將來可能繼續活動的斷裂叫做全新活動斷裂。龍門山斷裂帶四、活斷層及其工程影響2.活斷層的分類（1）按兩盤錯動方向分類走向滑動斷層：最常見，其特點是斷層面陡傾或直立，部分規模很大，斷層中

常蓄積有較高的能量，引發高震級的強烈地震。傾向滑動斷層：以逆斷層更為常見，多數是受水平擠壓形成，斷層傾角較緩，錯

動時由于上盤為主動盤，故上盤地表變形開裂較嚴重，對建筑物

危害較大。（2）按其活動性質分類蠕變型活斷層：只有長期緩慢的相對位移變形，不發生地震或只有少數微弱地震；突發型活斷層：錯動位移是突然發生的，并同時伴發較強烈的地震。活斷層絕大多數常沿襲著老斷層發生新的錯動位移，而具繼承性，尤其是區域性的深大斷裂更為多見。圣安德列斯走向滑動斷層逆斷層四、活斷層及其工程影響3.活斷層的識別標志（1）地質特征最新沉積物的地層錯開。（2）地貌標志活斷層往往構成兩種截然不同的地貌單元的分界線，疊次出現的斷層崖、三角面、斷層陡坎等呈線性分布；河流同步轉移線狀分布的泉水出露，且植被發育。若為溫泉，則水溫和礦化度較高。滑坡、崩塌和泥石流等動力地質現象常呈線性密集分布。（3）地震方面的標志在斷層帶附近地區有現代地震、地面位移和地形形變以及微震發生。2008年汶川地震二王廟遭受破壞四、活斷層及其工程影響4.活斷層對工程建設的影響（1）活斷層對工程的危害主要是活斷層的地面錯動和活斷層快速滑動引起地震。（2）蠕變型的活斷層，當變形速率較大時，可能導致建筑地基不均勻沉陷，使建筑物拉裂破壞。（3）突發型的活斷層伴隨地震產生的錯動距離通常較長，多在幾十厘米至幾百厘米之間，這種危害是無法抗拒的。因此在工程建筑地區有突發型的活斷層存在時，任何建筑原則上都應避免跨越活斷層以及與其有構造活動聯系的分支斷層，應將建筑物選擇在無斷層穿過的位置。汶川地震造成建筑物破壞汶川地震造成北川中學破壞五、地質構造與路基工程的關系五、地質構造與路基工程的關系1.斷層構造：

斷層破碎帶的巖體松散，節理也很發育，常是地下水活動的通道，加之斷層面傾向路基，所以當挖方邊坡與斷層帶平行時，極易產生滑塌。2.節理：

節理特別發育的陡坡地段，當有一組或幾組節理傾向路基時，開挖后常造成滑塌、落石等病害。新疆卡拉先格爾地震斷層滑塌節理造成崩塌五、地質構造與路基工程的關系3.地質構造與橋基工程的關系(1)水平構造、直立構造：無影響；(2)單斜構造：①當巖層層面傾向下游，其中又有軟弱夾層時，會因水的沖蝕作用而影響基礎的穩定性。如果軟弱夾層較厚，會使基礎產生差異沉降導致墩身歪斜或傾覆②當兩種不同巖層接觸，其接觸面較陡時，會造成橋基不穩，因為接觸面一般都是軟弱結構面，故最好是將橋基設計在單一巖層之上。(3)斷層構造：應盡可能地避開斷層破碎帶，因橋基巖體破碎，易風化滲水，受橋基和橋體荷載后出現沉陷，或沿斷層破裂面錯動的方向，使橋墩發生滑移或傾斜。五、地質構造與路基工程的關系斷層與斷層破碎帶橋基失穩順向河橋基失穩五、地質構造與路基工程的關系4.地質構造與隧道工程的關系(1)水平構造、直立構造：一般較穩定;(2)單斜構造：視巖層傾角的大小和巖性而定。若傾角平緩，且巖質堅硬，則較穩定；若傾角大，夾有軟弱層，且有地下水活動，則不利；如在塑性強的粘性土中，可能引起隧道邊墻的坍塌和順層滑動；(3)褶曲構造：隧道宜選擇在其翼部通過，穿過向斜核部或背斜軸部均不利；(4)斷層構造：極為不利；宜選擇繞避；若不能繞避則應與斷層構造線呈直交或近乎直交穿越。任務小結