工程地質(zhì)ch42

1、經(jīng)常引起地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造之一4.4 斷 層14.4.1 斷層要素和位移 斷層要素 斷層面 斷層盤 斷層線 位移 滑距 斷距1.下盤 2.上盤 3.斷層面2一、斷層的幾何學(xué)與運動學(xué)要素. 斷層的幾何學(xué)要素巖層或巖體順破裂面發(fā)生明顯位移的構(gòu)造就是斷層，又叫斷裂。一個小型斷層上盤下盤上升盤下降盤斷層面 主要有斷層面和斷層盤。 斷層盤：斷面兩側(cè)發(fā)生相對位移的巖塊或巖層。分上盤與下盤，或上升盤與下降盤。32. 斷層的運動學(xué)要素 斷層的位移：斷層兩盤相對運動量的大小，分為滑距和斷距。 斷距：被錯斷巖層在兩盤上的對應(yīng)層之間的相對距離，與觀測方向有關(guān)。 在垂直巖層走向的剖面上可觀測到的斷距有：地層斷距(ho

2、)、鉛直地層斷距(hg=hg)、水平地層斷距( hf). 滑距：斷層兩盤實際的位移距離。錯動前的一點錯動后分成的兩個對應(yīng)點之間的實際距離稱為總滑距(ab). 總滑距可分解為走向滑距(ac)、傾向滑距(cb)和水平滑距(am)。斷層滑距和斷距44.4.2 斷層的類型根據(jù)斷層走向與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類 走向斷層：斷層走向與地層走向一致； 傾向斷層：斷層走向與地層傾向一致； 斜向斷層：斷層走向與地層走向斜交； 順層斷層：斷層面與地層層面平行或重合。根據(jù)斷層走向與伴生褶皺（或區(qū)域構(gòu)造線）之間的幾何關(guān)系分類 縱斷層：斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致。 橫斷層：斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向基

3、本垂直； 斜斷層：斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向斜交。52. 根據(jù)斷層兩盤相對運動方向分類 這是地質(zhì)學(xué)中最常用的分類方法。分為三種基本的類型：斷層的類型斷層發(fā)生前伸展作用壓縮作用正斷層逆斷層斷面走滑斷層斜向滑動斷層傾向滑動斷層 正斷層、逆斷層和平移(走滑)斷層。另外平移正、逆斷層等斜向運動斷層以及樞紐斷層6特點：發(fā)育于拉張環(huán)境（如重力）；斷面傾角往往較大（可大于450或600以上）；斷層帶內(nèi)巖石破碎相對不太強烈。（1） 正斷層 上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。陜西省涇陽縣口鎮(zhèn)正斷層斷面N7（2）逆斷層上盤相對上升的斷層。特點：發(fā)育于擠壓環(huán)境；多與褶皺伴生； 斷面傾角總體較緩，如較大時稱沖

4、斷層；斷層帶內(nèi)巖石破碎、變形相對比較強烈。小型逆斷層8（3）平移斷層 兩盤順斷面走向相對滑動的斷層。一般把規(guī)模巨大的平移斷層稱為走(向)滑(動)斷層，但這兩個概念經(jīng)?；煊谩？煞譃樽笮校ㄗ笮┢揭茢鄬雍陀倚校ㄓ倚┢揭茢鄬?。左行與右行平移斷層右行平移左行平移特點：擠壓和拉張環(huán)境都可以形成；斷面一般較陡；斷層帶內(nèi)變形、變質(zhì)作用往往比較強烈。9一種特殊的平移斷層-轉(zhuǎn)換斷層 沿著斷層滑動方向位移突然中止的平移斷層。發(fā)育于大洋中脊的轉(zhuǎn)換斷層10斷層的分類討論一、正斷層 一般特點 組合型式標(biāo)志層地壘 地塹11 地塹-狹長的谷地、盆地、湖泊（P39圖4.24）（如：我國汾渭地塹、世界萊茵地塹、貝加爾湖地塹）

5、 地壘（如江西廬山）-斷塊隆起的山地 階梯狀斷層：多條產(chǎn)狀相近的正斷層排列 盆嶺構(gòu)造 走向基本一致的地塹、地壘和階梯狀斷層組合在一起，形成斷隆斷拗及階梯形式的交替排列，形成盆嶺構(gòu)造 環(huán)狀、放射狀斷層 斜列型斷層 斷塊型斷層1213逆沖(掩）斷層特征：傾角45位移5Km，規(guī)模巨大常形成構(gòu)造窗和飛來峰（推覆構(gòu)造）（如嵩山，喜馬拉雅山、阿爾崥斯山、宜興）（P39圖4.22）二、逆斷層 一般特點 組合型式14推覆構(gòu)造15 疊沖式或疊瓦式逆掩斷層(P39圖4.25) 對沖式逆掩斷層 背沖式逆掩斷層 平?jīng)_式逆掩斷層或順層式逆掩斷層 楔沖式逆掩斷層16疊 瓦 狀 斷 層臺中地區(qū)疊瓦斷層帶17走滑184.4.

