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工程地质

绪论

工程地质条件（工程所在地区全部地质环境要素的综合）

1、地层岩性

2、地质构造

定义：岩土的成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等。

在地球的内、外应力作用下，岩层或岩体发生变形或位移而遗留下来的形态

3、水文地质条件

定义：自然界中地下水的各种变化和运动的现象，包括成因、埋藏、分布、动态和化学成分。

4、地表地质作用

定义：是在内力或外力地质作用下，不同圈层之间发生能量或物质交换的过程。主要包括风化、滑坡、坍塌、岩溶、泥石流风沙移动、河流冲刷与沉积等。

5、地形地貌

定义：地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等，地貌则说明地形形成的原因、过程和时代。

6、天然建筑材料

工程地质问题（地质环境与工程建设间的矛盾或不和谐）

1、地基稳定性问题

定义：建筑荷载作用下，地基岩土体抵御变形和破坏的能力，包括强度和变形两个方面。

2、斜坡稳定性问题

定义：较长时间内，斜坡内岩土体抵御变形或破坏的能力。包括天然斜坡和人工边坡(路堑、路堤、堤坝、基坑等)，

3、洞室稳定性问题

定义：被岩土体包围（围岩）的地下洞室(隧道、基坑、地下空间)，在开挖过程中及开挖后抵御变形或破坏的能力

4、区域稳定性问题

定义：工程建筑在使用期限内，所在区域地质灾害(地震、活断层活动)发生的频率和程度。

5、环境影响问题

定义：土木工程对周围自然环境的不利影响。

几个概念

(1)建筑场地：指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的土地，大体相当于厂区、居民点和自然村的区域范围的建筑物所在地。

(2)建筑物地基：指在土和岩层上修建建筑物，承受建筑物全部重量的那部分土和岩层，地基分持力层与下卧层两部分。

(3)天然地基：指未经加固处理、直接支承基础的地基。

(4)软弱地基：指主要由淤泥、淤泥质土、松散的砂土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层所构成的地基。

(⑤)人工地基：指经过人工加固处理过的地基。

(6)地基承载力：指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的能力，地基与基础设计必须满足两个基本条件：

①要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力

②控制基础沉降使之不超过地基的变形容许值。

第二章地壳的物质组成

1. 地壳

内力地质作用(地表的基本构造形态地表大型的高低起伏）

构造运动

由地球内动力引起岩石圈地质体变形、变位的机械运动,既有水平，也有升降运动

岩浆作用

岩浆形成、运动、演化、冷凝

变质作用

在高温、高压并有化学活动性流体参与下，岩石发生成分、结构构造的变化

地震

地壳内机械能突然释放，以弹性波的形式传播到形式传播到地表引起猛烈冲击

外力地质作用(削高填低）

风化作用

暴露于地表的岩石受大气、水和生物等因素影响，在原地发生机械崩解或化学分解，从而形成松散或松软堆积物的过程

剥蚀作用

风、流水、冰川、湖海水在运动状态下，对地表岩石、矿物产生的破坏作用，并把破坏了的产物搬离原地

搬运作用

风化与剥蚀造成的破坏产物被搬运到它处

沉积作用

搬运物在适宜场所的堆积

固结成岩

松散堆积物在上覆压力的作用下排出水分，孔隙减小并被胶接，由松散堆积物渐变为坚硬的岩石的过程，即形成沉积岩的过程

2. 矿物（纯净物）

具一定化学成分和物理性质的自然元素或天然化合物，是各种地质作用的产物，是岩石的基本组成部分。矿物具有相对固定定的化学成分，并可用化学式来表达

一、矿物的形态

矿物具有确定的内部结构，即内部的原子或离子是在三维空间成周期性重复排列的，具有这种结构的称为晶体

矿物晶体集合体

粒状集合体、针状集合体、鳞片状集合体等，有时表现出特殊的集合体形态，如放射柱状、钟乳状及晶腺等

二、矿物的物理性质

颜色(color)，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。按成色原因，分为自色、他色、假色三种

