岩层与构造理论及其工程影响ppt讲稿_岩层及构造基础理论

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路基路面讲稿

(1)开场

顾老师还有在座的同学们上午好，我是交运2班的杨银江，我们小组呢要给大家展示的内容是岩层与构造理论及其工程影响。(2)小组分工

先看我们的小组分工，PPT制作与修改主要是我和肖国胜，特列克、张亚博和周泽朝主要负责资料收集和整理。(3)目录

那么我们要展示的主要是这四个方面的内容，岩石、岩层、地质构造三者之间层层递进关系之下的基础理论和工程特性，最后是我们小组简单的总结。(4)岩石理论

第一部分是岩石理论，我们主要介绍三种常见岩石的成因还有他们各自的工程特性。(5)岩石

岩石呢是由天然产出的矿物或类似矿物的物质（如有机质、玻璃质，非晶质等）组成的固体集合体。根据成因，自然界的岩石可划分为岩浆岩，沉积岩，变质岩三大类。接下来我们将围绕着这三种岩石的成因及其工程特性进行介绍。(6)1.1岩浆岩成因及工程性质

岩浆岩主要是岩浆上升到一定高度的时候，温度、压力都要减低。当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时，迫使岩浆停留下，冷凝形成成岩浆岩。

图片展示了新的岩浆岩的形成。(7)岩浆岩工程特性

岩石强度的降低主要是受冷凝过程构造的不均匀性和裂隙发育两个方面的影响。对于喷出岩和侵入岩，它们的工程特性会有所不同。

喷出岩主要为流纹构造、杏仁状构造。强度低、易风化矿物内部富集。内部孔隙发育成为破坏突破口，提高孔隙度，促进风化。水的进入提供通道，水侵岩石后粒间粘结力降低。

侵入岩矿物结晶好，颗粒之间联接牢固，多呈块状构造。抗水性强、力学强度及弹性模量高，具有较好的工程性质。但侵入岩矿物成分、结构构造不同，其工程性质有较大的差别。(8)1.2沉积岩成因及工程性质 沉积岩的形成过程：

露出地表的岩石经历风化破坏、流水风力搬运沉积，经过长期压密、胶结、重结晶等等作用后也就形成了沉积岩。

由于季节性气候的变化，沉积环境的改变，使先后沉积的物质在颗粒大小、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而显示出来的成层现象。这就是沉积岩的层理构造，层理可分为：水平层理、斜层理、交错层理。

（超链接）这就是沉积岩三种不同的层理，水平层理、斜层理、交错层理。(9)沉积岩地貌

这是沉积岩地貌，很明显，左边这是斜层理，右边这种是水平层理的沉积岩。(10)沉积岩工程特性分析

在垂直于层理的方向上，薄层泥灰岩和或页岩等软弱夹层，或岩性软硬相间，往往导致层间滑动及层间扭曲，并伴有渗水，对岩体稳定不利，顺层滑坡多与此有关。

平行于层理方向上，岩性岩相变化非常复杂，岩层厚度常因相变尖来而形成透镜体、扁豆体，构成船形滑移体。

(11)1.3变质岩成因及工程性质

变质岩：由原来的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩）在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。

如普通石灰石由于重结晶变成大理石，沉积岩粘土质岩石在低级作用下，形成板岩；在中级变质时形成云母片岩；在高级变质作用下形成片麻岩。(12)变质岩工程特性

在片理构造中，片岩、千枚岩及板岩片理构造发育，工程性质各向异性。千枚岩、滑石片岩、绿泥石片岩、石墨片岩等岩石强度低，抗水性很差，特别是沿片理或节理面，抗剪、抗拉强度低，遇水易滑动，沿片理、节理面容易剥落。片麻岩片理构造发育，当石英、正长石含量较多时，工程性质比上述岩石要好。

对于块状构造而言，石英岩和大理岩，结晶连接、矿物成分稳定或比较稳定的单矿物岩石。强度高，抗风化能力强，有良好的工程性质。(13)Part2：岩层基础及其工程特性

然后是第二部分，我们介绍岩层基础理论及其工程特性。(14)2.1岩层分类

岩层呢就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。根据不同岩层的强度还有稳定性，我们将岩层分成了五种类型，强稳定岩层、稳定岩层、中等稳定岩层、弱稳定岩层、不稳定岩层。比如强稳定岩层，一种是坚硬、完整、整体性强，不易风化，强度大于60 MPa，第二种是层状岩层，层间胶结好，无软弱夹岩。典型的代表就有玄武岩、石英岩、石英质砂岩、奥陶纪石灰岩、茅口石灰岩等。