6、3 斷層的觀察和研究（斷層存在的標(biāo)志）1. 地貌標(biāo)志斷層崖斷層三角面錯斷的山脊平原與山嶺的接觸帶串珠狀湖泊洼地泉水的帶狀分布水系急轉(zhuǎn)彎19斷層崖20斷層三角面斷層崖21祁連山祁連山祁連山脈被阿爾金斷層錯斷（衛(wèi)星影像）22斷層造成水系向同一方向偏轉(zhuǎn)阿爾金斷裂造成疏勒河左行偏轉(zhuǎn)（衛(wèi)星影像）疏勒河阿爾金斷裂23串珠狀湖泊-五大連池242. 構(gòu)造標(biāo)志 線狀、面狀地質(zhì)體（巖層、巖體、巖脈等）的沿走向突然中斷或錯開（P40圖4.26） 構(gòu)造線不連續(xù) 構(gòu)造強化：產(chǎn)狀多變、陡變，節(jié)理化、劈理化，小褶皺劇增，擠壓破碎和擦痕，構(gòu)造透鏡體等等 斷層巖（P41）： 斷層泥 斷層角礫巖 （磨礫巖） 碎裂（斑）巖 糜棱巖

7、 ?；瘞r和片理化巖 (P41圖4.30）253. 擦痕和階步、鏡面（P40圖4.27、圖4.28）斷層面上的階步與反階步 擦痕是兩盤巖石以及被磨碎的巖屑和巖粉在斷面上刻劃的結(jié)果，由粗到細(xì)（即感覺光滑）的方向指示對盤的運動方向。 階步是斷層面上與擦痕垂直的微細(xì)陡坎，一般面向?qū)ΡP的運動方向。反階步正好相反。264. 羽狀節(jié)理與斷面兩側(cè)小褶皺 羽狀張節(jié)理與主斷層所交銳角指示節(jié)理所在盤的運動方向。 斷層派生的兩組剪節(jié)理中，與主斷層小角度相交的那組節(jié)理與主斷層的銳夾角指示本盤的運動方向。斷層側(cè)邊派生的節(jié)理和小褶皺27斷層控制礦脈的現(xiàn)象礦脈上盤下盤坑道地表地層產(chǎn)狀突變指示下伏斷層283. 地層標(biāo)志4.巖漿

8、活動和礦化標(biāo)志5. 巖相和厚度的急變29牽引構(gòu)造牽引構(gòu)造：斷層兩盤相對運動時，斷層附近巖層因受斷層面摩擦力拖曳發(fā)生弧形彎曲的現(xiàn)象。牽引褶皺弧形彎曲突出的方向一般指示本盤的相對運動方向。（P41圖4.29）30逆牽引構(gòu)造（A）與反向斷層（B）同沉積斷層（A）與一般斷層（B）地層厚度變化的對比314.4.3 斷層作用的時間性 斷層活動時間的確定 原則：斷層作用的時間晚于被切割的最新地層的時代，早于覆蓋之上的最老地層的時代。 斷層形成時代是評價其對工程地質(zhì)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)（） 長期活動斷層的識別 很多大型斷裂都具長期、多次活動的特征。 大斷裂的長期多次活動主要根據(jù)斷裂控制下發(fā)育的地層及其厚度和巖相的

9、變化來確定。另外，巖漿活動也是分析確定斷層是否長期活動的一個依據(jù)。324.4.4 斷裂構(gòu)造的工程地質(zhì)評價 斷層帶是構(gòu)造薄弱帶斷裂破碎帶常因構(gòu)造破壞、巖脈穿插、風(fēng)化強烈裂隙面夾泥而呈碎裂狀，或局部因風(fēng)化和強烈破碎成松散體。斷裂與公路、鐵路路基、地下洞室地下洞室不應(yīng)布置在斷裂破碎帶或斷裂交匯處；地下洞室圍巖穩(wěn)定性與斷層、節(jié)理等的空間組合方式及其與洞室方位間的關(guān)系有密切聯(lián)系。斷裂與隧道開挖：隧道不宜沿斷裂走向布置，應(yīng)垂直走向，減少穿越斷裂破碎帶的距離斷裂與橋梁選址:橋梁應(yīng)避開斷裂破碎帶33 節(jié)理造成巖石破碎節(jié)理越密集，巖石越破碎；節(jié)理裂隙張開程度越大越有利于風(fēng)化作用的進(jìn)行和地下水的活動節(jié)理裂隙中的泥