自色：由矿物的化学成分和晶体结构所形成的矿物本身的固有颜色

他色：是矿物混入某些杂质所引起的颜色，与矿物的本身性质无关

假色：由矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的颜色

条痕(streak)：矿物粉末的颜色。无釉瓷板刻画后观察，可消除假色、减弱他色，对金属矿物的鉴定有重要意义

矿物透明度：指物体容许可见光透过的程度。在矿物学中，光透过的程度。在矿物学中，一般以1cm厚的矿物薄片的透光程度为准，将矿物的透明度分为三级

理论上

透明

不透明

半透明

实际应用（对于厚度为0.03mm的矿物薄片）

透明

不透明

光泽：指矿物表面反射光线的强弱程度

金属光泽

半金属光泽

金刚光泽

玻璃光泽

油脂光泽与树脂光泽

丝绢光泽

珍珠光泽

土状光泽

硬度(hardness)：指矿物抵抗外来刻画、压入或研磨等机械作用的能力。矿物硬度以H表示。常用刻画法来测定矿物硬度

解理：矿物受外力作用后，沿着一定的结晶方向发生破裂，并能裂出光滑平面的性质

完全：受力解理面显著平滑，如云母、方解石

中等：受力后常沿解理面分裂，解理面清楚，但不很平滑。常不连续，例如辉石

不完全：受力后沿解理面分裂较为困难，仅断续见到不明显的解理面，解理面不平滑，例如橄榄石

断口：矿物受外力作用后无规则地沿着解理面以外方向破裂，其破裂面称作断口

贝壳状

参差状

锯齿状

平坦状

密度

矿物密度变化幅度很大，1～23g/cm3，多数矿物密度中等，介于2.5～4之间

轻

中等

重

弹性、挠曲和延展性

受外力作用后发生变形，外力接触后能够恢复原状的性质称弹性，反之称挠性

具有延展性的材料可以锻打成片、拉成丝；不具有延展性的材料在外力作用下容易破碎、断裂

3. 岩石

自然形成的矿物的集合体，组成地壳的主要物质

（火成岩）岩浆岩

结构：岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及彼此间的组合方式

结晶程度分类

全晶质结构

半晶质结构

矿物颗粒绝对大小

显晶质结构

深成侵入岩

隐晶质结构（斑状结构）

喷出岩或浅成岩

非晶质结构

喷出岩

矿物颗粒相对大小

等粒结构

不等粒结构

斑状结构

构造：岩石中矿物集合体与岩石其它组成部分之间的排列和充填方式

块状构造

流纹状构造

气孔与杏仁构造

绳状构造

产状：岩浆岩空间位置、形态和岩体大小，以及与周围岩石相接触的关系

化学成分O、Si、AL、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ni九种元素占99％以上

浅色矿物：石英、正长石、斜长石、白云母等，富含硅、铝。

深色矿物：黑云母、辉石、角闪石、橄榄石等，富含铁、镁。

沉积岩

定义

在地壳地表常温常压条件下，由风化产物、有机质和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉积、和成岩等一系列地质作用形成的层状岩石。

形成途径

碎屑沉积

化学沉积

物质组成

矿物组成

原生矿物碎屑

粘土矿物

化学沉积矿物

有机质及生物残骸

胶结物

成分

硅质胶结

主要成分为石英，质坚、抗压强度高，抗风化力强

铁质胶结

铁的氧化物和氢氧化物。颜色深，多为棕色、红色和黄褐色，胶结紧密，强度高。仅次于硅质胶结，但易氧化，抗风化力弱

钙质胶结

方解石和白云石，颜色浅，多呈灰色或青灰色。这类岩石的强度和坚固性高，但具可溶性，遇稀盐酸能起泡为其主要的鉴定特征

泥质胶结

主要成分为粘土，多呈黄褐色。岩性松软易碎，遇水易崩解、强度低，抗风化力弱

方式

基底

孔隙

接触

结构

沉积岩的结构是指沉积岩的颗粒的性质、大小、形态及其相互关系。

碎屑结构

碎屑来源

岩石碎屑

矿物碎屑

生物碎屑

碎屑大小

砾状结构 >2mm （砾岩）

砂状结构 2-0.05mm （砂岩）

粉砂状结构 0.05-0.005mm （粉砂岩）

泥质结构 <0.005mm （泥岩）

非碎屑结构

结晶结构

石灰岩(主要矿物成分是方解石)

