工程地質(zhì)：地質(zhì)構造與地貌

O任務1地質(zhì)年代

地質(zhì)構造與地貌工程地質(zhì)地殼運動地殼運動水平運動垂直運動在喜馬拉雅山的巖層里,發(fā)現(xiàn)了許多古海洋生物化石(三葉蟲、筆石、珊瑚等),說明這里曾經(jīng)是汪洋大海地殼運動是由地球內(nèi)應力引起的地殼結構改變、地殼內(nèi)部物質(zhì)變位的構造運動。它可以引起巖石圈的演變,促使大陸、洋底的增生和消亡,并形成海溝和山脈,同時還導致地震發(fā)生、火山爆發(fā)等。地質(zhì)年代及地質(zhì)年代表

地質(zhì)年代地質(zhì)年代就是從最老的地層到最新的地層所代表的整個時代。地史將地質(zhì)年代劃分為5個代，代以下再分紀、世等；與地質(zhì)時代單位相應的地層單位稱界、系、統(tǒng)等。

相對地質(zhì)年代是指巖石和地層之間的相對新老關系和它們的時代順序，是由該巖石地層單位與相鄰已知巖石地層單位的相對層位的關系來決定。利用放射性同位素所獲得的地球上最大的巖石年齡為45億年，隕石年齡在46-47億年之間,因此，地球的年齡應在46億年以上。絕對年齡是根據(jù)測出巖石中某種放射性元素及其蛻變產(chǎn)物的含量而計算出巖石的生成后距今的實際年數(shù)。越是老的巖石，地層距今的年數(shù)越長。

在各個不同時期的地層里，大都保存有古代動、植物的標準化石。

寒武紀的三葉蟲奧陶紀的珠角石志留紀的筆石

二疊紀的大羽羊齒泥盆紀的石燕侏羅紀的恐龍標準化石圖譜各類動、植物化石出現(xiàn)的早晚是有一定順序的，越是低等的，出現(xiàn)得越早，越是高等的，出現(xiàn)得越晚。標準化石年代地層單位包括宇、界、系、統(tǒng)、組、時間帶

地質(zhì)年代單位包括宙、代、紀、世、期、時地層單位與年代單位地層單位年代單位宙（最大的單位）太古宙宇（最大的單位）太古宇元古宙元古宇顯生宙顯生宇代（次于宙的單位）古生代界（次于界的單位）古生界中生代中生界新生代新生界紀是代的一部分，如寒武紀、泥盆紀、侏羅紀、第三紀等系是界的一部分，如寒武系、泥盆系、侏羅系、第三系等世一個紀分成兩個或更多的世。比如寒武紀分三個世：早世、中世和晚世；二疊紀分兩個世：早世和晚世。統(tǒng)一個系分成兩個或更多的統(tǒng)。比如寒武系分三個統(tǒng)：下統(tǒng)、中統(tǒng)和上統(tǒng)，二疊系分兩個統(tǒng)：下統(tǒng)和上統(tǒng)。期次于世的單位組次于統(tǒng)的單位時最低的單位。時間帶最低的單位。地質(zhì)年代表地質(zhì)年代表化石的形成地質(zhì)年代表生命的演化地質(zhì)年代表O任務2地質(zhì)構造

項目二

地質(zhì)構造與地貌工程地質(zhì)地質(zhì)構造的定義

認識地質(zhì)構造地質(zhì)構造是指在地球的內(nèi)、外應力作用下,巖層或巖體發(fā)生變形或位移而遺留下來的形態(tài),從而形成褶皺、節(jié)理、斷層、劈理及其他各種面狀和線狀構造等組成地殼的巖層和巖體地質(zhì)構造形成的原因

地質(zhì)構造運動指地殼結構改變和地殼物質(zhì)變位的運動，由于人類對固體地球研究范圍僅限地殼，所以地質(zhì)構造運動指地殼運動。古代構造運動主要通過沉積場所的特征、構造變形和地層接觸關系等地質(zhì)遺跡來進行來推斷。構造運動的起源，主要有地球收縮、膨脹、脈動說等等，一般認為由地幔對流引起的巖石圈板塊運動所導致。地質(zhì)構造傾斜構造褶皺構造斷裂構造地質(zhì)構造分類