当然对于还有依据岩层的厚度、产状等对岩层进行分类，这里我们不做介绍了。(15)2.2岩层产状及其分类

岩层产状就是岩层在空间产出的状态和方位的总称，有水平、倾斜和直立三种类型。这是水平岩层，然后是倾斜和直立岩层。(16)岩层产状三要素

倾斜岩层的产状均以其走向、倾向和倾角表示，称为岩层产状三要素。

(17)2.3岩层产状对工程的影响

在褶皱的翼部主要是单斜构造中倾斜岩层引起的顺层滑坡问题。倾斜岩层作为建筑物地基时，一般无特殊不良的影响，但对于深路堑、高切坡及隧道工程等则有影响。

对于深路堑、高切坡来说，当路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时形成反向坡，就岩层产状与路线走向的关系而言，对边坡的稳定性是有利的；当路线与岩层走向平行且岩层倾向与边坡倾向一致时形成顺向坡，稳定性较差，特别是当边坡倾角大于岩层倾角时且有软弱岩层分布在其中时，稳定性最差。(18)Part3：地质构造及其工程特性

第三部分是地质构造及其工程特性。(19)地质构造

地质构造是地壳或岩石圈各个组成部份的形态及其相互结合方式和面貌特征的总称。

构造可分为水平构造、倾斜构造、褶皱和断裂。我们主要给大家介绍褶皱和断裂两种构造形式。

(20)3.1褶皱构造

褶皱构造是组织成地壳的岩层，受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列弯曲且未丧失连续性的构造。

褶皱的基本单位是褶曲，褶曲有两种基本形态，一种是向斜，一种是背斜。(21)背斜

背斜是指岩层发生折曲时，其形状向上凸起者。背斜的工程特性：因受到张力而被侵蚀成破碎的谷地，可建采石场向上拱起的岩层形成顶托作用，使开掘隧道的安全性提高，背斜岩层的结构稳定，且不易储水，也便于施工。(22)向斜

向斜是地层中岩层向下弯曲的褶曲构造，其核部由新地层组成。地层时代由核部向两翼由新到老排列，与背斜相对。这是向斜成山的地貌。

向斜的工程特性：因为向斜岩层向下弯曲，受力集于中心。所以，同一平面上各点受力不均匀，不宜修建铁路、隧道等工程。(23)褶皱构成要素

褶皱由核、翼部、转折端、枢纽、轴面(枢纽面)、轴迹、脊线与槽线、褶轴等基本要素构成，这张图片展示了褶皱的详细构成。

(24)褶皱构造的分类

褶皱构造的方式多种多样，一般按产状、形态和组合形态分类。

产状：直立水平褶皱、直立倾伏褶皱、倾坚褶皱、斜歪水平褶皱、平卧褶皱、斜歪倾伏褶皱、斜卧褶皱。

形态：开阔褶皱、穹隆构造、构造盆地、短轴褶皱、线状褶皱等。空间组合分类：平行褶皱群、雁行褶皱群、帚状褶皱群、弧形褶皱群等(25)3.2断裂构造

断裂构造又称断裂。断裂或断裂构造是指岩石因受地壳内的动力，沿着一定方向产生机械破裂，失去其连续性和整体性的一种现象。断裂构造是岩石破裂的总称，包括劈理、节理、断层、深大断裂和超壳断裂等。时间关系，我们只介绍节理和断层。(26)3.2.1节理

首先是节理，节理是指岩石在自然条件下形成的裂纹或裂缝，岩石中的裂隙，是断裂构造的一类，岩石裂开而裂面两侧无明显位移。

这是节理地貌，很类似一根一根石柱组成的岩层。右图这是常见的柱状玄武岩。(27)节理分类

通常，根据节理与岩层的产状要素的关系而划分为四种节理: 走向节理:节理的走向与岩层的走向一致或大体一致。

倾向节理:节理的走向大致与岩层的走向垂直，即与岩层的倾向一致。斜向节理:节理的走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是斜交。顺层节理:节理面大致平行于岩层层面。(28)节理的工程影响

地壳中广泛发育的节理，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响：破坏了岩体的完整性，水易渗入，加速风化，降低了承载力，增大岩石渗透性等。

地下开挖中，岩体的节理裂隙影响爆破效果，并使地下工程的围岩失稳。对于隧道工程来说，从褶皱的翼部通过一般较为有利。如果中间有软弱岩层或软弱结构面时，则在顺倾向一侧的洞壁，有时会出现明显的偏压现象，甚至会导致支护结构的破坏，发生局部坍塌。

(29)3.2.2断层

断层是岩石顺破裂面发生明显位移的断裂构造。地壳运动中产生强大的压力和张力，超过岩层本身的强度，对岩石产生破坏作用，导致岩层断裂错位。

两条断层中间的岩块相对上升，两边岩块相对下降时，相对上升的岩块叫地垒;常常形成块状山地，如我国的庐山、泰山等。而两条断层中间的岩块相对下降、两侧岩块相对上升时，形成地堑，即狭长的凹陷地带。我国的汾河平原和渭河谷地都是地堑。

