工程地質(zhì)第一章-褶皺課件

第二章地層與地質(zhì)構(gòu)造1巖層產(chǎn)狀對工程建筑物穩(wěn)定性的影響巖層的產(chǎn)狀分為：水平巖層、傾斜巖層和直立巖層1、巖層產(chǎn)狀對邊坡（滑坡）穩(wěn)定性的影響2、巖層產(chǎn)狀對隧道穩(wěn)定性的影響21、巖層產(chǎn)狀對邊坡（滑坡）穩(wěn)定性的影響穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定易滑易崩滑3近水平層狀砂泥巖互層崩塌群5重慶萬縣平緩層狀結(jié)構(gòu)滑坡解體示意圖62、巖層產(chǎn)狀對隧道穩(wěn)定性的影響(a)隧道穿過均質(zhì)水平巖層(b)隧道穿過軟硬相間的水平巖層(c)隧道與巖層走向垂直(d)隧道與巖層走向平行7一、褶皺的定義褶皺：指組成地殼的巖層，受構(gòu)造應(yīng)力的強烈作用，使巖層形成一系列未喪失其連續(xù)性的波狀彎曲構(gòu)造。褶皺構(gòu)造是巖層產(chǎn)生的塑性變形，地殼表層廣泛發(fā)育的基本構(gòu)造之一。9褶皺的特點：褶皺的形態(tài)千差萬別，復(fù)雜多變。其規(guī)模差異極大，大到上千公里的褶皺，小到手標(biāo)本或顯微鏡下的微型褶皺。10褶皺圖11一、褶皺的定義褶皺形成的主要作用（1）縱彎褶皺作用——地殼水平運動的結(jié)果（2）剪切褶皺作用——沿巖層層面滑動的褶皺作用（3）橫彎褶皺作用——發(fā)生與巖層垂直方向的彎曲褶皺（4）柔流褶皺作用——高韌性低粘度巖體的似流動變形形成的褶皺。13一、褶皺的定義褶皺形成的主要作用（1）縱彎褶皺作用——地殼水平運動的結(jié)果

縱彎褶皺作用是指巖層受到順層擠壓力的作用而發(fā)生褶皺。力學(xué)上亦稱之屈曲。

一般假定巖層在褶皺前處于原始的水平狀態(tài)，所以，縱彎褶皺作用被認(rèn)為是地殼水平運動的結(jié)果?？v彎褶皺作用14一、褶皺的定義褶皺形成的主要作用剪切褶皺作用又稱滑動褶皺作用，它是巖層沿著層面方向發(fā)生的剪切面差異運動而形成“褶皺”的作用。（2）剪切褶皺作用——沿巖層層面滑動的褶皺作用剪切褶皺作用15一、褶皺的定義褶皺形成的主要作用（4）柔流褶皺作用——高韌性低粘度巖體的似流動變形形成的褶皺。柔流褶皺作用是一種固態(tài)流變條件下的褶皺作用。冰川中冰層褶皺則是一種地表條件下的柔流褶皺

17一、褶皺的定義影響褶皺形成的主要因素1.層理因素

層理或成層構(gòu)造使巖石具有不均一性，可以通過層間滑動或?qū)觾?nèi)的物質(zhì)塑性流動而彎曲形成褶皺。因此，層理或成層構(gòu)造是巖石發(fā)生褶皺的必要條件。2.巖層厚度和力學(xué)性質(zhì)因素在同等應(yīng)力條件下，厚巖層或強巖層易形成平緩開闊的褶皺，薄巖層或弱巖層易形成緊密的褶皺。影響褶皺形成的因素主要有以下4個方面：層理、巖層厚度和力學(xué)性質(zhì)、巖層的埋藏條件和應(yīng)變速率、基底構(gòu)造等。183.巖層埋藏深度和應(yīng)變速率因素1）埋藏深度

在地表附近的常溫常壓下，巖石普遍表現(xiàn)為脆性，以斷裂變形為主，難以形成褶皺。在地下較淺處，溫度、圍壓增大，巖石的韌性增高，巖層易于彎曲，以縱彎褶皺作用為主。在深部，巖石的韌性更高，逐漸變?yōu)榭v彎褶皺作用和剪切褶皺作用，以至柔流褶皺作用為主。2）應(yīng)變速率