生物骨架结构

沉积岩的构造

沉积岩组成物质的空间分布和排列方式。

层理构造

层内的均一性

层间差异性

层面构造

岩层层面上的构造特征

波痕

泥裂

雨痕

层中构造

岩层内部的构造特征

主要指保存在岩层内部的一些动植物化石、结核

变质岩

岩石基本在固体状态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分或结构与构造变化而形成的新岩石

变质岩的矿物成分

既决定于原岩性质还与变质作用的性质、强度密切相关

变质岩具有自己的矿物成分特点，又和火成岩、沉积岩有一定联系

特有变质矿物

石榴子石、红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、十字石、蛇纹石

共有矿物

石英、长石、云母

变质岩的结构

变晶结构

由原岩在变质过程中的重新结晶形成的结构

变晶的大小

等粒变晶结构

粗粒变晶结构 >3mm

中粒变晶结构 1-3mm

细粒变晶结构 0.1-1mm

显微变晶结构 <0.1mm

不等粒变晶结构

斑状变晶结构

变晶的形态

粒状变晶结构石英、方解石

鳞片变晶结构云母、绿泥石

纤维状变晶结构阳起石、硅灰石

变余结构

变余斑状结构

变余砂状结构

变余泥质结构

变质岩的构造

变成构造

板状构造

泥质岩+定向压力

片状构造

千枚状构造

片麻状构造

一、二向矿物+定向压力=定向排列

变余构造

变余气孔构造

变余杏仁构造

变余层状构造

变质作用的类型

接触变质作用

动力变质作用

区域变质作用

混合岩化作用

变质岩的形成

温度

温度是引起岩石变质的主要因素。其作用是提供变质作用所需要的能量，促使一系列的化学反应和结晶作用得以进行

温度增高还可使矿物的溶解度加大，增强了流体的渗透性、扩散性及化学活动性，促进了变质作用的过程

压力

促使矿物内部结构改变，形成密度大、体积小的新矿物。

可以引起矿物的压溶作用，导致原岩发生矿物的重新分异与聚集，造成矿物定向排列；也可以使原岩破碎或产生变形，从而改造了原岩的结构与构造。

常见变质岩

泥质岩→板岩→千枚岩→片岩→片麻岩→麻粒岩。

中酸性的岩浆岩→片麻岩和麻粒岩。

基性的岩浆岩→片岩和角闪片岩。

石灰岩→大理岩，

石英砂岩→石英岩。

沉积岩工程地质性质

多具层理构造，力学强度呈各向异性，层理面往往成为软弱面

碎屑岩工程性质主要取决于胶结物成分，其中砂砾岩类工程性能较好

页岩、泥岩强度低、常为岩层中的软弱层，是地下水的隔水层

碳酸盐岩类、硫酸盐岩类岩石具有可溶性，易形成对工程建筑不利的溶隙和空洞

4. 岩石的性质

物理性质

容重：岩石单位体积的重量。

比重：岩石固体颗粒的重量与同体积4℃水的重量之比。

孔隙性：岩石中孔隙的发育程度。

岩石的吸水性：岩石的吸水率是指在常压条件下岩石的吸水能力

岩石的软化性：岩石在水的作用下，强度及稳定性降低的一种性质

岩石的抗冻性：岩石抵抗这种冰冻作用的能力，称为岩石的抗冻性

岩石的力学特性

岩石的强度指标

抗压强度

抗剪强度

抗拉强度

岩石的变形指标

弹性模量

变形模量

泊松比

第三章地质年代及第四纪地质

地质年代

一个地质体（比如某一岩层）形成或地质事件发生的年代

地质年代表示

相对地质年代

地质事件发生的先后顺序

绝对地质年代

地质事件发生至今的年龄

地质年代的确定

相对年代的确定就是要判断一些地质事件发生的先后关系。这些地质事件保留在地质历史留下的物质纪录中。

原则

地层层序律

下老上新

生物层序律

在相同地质时期的相同地理环境下形成的地层，含有相同的化石。

切割穿插定律