看这图，很明显可以看出地层的错位。(30)断层的不同形式

断层由断层面和断盘构成 通常按断层的位移性质分为: 1）正断层：正断层主要受到地壳水平张力和重力的作用形成的。

2）逆断层：逆断层主要由地壳的水平应力的挤压形成的，又统称为倾向滑动断层。3）平移断层：主要由水平剪切作用造成的，又称走向滑动断层(简称走滑断层)(31)断层的工程影响

断层附近裂隙增多，风化严重,地下水发育

由于岩体发生强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成了种种不利影响。因此，在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。强度和稳定性差：

在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。由于岩体的整体性遭到破坏，加上地面水或地下水的侵入，其强度和稳定性都很差，容易产生洞顶坍落，影响施工安全。(32)Part4：总结

最后一部分是我们简单的小结。(33)总结

地壳中存在很大的应力，组成地壳上部岩石，在地应力的长期作用下就会发生变形，形成各种形态的地质构造。在漫长的地质历史演化中，地壳经历了多次大的构造运动，形成了复杂多变的大地构造格局。在某一区域，往往有不同规模不同类型的构造体系形成，并相互干扰、互相切割，是区域内地质构造复杂化。

在道路工程施工中，应综合考虑岩石种类、岩层类型及地质构造等因素，选择合适的线路走向及施工方案。(34)结尾

那么到这里，我们小组的展示就结束了，谢谢大家的聆听，当然展示的过程中可能会有不足和错误的地方，欢迎各位的提出和指正，同时也欢迎大家的提问，我和我的小组一定全力回答，当然也欢迎顾老师和其他同学的补充！

透镜体 扁豆体 船形滑移体 片理构造 块状构造 深路堑、高切坡 岩石圈 水平构造、倾斜构造 劈理 深大断裂和超壳断裂 围岩 喷出岩 侵入岩 层理构造 顺层滑坡 透镜体：凡是具有中间厚周边薄特点的固体都叫透镜体，通常形容在压性或压扭性构造破碎带中的，它标志着该构造属于压应力为主形成的，应力的作用力方向与透镜体的长轴方向相垂直。它的产状与构造的产状相当。泛指形似透镜状分布的砂层或岩体。它中间厚周边薄，且被非渗透岩层封闭。如有烃源条件，则可能形成岩性油气藏 扁豆体： 船型滑移体无 就形成条件来看，侵入岩是岩浆在侵入岩层的过程中冷却凝固形成；喷出岩岩浆喷出地表冷却凝固形成。

就分布位置来看，形成初期，侵入岩形成在地壳内部；喷出岩形成在地表。长期来看经过地壳运动两者都有可能在地表找到。

层理构造——沉积岩在沉积过程中，由于气候、季节等周期性变化，必然引起搬运介质如水的流向、水量的大小等变化，从而使搬运物质的数量、成分、颗粒大小、有机质成分的多少等也发生变化，甚至出现一定时间的沉积间断，这样就会使沉淀物在垂直方向由于成分、颜色、结构的不同，而形成层状构造，总称为层理构造。

片理构造——是板状矿物、片状矿物和柱状矿物在定向压力作用下，发生平行排列而形成的构造。又分为板状构造、千枚状构造、片状构造和片麻状构造。常见的变质岩主要有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、构造角砾岩、蛇纹岩、云英岩，大理岩、石英岩、角岩、矽卡岩、混合岩等。

层理构造是岩石在形状、颜色和成分上发生相应变化以显示出的层状现象，属于岩石间的层状，片理构造则是变质岩中矿物定向排列形成的，例如：变质岩中的矿物（长石，方解石等）各自排列在一起，则就有了片理构造，属于同一种岩石中矿物间的层状。

块状构造：由粒状矿物组成的变晶构造，矿物颗粒无定向排列而表现的均一性构造，常发育有强烈的重结晶作用。

滑动面倾向与斜坡倾向一致的叫顺层滑坡，顺层滑坡又可分为沿层面滑动或沿基岩面滑动的滑坡。

岩石圈，地质学专业术语，是地球上部相对于软流圈而言的坚硬的岩石圈层。厚约60~120公里，为地震高波速带。包括地壳的全部和上地幔的顶部，由花岗质岩、玄武质岩和超基性岩组成。其下为地震波低速带、部分熔融层和厚度100公里的软流圈。对岩石圈的认识，分歧很大，有人认为岩石圈与地壳是同义词，而与下部软流圈即上地幔有区别，但岩石圈与上地幔系过渡关系而无明显界面；有人认为岩石圈至少应包括地壳和地幔上层。倾斜构造 也叫单斜构造

地质构造：指地质体（岩层 岩体 矿体等）存在的空间形式、状态、及相互关系，是地壳运动所造成的岩石（或矿体）变形、变位等形象。劈理（cleavage）是一种由潜在分裂面将岩石按一定方向分割成平行密集的薄片或薄板的次生面状构造。

深大断裂是规模巨大向地下深切而且发育时期很长的区域性断裂。又称深断裂。其切割深度可达下地壳，甚至切穿地壳伸入地幔。区域延伸可上百公里乃至上千公里。

在岩石地下工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体，称为围岩