在地殼運動作用下，地層形態(tài)極其復雜多變，地質(zhì)構造根據(jù)地殼運動的類型劃分水平運動形成褶皺構造(向斜與背斜)垂直運動形成斷裂構造(地塹與地壘)褶皺構造斷裂構造按巖層的產(chǎn)狀可將巖層劃分為水平巖層、單斜巖層、直立巖層直立巖層傾斜構造傾斜構造單斜巖層水平巖層直立巖層單斜巖層水平巖層水平巖層是指巖層傾角為0°,產(chǎn)狀呈水平或近水平的巖層在一定范圍內(nèi)巖層的產(chǎn)狀大體一致,稱為單斜巖層。單斜巖層往往是褶皺構造的一部分,自然界中大多數(shù)巖層都是單斜巖層直立巖層是指巖層傾角近似為90°的巖層,自然界中絕對直立的巖層非常少見傾斜巖層按照傾角α的大小可分為緩傾巖層(α<30°)、陡傾巖層(30°≤α<60°)、陡立巖層(α≥60°)

褶皺構造指原來呈水平或近水平狀態(tài)的巖層，在受到地殼運動所產(chǎn)生的強大水平力的擠壓后產(chǎn)生柔性彎曲但末失去其連續(xù)性，這種彎曲的地層形態(tài)被稱為褶皺構造。

褶皺構造褶曲的組成要素核部位于褶曲中央最內(nèi)部的一個巖層，是褶曲的中心部分翼位于核部兩側，向不同方向傾斜的部分軸面從褶曲頂平分兩翼的面軸軸面與水平面的交線；軸的方位，表示褶曲的方位；軸的長度，表示褶曲延伸的規(guī)模褶皺構造中巖石的每一個彎曲(一個完整的波形)都稱為一個褶曲

背斜

巖層向上拱起，經(jīng)風化、剝蝕后露出地面的地層，向兩側成對稱出現(xiàn)，自核部向翼部巖層時代依次由老到新，新地層在兩側，即兩翼巖層常相背向外傾斜的稱背斜。正地形一般情況下，在地形上背斜成山、向斜成谷是內(nèi)力作用的結果，常稱正地形逆地形在長期外力作用下，差異性侵蝕逐漸明顯，背斜遭受侵蝕的速度較快，向斜遭受侵蝕的速度要緩慢得多，經(jīng)過長期地質(zhì)演變，發(fā)生了地形倒置現(xiàn)象，這就是逆地形褶皺的分類向斜

巖層向下彎曲形成槽型褶皺，自核部向翼部巖層時代依次由新到老，兩翼巖層常相對向內(nèi)傾斜的稱為向斜。褶皺的核部是巖層強烈變形的部位，常有斷層發(fā)生，造成巖石破碎或形成構造角礫巖帶；地下水多聚積在褶皺核部，要注意巖層的坍落、漏水及涌水問題。在褶皺翼部布置建筑工程時，如果開挖邊坡的走向近于平行巖層走向，且邊坡傾向與巖層傾向一致，邊坡坡角大于巖層傾角，則容易造成順層滑動現(xiàn)象。在褶皺兩翼形成傾斜巖層容易造成順層滑動，特別是當巖層傾向與臨空面坡向一致且?guī)r層傾角小于坡角，或當巖層中有軟弱夾層，如有云母片巖、滑石片巖等軟弱巖層存在時應慎重對待對于隧道等深埋地下的工程，從褶皺的翼部通過一般是比較有利的。因為隧道通過均一巖層有利穩(wěn)定，而背斜頂部巖層受張力作用可能塌落，向斜核部則是儲水較豐富的地段，但如果中間有松軟巖層或軟弱構造面時，則在順傾向一側的洞壁，有時會出現(xiàn)明顯的偏壓現(xiàn)象，甚至會導致支撐破壞，發(fā)生局部坍塌

褶皺構造對工程建設的影響

斷裂構造

構成地殼的巖體，受構造應力作用發(fā)生變形，變形超過巖石的強度極限時，巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一的斷裂，稱為斷裂構造。包括節(jié)理和斷層兩類。

