工程地质基础知识讲座课件.ppt

4.2 断 层 断层是指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面有明显相对位移时的断裂构造。断层广泛发育，规模相差很大。大的断层延伸数以千计百公里甚至上千公里，小的断层在手标本上就能见到。有的断层以切穿了地壳岩石圈，有的则发育在地表浅层。断层是一种重要的地质构造，对工程建筑的稳定性起着重要作用。地震与活动性断层有关，隧道中大多数的坍方、涌水均与断层有关。 （一）断层要素 为阐明断层的空间分布状态和断层两侧岩层的运动特征，将断层各组成部分赋予一定名称，称为断层要素。 断层面 指断层中两侧岩层沿其运动的破裂面的产状用走向、倾向、倾角表示，其测量方法同岩层产状。有的断层面是由一定宽度的破碎带组成，称为断层破碎带。 断层线 是断层面与地平面或垂直 面的交线，代表断层面在地面或垂直面上的延伸方向。它可以是直线，也可以是曲线。 断盘 断层两侧相对位移的岩层叫断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的叫上盘，位于断层面下方的叫下盘。 断距 指岩层中同一点被 断层断开后的位移量。其沿断层面移动的直线距离叫总断距，其水平分量叫水平断距，其垂直分量叫垂直断距。 （二）断层常见分类 1.按断层上、下两盘相对运动方向分类，是一种主要分类 （1）正断层：指上盘相对向下滑动、下盘相对向上滑动的断层。见图6。正断层一般受地壳水平拉张力作用或受重力作用而形成，断层面多陡直。倾角大多在45°以上。正断层可以单独出露，也可以呈多个连续组合形式出露，如地堑、地垒和阶梯状断层，见图7。 图6 正断层 图7 地堑和地垒 走向大致平行的多个正断层。当中间地层为共同的下降盘时，叫地堑；当中间地层为共同的上升盘时，叫地垒。 组成地堑或地垒两侧的正断层，可以单条产出，也可以由多条产状按你的正断层组成，形成依次向下断落的阶梯状断层。 （2）逆断层：指上盘相对向上滑动、下盘相对向下滑动的断层。见图8。逆断层主要受地壳水平挤压应力形成，常与褶皱伴生。按断层面仰角，可将逆断层划分为逆冲断层、逆掩断层和辗掩断层。 冲断层 指断层面倾角大于45°的逆断层。 图8 逆断层 逆掩断层 指断层面倾角在25°～45°之间的逆断层。常由倒转褶曲进一步发展而成。辗掩断层 指断层面倾角小于25°的逆断层。一般规模巨大，常有时代老的地层被推覆到时代新的地层之上，形成推覆构造。见图9。 图9 四川彭县逆冲推覆构造 当一系列逆断层大致平行排列，在横剖面上看，各断层的上盘依次上冲时，其组合形式称为迭瓦式断层。见图10。 图10 迭瓦式逆断层 （3）平移断层：指断层两盘主要在水平方向上相对错动的断层。见图11。 平移断层主要主要由地壳水平剪切作用形成，断层面陡立。断层面上可见水平的擦痕。 图11 平移断层 2.按断层面产状与岩层产状的关系分类 走向断层：断层走向与岩层走向一致的断层； 倾向断层；断层走向与岩层倾向一致的断层。 图12 断层引起的构造不连续现象 F1-走向断层；F2-倾向断层；F3 斜向断层 3．按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类 纵断层：断层走向与褶曲轴走向平行的断层； 横断层：断层走向与褶曲轴走向垂直的断层； 斜断层：断层走向与褶曲轴走向斜交的断层。 当断层面切割褶曲轴时，在断层上、下盘同一地层出露界线的宽窄常发生变化，背斜上升盘核部地层变宽、向斜上升盘核部地层变窄。 图13褶曲被横断层锚断引起的效应 4.按断层力学性质分类 压性断层：由压应力作用形成，其走向垂直于主压应力方向，多呈逆断层形式、断面为舒绶波状，断裂带宽大，常有角砾岩。 张性断层：在张应力作用下形成，其走向垂直于张应力方向，常为正断层形式，断层面粗糙，多呈锯齿状。 扭性断层在剪应力作用下形成，与主压应力方向交角小于45°，常成对出现。断层面平直光滑，常有大量擦痕。 （三）断层存在的判别 1.构造线标志 同一岩层分界线、不整合接触界面、侵入岩体与围岩的接触带、岩脉、褶曲轴线、早期断层线等，在平面或剖面上出现了不连续，即突然中断或错开，则有断层存在。参见图12. 2.岩层分布标志 一套顺序排列的岩层，由于走向断层的影响，常造成部分地层的重复或缺失现象。即断层使岩层发生错动，经剥蚀夷平作用使两盘 地层处于同一水平面时，会使原来顺序排列的地层出现部分重复或缺失。通常有6种情况造成的地层重复和缺失。见表4-2和图14。 图14走向断层造成的地层重复和缺失 表4-2 走向断层造成的地层重复和缺失 3.断层的伴生现象 当断层通过时，在断层面（带）及其附近常形成一些构造伴生现象。也可作为断层存在的标志。 （1）擦痕、阶步和摩擦镜面：断层上、下盘沿断层面作相对运动时，因摩擦作用，在层面上形成一些刻痕、小阶梯或磨光的平面，分别称为擦痕、阶步和摩擦镜面。见图15。 图15 擦痕与阶步 （2）构造岩：因