通过地层的切割、穿插、包裹关系确定地层形成的先后顺序。

地质年代表

按时代早晚顺序表示地史时期的相对地质年代和同位素年龄值的表格。

第四纪地质

第四纪是新生代最晚的一个纪，也是包括现代在内的地质发展历史的最新时期。

第四纪的下限是二百万年。

第四纪特点

人类的出现；

地壳运动强烈—新构造运动；

气候变化频繁，多次的大规模的冰川运动，冰期和间冰期

与人类工程活动关系密切。

第四纪沉积物特点

形成时间短

成岩作用不充分

常常为松散、多孔、软弱的土层（土体）覆盖在前第四纪坚硬岩层（岩体）之上

第四纪沉积物

残积物(表里不一)

岩石经风化后残留在原地的碎屑物。

特征

不具层理，碎屑物由地表向深处由细变粗；

粒度和成分受气候条件和母岩岩性制；

厚度往往与地形条件有关；

表部土壤层孔隙率火；

残积物一般透水性强，一般无地下水。

工程地质特性

表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低

下部残积层常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充填的碎石土、砂砾土，其强度较高。

风化作用的影响因素

内部

矿物组成

决定着岩石的抗风化能力（不同矿物具有不同的结晶架构）

岩石的结构

粗粒的比细粒的容易风化

多种矿物组成的比单一矿物容易风化

粒度相差大的比均粒的容易风化

地质构造

岩石的软弱结构面(断层、节理、层理等)的存在，促进岩石的风化

外部

温度

岩石的热胀冷缩

水的物态

生物的新陈代谢

矿物在水中的溶解度

各种水溶液的浓度和化学反应的速率

降水

雨水少的地区，矿物不能完全溶解，溶液易达到饱和，发生沉淀和结晶，限制了元素的迁移。

雨水多的地区，有利于化学风化和生物风化的进行。

岩石风化程度划分

坡积物（头轻脚重）

风化碎屑物由雨水或雪水沿斜坡搬运堆积在斜坡上或坡脚处而成。

特征

碎屑物从上往下逐渐变细；

分选性差，层理不明显；

多由碎石和粘性土组成，其成分与下伏基岩无关，而与山坡上部基岩成分有关；

厚度变化较大，在斜坡较陡较薄，坡脚地段较厚

工程地质特性

坡积层松散、富水，作为建筑物地基强度较低。由于披积物形成于山坡，常发生沿下卧基岩倾斜面滑动的现象。作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和稳定性问题。

洪积物（顶粗缘细）

由暂时性洪流将山区或高地的大量风化碎屑物携带至沟口或平缓地带堆积而成。

分布

洪积层多位于沟谷进入山前平原、山间盆地、流入河流处。

物质成分

洪积层成分复杂，与沟谷上游汇水区内的岩石成分有关。

构造和厚度

洪积物常具有较明显的层理以及夹层、透镜体等，其厚度从扇顶向边缘逐渐变薄。

洪积物作为建筑物地基，应注意土层尖灭和透镜体引起的不均匀沉降。洪积层处特别是还在发展的洪积层需要注意的地质灾害主要是泥石流。

冲击物（四相分明）

由长期的地表水流搬运，在河流阶地冲积平原、三角洲地带堆积而成。

分布

冲积层分布在河床、冲积扇、冲积平原或三角洲中；

物质成分

冲积层的成分非常复杂，与河流汇水面积内的岩石和土成分有关。

构造特征

冲积层分选性好，层理明显，磨圆度高。

河床相

主要分布在河床地带，冲积土一般为砂土及砾石类土，有时也夹有粘土透镜体，在垂直剖面上土粒由下到上，由粗到细，成分较复杂，但磨圆度较好。

河漫滩相

是由洪水期河水将细粒悬浮物质带到河漫滩上沉积而成的。一般为细砂土或粘土，覆盖于早先的河床相冲积土之上，常为下粗上细的二元结构。其中粗粒冲积物工程性能较高，但需注意软弱夹层以及粉细砂的振动液化问题。

