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地质构造与岩体结构.ppt

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文档介绍

文档介绍:第二章       地质构造与岩体结构   第一节 褶皱构造
一、  地质构造的概念
众所周知,世间万事万物都在不停地运动、变化和发展之中,地壳也是如此。今日我们所见到的地壳,它的物质成分、地表形态、岩层产状及形态,都是自地球诞生以来地壳
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3.  褶曲的分类
根据褶曲在横剖面上的形态或轴面的位置,可将褶曲主要划分为对称褶曲、不对称褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲,此外还有扇形褶曲和卷曲褶曲。根据褶曲在纵剖面上的形态或脊线的形态,可将褶曲划分为水平褶曲;倾伏褶曲;短轴褶曲;穹窿和构造盆地。根据褶曲的组合形态,又可将褶曲划分为:全型褶曲(复背斜、复向斜);断续型褶曲和过渡型褶曲(中间型褶曲)。
(1)       对称褶曲:两翼岩层倾向相反,倾角相等或接近相等,对称褶曲也称为直立褶曲。
(2)       不对称褶曲:两翼岩层倾向相反,倾角不相等。
(3)       倒转褶曲:两翼岩层向同一方向倾斜,一翼正常,一翼倒转。
(4)       平卧褶曲:褶曲的轴面近水平,两翼岩层产状平缓。
(5)       水平褶曲:褶曲的脊线近水平。
(6)       倾伏褶曲:褶曲的脊线沿一定方向向上或向下倾伏。
(7)       穹窿和构造盆地:同层岩层向四面下倾的称穹窿;同层岩层向四面翘起的称构造盆地。
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图2-4 褶曲在横剖面上的形态 图2-5 褶曲在纵剖面上的形态(倾伏和水平褶曲) 图2-6 短轴背斜、短轴向斜、穹隆和构造盆地 图2-7 全型褶曲
(8)       短轴褶曲:短轴褶曲是介于穹隆、构造盆地和一般褶曲之间的一种褶曲,其脊线从最高点向两端显著下沉或上翘。
(9)       全型褶曲:褶曲发育不间断,背、向斜相间排列,紧密相连。其中由许多褶皱组成的巨大背斜称为复背斜,由许多褶皱组成的巨大向斜称为复向斜。
(10)   断续褶曲:是地壳运动相对稳定地区的典型褶曲类型,常见的是背斜孤立的隆起于水平岩层之中。最常见的构造形态是穹窿和构造盆地。
(11)   过渡型褶曲:介于全型和断续褶曲之间的褶曲。
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图2-8 构造河谷或冲沟的形成
四、   褶皱构造对工程建设的影响
在由全型褶曲构成的褶皱山区,岩层强烈破碎,顺向坡岩体极易沿层面或节理面产生滑动,造成土坡失稳,危及工程安全。例如绪论中介绍的台湾基隆河畔1974年9月发生的顺层滑坡,破坏了周围的村庄、道路,阻断了河流。
在背斜、向斜的脊部,张性节理发育,加速了风化作用的进行,造成岩体强度的降低,并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向斜式冲沟,对公路、铁路建设造成很大困难。
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图2-9 褶皱构造对地下洞室稳定性的影响
背、向斜的核部往往构造应力很大,在工程中一旦遇到,应加强应力和变形测试,减少构造应力对工程的危害。
采矿巷道及地下隧道宜布置在背斜的核部,而尽量避免布置在向斜的轴部。因为布置在背斜的核部的巷道或其它地下洞室能有效利用顶板岩体的自然成拱作用,增加洞室的稳定性。而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室,一旦两帮岩石下滑,造成顶部岩石冒落事故,洞室顶部将很难进行进一步维护。
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第二节 倾斜构造
有的工程地质学教程或著作将地质构造划分为两种基本形式:褶皱构造和断裂构造,但也有很多的将地质构造划分为三种形式:褶皱构造、倾斜构造和断裂构造。笔者比较倾向于后一种划分结果。
一、倾斜构造
一般认为,倾斜构造是原来水平或近水平沉积的地层,在地壳运动的影响下产状改变而发生倾斜变化,此时岩层面与水平面就有了一定的倾角,成为具有倾斜构造的岩层。但不可否认,自然界中有的地层在沉积中就是倾斜的,例如洪积地层。这样的地层如果在其后的漫长地质岁月中变质成岩,其产状显然也是倾斜的。除此以外,还有的地层在大的空间范围内可能属于褶皱构造,是一个背斜或一个向斜的一翼岩层,但在一定的工程范围内,则表现为单向倾斜的构造形式。这样的地层对某个具体工程而言,显然也可作为倾斜构造来看待。因此笔者认为,广义的倾斜构造应包括上述所有三种情况。
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图2-10 单斜岩层在各剖面及水平切面上的表现 图2-11 水平、直立、倾斜岩层在地形地质图上的表现
岩层面与水平面的交角小于20~30o时被称为缓倾斜岩层;交角在60~70o以上时称为陡立岩层,介于缓倾斜岩层和陡立岩层之间的称为陡倾岩层,交角近于或等于90o时,成为直立岩层。如果在一定的地质区域内,一系列岩层的倾斜方向及倾斜角度都基本一致,则称其为单斜构造。,但在有的行业中,对倾斜岩层却有自己特有的命名方法,例如,在采矿行