如果作用力大，應(yīng)變速率很大，即使在地下一定深處，巖層也會呈彈性彎曲或斷裂；反之，即使在地表條件下，也會發(fā)生蠕變而形成褶皺。一、褶皺的定義影響褶皺形成的主要因素19（一）褶曲的定義（二）褶曲的形態(tài)（三）褶曲的基本類型（四）褶曲的形態(tài)要素（五）褶曲的分類（六）褶曲的組合類型二、褶曲21褶皺構(gòu)造中任何一個單獨的彎曲稱為褶曲。褶曲是組成褶皺的基本單元。二、褶曲（一）褶曲的定義22當(dāng)巖層的新老關(guān)系已知時，分為兩種：背斜與向斜，其中背斜以老地層為核心，向斜以新地層為核心。當(dāng)巖層的新老關(guān)系不明時分為三種：背形、向形與側(cè)形。其中背形向上隆起，向形向下隆起，側(cè)形中部向側(cè)彎曲，見下圖。二、褶曲（二）褶曲的形態(tài)背形向形側(cè)形23背斜25背斜26褶曲各個組成部分在空間的形態(tài)特征名稱稱為褶曲的形態(tài)要素。褶曲的要素主要有：核部、翼部、軸面、軸線、樞紐、脊線、槽線等等。其中最主要的是樞紐、軸面和兩翼。二、褶曲（四）褶曲的形態(tài)要素291.核部

褶曲中心部位的巖層。背斜的核部地層最老，向斜的核部地層最新。對同一褶曲而言，隨著出露高度的不同，褶曲的核部地層會發(fā)生相應(yīng)的變化。2.翼部

褶曲核部兩側(cè)部位的巖層。對同一個褶曲而言，核部兩側(cè)的翼部地層以核部地層為中心鏡相對稱。當(dāng)兩褶皺（背斜、向斜）相鄰時，兩核部之間的公共部分為共同的翼部，即一褶皺的核部不得包含另一褶皺的翼部。二、褶曲（四）褶曲的形態(tài)要素303.轉(zhuǎn)折端

褶曲從一翼到另一翼的彎曲部位。轉(zhuǎn)折端在橫切褶曲的剖面上可以是一點、一段曲線或一段直線。4.樞紐

褶曲在同一巖層面上最大彎曲點的連線。樞紐在空間上可以是直線、曲線、水平線、傾斜線等。二、褶曲（四）褶曲的形態(tài)要素315.軸面

指通過核部大致平分褶曲兩翼的假想平面。軸面在空間上可以垂直、傾斜、水平，也可以是平面、曲面。6.軸線（軸跡）

軸面與水平面或垂直面的交線。它是一假想線，代表褶曲在水平面或垂直面上的延伸方向。7.脊線與槽線背斜褶曲某一巖層面的最高點的連線稱脊線；向斜中某一巖層面上最低點的連線稱槽線。脊線或槽線在空間上也可以是直線、曲線、水平線、傾斜線。二、褶曲（四）褶曲的形態(tài)要素32（1）按褶曲橫剖面形態(tài)分類——即按橫剖面上軸面及兩翼巖層產(chǎn)狀分類。二、褶曲（五）褶曲的分類①直立褶曲：軸面直立，兩翼巖層傾向相反，傾角大致相等。②傾斜褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相反，傾角不相等。軸面33二、褶曲（五）褶曲的分類③倒轉(zhuǎn)褶曲：軸面傾斜，兩翼巖層傾向相同，其中一翼為倒轉(zhuǎn)巖層。④平臥褶曲：軸面近水平，兩翼巖層產(chǎn)狀近水平，其中一翼為倒轉(zhuǎn)巖層。（1）按褶曲橫剖面形態(tài)分類——即按橫剖面上軸面及兩翼巖層產(chǎn)狀分類。34直立褶曲35傾斜褶曲36倒轉(zhuǎn)褶曲37平臥褶曲38平臥褶曲39四類褶曲在形成關(guān)系上的聯(lián)系40二、褶曲（五）褶曲的分類①水平褶曲：樞紐近于水平，呈直線狀延伸較遠(yuǎn)。②傾伏褶曲：樞紐向一端傾伏，另一端昂起，兩翼巖層界線不平行，在傾伏端交匯成封閉曲線。（2）按樞紐產(chǎn)狀分類41直立水平褶曲42直立傾伏褶曲43