牛轭湖相

冲积物是在废河道形成的牛轭湖中沉积下来的松软土。由含有大量有机质的粉质粘土、粉质砂土、细砂土组成，没有层理，压缩性高承载力较低，不宜作为天然地基。

河口三角洲

由河流携带的悬浮物质，如粉砂、粘粒和胶体物质在河口沉积的一套淤泥质粘土、粉质粘土或淤泥，形成河口三角洲。三角洲冲积物，土常呈饱和状态，承载力较低，但其上部的硬壳层可用作低层建筑物的天然地基。

湖泊沉积物

海洋沉积物

滨海沉积物

物质粗大，砂和砾；有良好的层理和交错层理；承载力较高，但透水性强。

浅海沉积物

细粒砂、粘性土及淤泥；水平层理和交错层理发育；物质疏松、含水量高、压缩性大而强度低。

大陆斜坡和深海沉积物

生物软泥、粘土及粉细砂；稳定性差。

冰碛物与冰水沉积物

冰碛物

冰川搬运堆积物，大小混杂，分选磨圆差，棱角分明，不具成层性。砾石表明有磨光面及擦痕。有的砾石受冰川压力长期作用而弯曲。

冰水沉积物

具一定层理和分选，磨圆度也较冰碛物好。

风积物

第四章地质构造

4.1基本概念

地质构造的定义

构造运动使岩层产生变形变位形成的产物

岩层

岩层是指由两个平行或近于平行的界面所限制的、同一岩性组成的层状岩石

地质构造的定义

按运动方向分为

水平运动

垂直运动

地质构造

变形变位

塑性变形

褶皱构造

脆性变形

断裂构造

参考系统

与水平面的关系

产状

与地面的关系

露头

与其他岩层的关系

接触关系

地质构造基本类型

水平构造

倾角为0°的岩层。绝对水平的岩层很少见，习惯上将倾角小于5°的岩层都称为水平岩层，或水平构造。

一般分布在平原、高原中部或盆地中部

倾斜构造

岩层层面与水平面之间有一定夹角

构造挤压（力偶）或大区域内不均匀抬升、下降，使岩层向某个方向倾斜而成的

倾斜岩层往往是其他（褶皱、断层）地质构造的一部分

皱褶构造

组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造

断裂构造

岩石受构造应力作用超过其强度时就会发生裂缝或错断，岩石的连续完整性遭到破坏而形成的构造

岩层的产状

岩层产状

岩层的空间位置状态

产状要素

走向

岩层面和任一假想水平面交线(称为走向线)的方位角。表示岩层在空间的延伸方向。(两个方位角，相差180˚)

倾向

垂直于走向线顺层面向下引出直线在水平面上投影的方位角。表示岩层的倾斜方向，即岩层面朝向哪个方向。（与走向线垂直。只有一个)

