五、岩体结构与岩体的工程性质.ppt

内容提要： 一、水平构造 二、单斜构造 三、褶皱构造 四、断裂构造 五、岩体结构与岩体的工程性质 六、岩体结构稳定性分析 地质构造：在地应力作用下，地壳内部的地层或岩层不断发生变位、变形和破坏，从而在地球内部或地壳中留下了永不磨灭的各种地质作用痕迹或形迹。 地质构造的形成会使地形地貌和岩石或岩体的工程地质性质等发生变化，也会使岩体结构及其稳定性发生改变。 研究地质构造对于掌握地应力变化规律也具有重要的意义，而地应力是土木工程尤其是地下工程荷载的主要来源。 许多地质构造的产状与工程的开挖临空面或接触面的产状之间的相对关系往往决定各类工程结构的稳定性。 一、水平构造 （一）基本概念 水平构造：地层或岩层的层面平行且处于水平或近似水平（倾角一般小于5°）的构造。 大多是因为未发生或发生轻微或发生均匀升降的构造运动，并经沉积与成岩等外力地质作用而形成的。 一般出现在平原、高原或盆地中部，其地层或岩层未见明显的变位或变形。 （二）工程地质特征 1. 具有成层的特征 2. 呈现自重应力场特点 天然或初始地应力基本由自重应力组成，其最大主应力在铅直方向，而最小主应力在水平方向，因此，分析和估计天然或初始地应力的方法较简单。 具有水平构造的地层和岩层的天然或初始地应力具有自重应力分布的特点，在选择地下工程铅直剖面形状时，只要将长轴方向置于铅直方向，地下工程就可能取得较好的稳定性，从而降低加固的成本。 二、单斜构造 （一）基本概念 地层或岩层的层面平行且存在稳定倾角（倾角一般大于5°）的构造。 大多是因为水平构造受到地壳运动的影响而发生变位所形成的，也有的可能是巨型复杂地质构造的一部分。 由于形成单斜构造时，发生了构造运动而使地层或岩层变位，因此，单斜构造的地层或岩层可能呈现正常或倒转的地层层序。 （二）工程地质特征 1. 地层或岩层具有成层的特征 2. 大多不再表现自重应力的特点 3. 很可能沿层面产生滑动破坏 三、褶皱构造 由于受到因地壳运动和岩浆作用等的影响而产生的构造应力的强烈作用，使地层或岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。 褶皱构造一般是由一系列波状弯曲组成，其中一个弯曲是其基本组成单位，称为褶曲。 （一）褶曲的组成要素 把褶曲的各组成部分称为褶曲组成要素，它包括核部、翼部、轴面、轴和枢纽等五个组成要素。 轴面：平分褶曲为对称或基本对称的两部分的一个假想面。 轴：轴面与水平面的交线，表示褶曲延伸的方向。 枢纽：轴面与地层或岩层层面的交线。 核部：褶曲中心部位的地层或岩层。 翼部：核部两侧的地层或岩层。 （二）褶曲的分类 1. 按相对地质年代分类 背斜：核部地层或岩层的地质年代较老，向两翼依次变新的褶曲。多数情况下，向上弯曲的褶曲为背斜。 向斜：核部地层或岩层的地质年代较新，向两翼依次变老的褶曲。多数情况下，向下凹曲的褶曲为向斜。 2. 按轴面产状分类 按轴面产状可将褶曲分为直立、倾斜、倒转和平卧褶曲四种类型。 直立褶曲：轴面铅直（即轴面倾角近似等于90°），两翼地层或岩层的倾向相反。在垂直轴面的铅直剖面上，两翼往往基本对称，亦称为对称褶曲。 倾斜褶曲：轴面倾斜（即轴面倾角小于90°），两翼地层或岩层的倾向相反。在垂直轴面的铅直剖面上，两翼往往不对称，亦称为不对称褶曲。 倒转褶曲：轴面倾斜（即轴面倾角小于90°），两翼地层或岩层的倾向相同，且其中一翼的地层或岩层的层序正常（上新下老），而另一翼的层序发生倒转（上老下新）。 平卧褶曲：轴面水平或近似于水平，一翼的地层或岩层的层序正常（上新下老），而另一翼的层序发生倒转（上老下新）。 3. 按枢纽产状分类 按照枢纽的形态和产状也可将褶曲划分为水平、倾伏、长圆形和浑圆形褶曲等四种类型。 水平褶曲：枢纽是水平的，而且，整个褶曲沿水平方向延伸，两翼走向大致平行。在水平面上，如果核部裸露于地表，则其宽度基本不变。 倾伏褶曲：枢纽是倾斜的，而且，两翼走向斜交，因此，在水平面上，两翼地层或岩层逐渐接近，并最终会合起来，这个会合的地方称为褶曲的转折端。亦称为倾伏背斜或倾伏向斜。 长圆形褶曲：褶曲的两端在水平方向上延伸不远就发生倾伏，褶曲的长与宽之比大约在10:1到3:1之间。习惯上称为短轴褶曲，原为背斜者称为短轴背斜，原为向斜者称为短轴向斜。 浑圆形褶曲：长圆形褶曲的长与宽之比小于3:1。属于这类褶曲的背斜称为穹窿构造，而属于这类褶曲的向斜则称为构造盆地。 （三）褶皱构造的野外识别 1. 地形地貌 背斜山与向斜谷。 单独或零星出现的山头和盆地：单独或零星出现的山头及其剥蚀地貌、盆地（或凹地）及其沉积地貌也可能是褶皱构造存在的标志。 2. 地层或岩层特征