當(dāng)傾伏褶曲的長寬比小于3：1時，背斜稱為穹窿構(gòu)造；向斜稱為構(gòu)造盆地。二、褶曲（五）褶曲的分類44美國懷俄明州的穹隆山45伊拉克和伊朗交界附近的背斜山46（3）按褶曲頂角大小的分類1.平緩褶曲：頂角大于120°2.開闊褶曲：頂角為120—70°3.中常褶曲：頂角為70—30°4.等斜褶曲：頂角為30—5°5.緊閉褶曲：頂角小于5°.（4）按褶曲轉(zhuǎn)折端形態(tài)的分類1.圓弧褶曲：轉(zhuǎn)折端呈圓弧狀彎曲的褶曲。2.尖棱褶曲：轉(zhuǎn)折端呈尖棱狀，兩翼平直。3.箱狀褶曲：轉(zhuǎn)折端呈箱狀，兩翼產(chǎn)狀較陡。平滑開闊中常緊閉等斜圓弧褶皺尖棱褶皺箱狀褶皺二、褶曲（五）褶曲的分類47①復(fù)背斜和復(fù)向斜走向基本一致的、一系列連續(xù)發(fā)育的、不同級別的褶皺組合成的巨大的褶皺。

主要特征：1）呈帶狀分布，所有褶皺的走向基本上延伸方向一致；2）褶皺連續(xù)發(fā)育，布滿全區(qū)，背斜、向斜同等發(fā)育；3）不同級別的褶皺往往組合成巨大的復(fù)背斜和復(fù)向斜。

二、褶曲（六）褶曲的組合類型4849②隔擋式與隔槽式由一系列互相平行的背斜和向斜相間排列而成。一類是背斜形態(tài)完整、窄而緊閉，而其間隔的向斜比較平緩開闊的褶皺，稱為隔擋式褶皺。另一類與上述相反，向斜緊閉且形態(tài)完整，而其間隔的背斜則平緩開闊、或呈箱狀的褶皺，稱為隔槽式褶皺。二、褶曲（六）褶曲的組合類型505152褶皺構(gòu)造的野外觀察褶皺構(gòu)造的野外觀察方法：

小型褶曲構(gòu)造：觀察出露地面的基巖露頭；

大型褶曲構(gòu)造：穿越法、追索法；注意：褶皺構(gòu)造的背向斜與地形的山谷不一樣，背斜遭受長期剝蝕，不但可以逐漸地被夷為平地，而且由于背斜軸部的巖層遭受構(gòu)造作用的強烈破壞，在外力作用下，甚至可以發(fā)展成為谷地，故不能夠完全以地形的起伏作為識別褶曲構(gòu)造的主要標(biāo)志。

三、褶皺構(gòu)造的野外辨認(rèn)特征53三、褶皺構(gòu)造的野外辨認(rèn)特征54褶皺構(gòu)造的野外觀察沿選定的調(diào)查路線，垂直巖層走向進行觀察。穿越法便于了解巖層的產(chǎn)狀、層序及其新老關(guān)系。如果路線所通過的地帶巖層呈有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)，則可判定為褶曲構(gòu)造。再根據(jù)巖層出露的層序及其新老關(guān)系，判斷為背斜或者向斜。進一步分析兩翼巖層的產(chǎn)狀和兩翼與軸面之間的關(guān)系，即可判斷褶曲的形態(tài)類型。平行巖層走向進行觀察。追索法便于查明褶曲延伸的方向及其構(gòu)造變化情況。當(dāng)兩翼巖層在平面上彼此平行展布時為水平褶曲；當(dāng)兩翼巖層在轉(zhuǎn)折端閉合或呈“S”形彎曲時，則為傾伏褶曲。穿越法和追索法是野外觀察和研究地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的一種基本方法。一般以穿越法為主，追索法為輔。穿越法追索法三、褶皺構(gòu)造的野外辨認(rèn)特征55褶皺構(gòu)造對工程建筑物影響的主要內(nèi)容：（1）傾斜巖層的產(chǎn)狀與路線或隧道軸線走向的關(guān)系。（2）褶皺構(gòu)造對于深路塹、挖方高邊坡及隧道工程等的不利影響。四、褶皺構(gòu)造對工程建筑物的影響56深路塹和高邊坡工程：（1）有利情況：路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時，單就巖層產(chǎn)狀與路線走向的關(guān)系而言，對路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的。（2）不利情況：路線與巖層走向平行，巖層傾向與路基邊坡一致，且邊坡的坡角大于巖層的傾角。若邊坡巖體屬石灰?guī)r、砂巖與粘土質(zhì)頁巖互層，并有地下水作用時容易引起斜坡巖層發(fā)生大規(guī)模的順層滑動。四、褶皺構(gòu)造對工程建筑物的影響57132隧道工程

隧道從褶曲的翼部通過比較有利；但