倾角

岩层层面与水平面的所夹的锐角。表示岩层倾斜的程度。

产状要素的表示方法

方位角法

象限角法

岩层的露头

露头

一些暴露在地表的岩石

露头线

岩层层面（或断层面、节理面）与地面的交线

它的形态取决于岩层的产状和地面起伏即地形情况

地层接触关系

不同地质时代岩层在空间上的接触形式

整合接触

岩层沉积无长期间断，上下两套地层间平行叠置，产状上一致，地质年代连续。

地壳相对稳定，沉积环境持续稳定

平行不整合(假整合）

岩层的产状平行，沉积不连续，接触面上有风化侵蚀痕迹。

地壳曾经发生过显著的升降运动，存在沉积间断

角度不整合

岩层的产状不平行，沉积不连续，接触面上有风化侵蚀痕迹。

曾发生过显著的水平运动和升降运动

侵入接触

断层接触

4.2褶皱构造

节理的定义和类型

褶皱

岩层受到构造运动作用后产生的连续弯曲变形

褶曲

褶皱中任何一个单独的弯曲

褶皱的特点

原有的空间位置和形态都已发生改变。

连续性未受到破坏。

是岩石塑性变形的表现。

构造运动是导致褶皱存在的直接原因。

褶皱的要素

核

褶皱中心部分的地层

翼

核部两侧对称出露的地层

轴面

指大致平分褶皱的一个假想面

轴线

轴面与水平面的交线

枢纽

轴面与层面的交线，为各层面上最大弯曲点的连线，可以是斜线或曲线。

褶皱的基本形态

背斜

岩层向上弯曲凸出(核部老，两翼新)

向斜

岩层向下弯曲凹陷(核部新，两翼老)

褶皱的其他分类

根据轴面产状分

直立褶皱

斜歪褶皱

倒转褶皱

平卧褶皱

翻卷褶皱

根据横剖面形态分

扇形褶皱

箱形褶皱

单斜褶皱

根据枢纽产状分

水平褶皱

倾伏褶皱

褶皱的野外识别

判断有无褶皱存在

重复出现对称分布

确定褶皱的基本类型

背斜：核部老，两翼新；反之

确定褶皱的形态分类

褶皱的形态特征

向斜山与背斜谷的情况在野外比较常见。因此不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶皱构造的主要标志。

褶皱存在的标志是在沿倾斜方向上相同年代的地层作对称式重复出现。

褶皱对工程的影响

褶皱一般特征

岩层变形强烈，岩体较破碎

一般来说，褶皱的受拉部位工程地质条件差

褶皱核部岩层由于受水平挤压作用，产生许多张裂隙，直接影响到岩体完整性和强度，在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育。所以在该部位布置各种建筑工程，必须注意岩层的坍落、漏水、涌水问题

在褶皱翼部布置建筑工程，重点注意岩层的倾向及倾角的大小，因为它对岩体的滑动有一定影响。如果边坡走向与岩层走向一致，且两者倾向一致，岩层倾角又小于坡角，则易产生顺层滑动。