10、質(zhì)充填物易產(chǎn)生滑動變形。節(jié)理發(fā)育的密集程度、張開度和充填物特征也是評價巖體質(zhì)量的主要因素344.5 地震與活動性斷裂活斷層與工程建設(shè)活斷層一般指目前還在活動的斷層，或者近期曾有過活動、不久的將來還可能重新活動的斷層。（一般指中更新世以來活動過的斷裂） 活斷層對工程建筑物安全的威脅主要來自斷層錯動突發(fā)錯動,因而對活斷層進(jìn)行工程地質(zhì)研究和工程安全評價非常必要。在進(jìn)行工程建設(shè)時，一般應(yīng)避開活動斷裂帶，特別是重要的建筑物更不能跨越在活斷層上。354.5.1 地震地震：屬于內(nèi)動力地質(zhì)作用。我國地處環(huán)太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶的交接地區(qū)。震源：震中：震源深度：震源與震中之間的距離。淺源地震、中源

11、地震、深源地震。地震波：體波（縱波、橫波）、面波（瑞利波、拉夫波）地震震級：地震釋放能量大小的指標(biāo)。地震烈度：地震產(chǎn)生破壞程度的指標(biāo)。震級與地震烈度相互聯(lián)系而又有所區(qū)別。36 活斷層引發(fā)地震 活斷層對工程施工的現(xiàn)實危害(錯動、斷裂）4.5.1 活斷層特性活斷層的活動方式： 蠕滑和粘滑（P44)蠕滑：連續(xù)的滑動過程，僅有小震或無震；粘滑：斷層發(fā)生快速錯動，可產(chǎn)生大震；在同一條斷層帶的不同區(qū)段可以有不同的活動方式，可以相互轉(zhuǎn)化。37 活斷層平均水平位移量與垂直位移量之比可以反映塊體的運動狀態(tài)，也可以反映出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場； 活斷層的活動規(guī)模（長度和切割深度）及活動速率斷層規(guī)模往往可反應(yīng)其能量和破壞力

12、。據(jù)鄧起東等統(tǒng)計：8級以上地震，有關(guān)斷裂長度超過500kM,77.9級地震，有關(guān)斷裂長度超過100kM, 66.9級地震，有關(guān)斷裂長度超過10kM。 38 震源深度代表斷層錯動位置，大多數(shù)地震震源深度均比沉積蓋層厚度大，6級以上地震震源深度都在地殼下部（一般在10公里以下，最深可達(dá)570公里）。 活斷層的活動速率是斷層活動性強弱的重要標(biāo)志。在我國中部沿賀蘭山、六盤山和青藏高原東緣為一條近南北向的活動構(gòu)造帶，其不僅是大陸東西兩側(cè)地形的分界線，也是重要的構(gòu)造分界線。我國大陸活斷層水平滑動速率在南北構(gòu)造線兩側(cè)有不同的特點： 構(gòu)造線以西6mm/年，構(gòu)造線以東沖積物海、湖沉積物及人工填土。硬土層在上部時

13、，厚度越大越好；軟土層在上部時，情況則相反。 卓越周期 震源產(chǎn)生的地震波在巖土層中傳播，經(jīng)過不同性質(zhì)界面的多次反射將出現(xiàn)不同周期的地震波。當(dāng)某一周期的地震波與地基巖土層固有周期相近，由于共振作用，這種地震波的振幅得到放大，此周期稱為卓越周期；60卓越周期的確定 地震波在地基巖土體中傳播，迫使其震動，在地震頻度-周期圖上頻度最大周期為該巖土體的卓越周期。單一土層大體與自振周期一致。 T=4H/VsT卓越周期（通過場地脈動觀測繪制頻度-周期曲線確定），H土層厚度， Vs為該土層的剪切波（橫波）速度?；鶐r：0.15s，堅硬土層：0.20.5s，松軟土層：0.30.8s，巨厚松軟土層： 0.51.1s地基土與建筑物的相互作用61 砂基液化 疏松的砂性土，特別是粉細(xì)砂，被水飽和，在地震時，砂體液化，完全失去承載力和抗剪強度。 地形因素 突出地形加劇震害，低洼溝谷減弱震害。 地下水埋藏 地下水埋藏