对于隧道等地下工程，一般应布置在褶皱的翼部。核部不利，易拉裂、完整性差。

研究褶皱的蓄水情况

构造盆地向斜核部是储水较丰富地段

4.3节理构造

定义

岩层受力断裂后两侧岩块没有显著位移的断裂构造

成因分类

原生节理

在成岩过程中形成的，如玄武岩的柱状节理

次生节理

成岩后形成的

构造节理

由构造运动产生

构造裂隙延伸范围大，空间分布具有一定的规律性，成群出现

非构造节理

如风化、卸荷等

非构造裂隙范围小，延伸不远，深度小，无方向性

节理的类型

原生节理

次生节理：非构造节理

岩石在外力地质作用下，如风化、山崩、地滑、岩溶塌陷、冰川活动以及人工爆破等作用所产生的节理

这类节理常分布于地表浅部的岩石中，节理的几何规律性较差。

次生节理：构造节理

岩石在构造运动作用下形成于岩石中的节理

常常成组成群有规律地出现

往往与其他构造如褶皱、断层等有一定的组合关系和成因联系。

次生节理：构造节理：张节理

岩石在张应力作用下所产生的节理

短、小、粗糙不平，延伸不远，豆荚状、树枝状

次生节理：构造节理：剪节理

岩石在剪应力作用下所产生的节理

长、大、平直光滑，延伸稳定，常常呈“X”型

按节理与岩层走向关系分类

走向节理

节理延伸方向大致与岩层走向平行

倾向节理

节理延伸方向大致与岩层走向垂直

斜交节理

节理延伸方向与岩层走向斜交

按节理与褶皱轴关系分类

纵节理

节理走向与褶皱轴向平行

横节理

节理走向与褶皱轴向直交

斜节理

节理走向与褶皱轴向斜交

节理对工程的影响

直接影响

破坏岩体的完整性和均一性

间接影响

地下水和风化作用提供条件

共同结果

岩体强度和稳定性降低

4.4断层构造

定义

地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层

断层的要素

断层面

两侧岩块发生相对位移的断裂面

由走向、倾向、倾角确定。

非绝对平面。

通常具一定厚度。

断层线

断层面与地面的交线

断层盘

断层面两侧发生相对位移的岩块

分类

断面直立

按方位称谓——如走向南北，则称东盘、西盘

断面倾斜

上盘

下盘

按运动方式

上升盘

下降盘

断距

断层两盘沿断层面相对移动的距离

断层的分类

按成因

正断层

上盘相对下降(或下盘相对上升)的断层。

一般受地壳水平拉张力作用或受重力作用而形成

剥离断层

上陡下缓

浅层较年轻地层与深部古老地层断层接触

逆断层

上盘相对上升(或下盘相对下降)的断层。

主要受地壳水平挤压应力形成，逆断层常与褶皱伴生

分类

高角度逆断层

倾角>45°

低角度逆断层

倾角<45°

逆冲断层或逆掩断层

推覆构造

位移量较大（可高达几十千米）的大型逆冲断层

平移断层

两盘沿断层面走向相对移动（水平位移）的断层

主要由地壳水平剪切作用形成，断层面常陡立

左行走滑（反时针）

垂直断层走向，见对盘向右滑动。

右行走滑（顺时针）

垂直断层走向，见对盘向左滑动

阶梯状断层

一般发育在上升地块的边缘，地貌呈阶梯状

地堑与地垒

是由走向大致相同、倾向相反、性质相同的两条或数条断层组成的

地堑

断层中间岩块为共同的下降盘，两侧断层的断盘依次上升，这种组合形态的断层称为地堑

地垒

断层中间岩块为共同的上升盘，两侧断层的上盘呈阶梯状依次下降，这种组合形态称为地垒

叠瓦构造

产状大致相同的一系列平行排列的逆断层组成

按产状

走向断层（纵断层）

断层走向与岩层走向基本一致。

倾向断层（横断层）

断层走向与岩层走向直交。

斜向断层（斜断层）

断层走向与岩层走向斜交。

顺层断层

断层面与岩层面基本一致。

断层的存在的标志

地质体的不连续

沿走向中断、错开，缺失或重复

断层面（带）的构造特征

镜面、擦痕与阶步

镜面

在断层面上还有磨光的平面

擦痕

断层两盘相互错动时，由摩擦作用导致在滑动面上产生平行密集的微小刻槽

阶步

断层面上与擦痕直交的细小陡坎

牵引构造

断层两盘错动时，紧邻断层面两侧的地层，因受磨擦力的牵引，发生塑性拖拉而形成的弯曲现象，称为牵引褶皱

断层岩

规模较大的断层，常形成断层破碎带，其宽度大小不等，在断层破碎带内常常有断层(构造)角砾岩，糜棱岩、碎裂岩、断层泥、构造片状岩等构造岩

地貌和水文标志

断层崖与断层三角面

断层崖

在断层两盘的相对运动中，上升盘常常形成陡崖。称为断层崖

断层三角面

当断层崖受到与崖面垂直方向的地表流水侵蚀切割，形成沿断层面分布的三角形陡壁，称为断层三角面

山脊错位与河流改向

正常延伸的山脊突然被错断，往往是断层两盘平移运动的结果

横切山脊走向的平原或盆地与山岭的接触带，往往是断层通过的地方

正常流经的河流突然产生急转弯，或一些顺直深
切的河谷，都能指示断层延伸的方向

断层湖、断层泉

沿断层带常形成一些串珠状分布的断陷盆地、洼地、湖泊、泉水等，可指示断层延伸方向

断层对工程的影响

降低地基岩体强度

地基不均匀沉降

隧洞工程坍塌

施工中的涌水

断层地震

4.5地震与活动性断裂

基本知识

老断层

是指侏罗纪至白垩纪（燕山期）及其更老时代产生的而近期无明显活动的断层

新断层

新生代（喜山期）形成的，它是新构造运动的产物

活断层

是指影响到全新世（Q4）的断层，又称为活动断裂。即指现在正在活动或在最近地质时期发生过活动的断层。

活断层对工程建设地区稳定性影响大，因此它是区域稳定性评价的核心问题。

地震

地震是地球内部缓慢积累的能量突然释放引起的地球表层的振动。

震中距

从观测点到震中的距离

震中到震源的距离

地方震

震中距<100km

近震

震中距100~1000km

远震

震中距>1000km

震源深度

浅源地震

震源深度<70km

中源地震

震源深度70~300km

深源地震

震源深度>300km

地震类型

构造地震

构造地震是由于岩层断裂，发生变位错动，在地质构造上发生巨大变化而产生的地震，也叫断裂地震

目前世界上发生的地震90%以上属于构造地震

构造地震的震源深度通常多在60公里以内

火山地震

陷落地震

地震波

地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向四面八方传播，这种弹性波就是地震波

分类

体波

两种在介质内部传播

面波

两种限于界面附近传播

R波

质点在沿着波传播方向的垂直的平面做逆时针的椭圆运动，波到来时，地面的运动和水面上的波浪运动一样

L波

质点水平运动，而且运动方向与波传播方向的垂直，地面上质点运动最大，越往地下深处运动的幅度越小

震级与烈度

地震震级

是衡量地震大小的一种度量。它是根据地震时释放能量的多少来划分的。

=11.8+1.5M

里氏震级

一台标准地震仪,在距离震中100公里处所记录的最大振幅Ａ（以微米计）的对数值

级别

M<1级

超微震

1≤MK3级

弱震或微震

3≤MK4.5级

有感地震

4.5≤M<6级

中强震

6≤MK7级

强震

7≤MK8级

大地震

8≤M级

巨大地震

地震烈度

地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。

烈度大小是根据人的感觉、室内设施的反应、建筑物的破坏程度以及地面的破坏现象等综合评定的、它的单位是度

对同一个地震，不同的地区，烈度大小是不一样的。距离震源近，破坏就大，烈度就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。

影响烈度的因素

震级

震源深度

震中距

场地条件

岩土类型及性质

软土埋藏越浅，厚度越大，震害越大

地质构造

离发震断层越近，震害越大。上盘尤其震害大。

地形地貌

突出、孤立的地形，较低洼、沟谷平坦地区震害大。

水文地质条件

地下水埋深越小，震害越大

人口密度和经济发展程度

建筑物质量

发生地震的时间

基本烈度

是指一个地区在今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度值

场地烈度

又称小区域烈度，是指建筑场地内因地质条件、地貌地形条件、地形地貌条件和水文地质条件的不同而引起基本烈度的降低或提高后的烈度。

设防烈度

又称设计烈度，它是指抗震设计所采用的烈度。需考虑建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的敬意性等条件对基本烈度的调整。

地震效应

地震作用下，地面出现的各种震害

地震力效应

地震传播时施加于建筑物的惯性力

地震破坏效应

地震引发岩石地层破裂形成地震断裂和地裂缝，对建筑物、道路造成的破坏

地震液化效应

饱水砂土受强烈振动后而呈现出流动状态的现象。当液化现象出现后，砂土的抗剪强度完全丧失，失去承载能力，从而导致建筑物破坏。

活断层

目前正在活动着的断裂或近期有过活动且不久的将来可能会重新发生活动的断裂（即潜在活断层）

按活动方式划分

粘滑型活断层-突发型

间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层

发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大

发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带

蠕滑型活断层-蠕变型

沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动

发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱

一般无震发生，有时可伴有小震

线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层

工程地质

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