節(jié)理由于巖石受力而出現(xiàn)的裂隙，但裂開面的兩側沒有發(fā)生明顯的(眼睛能看清楚的)位移，只要接觸石頭，到處都能見到節(jié)理。根據(jù)形成節(jié)理的力學性質(zhì)不同，分為張節(jié)理、剪節(jié)理剪節(jié)理——因地殼運動引起的剪應力作用而形成的斷裂構造。其特點是裂縫平直、延伸方向穩(wěn)定、裂隙面平整光滑。通常切穿巖石中的顆粒，有兩組同時出現(xiàn)．相交呈“X”形；多為閉合性節(jié)理張節(jié)理：巖層在地殼運動過程中受張拉應力作用產(chǎn)生的節(jié)理。張節(jié)理在褶皺構造的核部最為發(fā)育，其特點是是裂口稍長，斷裂面粗糙不平，面上無擦痕。斷裂構造節(jié)理剪節(jié)理張節(jié)理斷層正斷層逆斷層平移斷層

斷裂構造

◆節(jié)理（裂隙）破壞了巖體的完整性，使巖體的穩(wěn)定性降低；

◆節(jié)理（裂隙）為大氣和水進入巖體內(nèi)部提供了通道，加速了巖石的風化和破壞；◆節(jié)理（裂隙）會降低巖石的承載能力；◆節(jié)理（裂隙）常造成邊坡的坍塌和滑動，以及造成地下洞室圍巖的冒落；◆在挖方或采石中，節(jié)理（裂隙）的存在可以提高工作效率；◆節(jié)理（裂隙）是地下水的良好通道，對水文地質(zhì)意義重大。巖石中節(jié)理（裂隙）的多少與規(guī)模大小，對巖石的承載力影響很大節(jié)理（裂隙）的工程地質(zhì)評價斷裂構造（斷層）斷層是指巖層受構造力作用發(fā)生了斷裂,沿斷裂面兩側的巖層發(fā)生了移動和明顯錯位的斷裂構造斷層的大小不一、規(guī)模不等,小的不足一米,大的達數(shù)百、上千千米,但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往巖石破碎,且易被風化侵蝕,而沿斷層線常常發(fā)育為溝谷,有時形成泉或湖泊。斷層要素(1)斷盤:指斷層面兩側的巖塊,位于斷層面之上的稱為上盤(2)斷層面:指斷層的破裂滑動面(3)斷層線:指斷層面與地面的交線(4)斷距:斷層上、下盤斷層面產(chǎn)生相對位移的實際距離稱為總斷距(5)斷層破碎帶:斷裂面附近的巖石受構造應力影響被擠破,形成具有一定寬度的帶狀碎裂巖石,稱為斷層破碎帶(6)斷層傾角:指斷層面與上盤頂面之間震動的夾角。斷層的分類正斷層斷盤沿斷層面做上升下降的相對運動,則是傾向滑動斷層;上盤相對下盤向下運動的傾向滑動斷層則是正斷層逆斷層逆斷層是地質(zhì)構造中斷層的一種,為上盤上升、下盤相對下降的斷層,主要由水平擠壓與重力作用形成平移斷層走向斷層是指兩盤沿斷層走向做相對水平運動的平移斷層正斷層逆斷層走向斷層斷層的分類斷層往往還成組出現(xiàn)，造成疊瓦狀構造、階梯狀構造、地塹、地壘等各種復雜地質(zhì)構造形

階梯狀斷層

由二條以上正斷層產(chǎn)狀大體一致而成

疊瓦狀斷層由數(shù)條產(chǎn)狀大致相同逆斷層組合而成

地壘和地塹兩條以上正斷層，傾向相背、中間斷盤相對上升稱地壘反之，斷層傾向相對、中間盤下降稱地塹階梯狀斷層

疊瓦狀斷層

地壘和地塹斷層的組合類型

在自然界，大部分斷層由于后期遭受剝蝕破壞和覆蓋，在地表上暴露得不清楚，因此需根據(jù)地層、構造等直接證據(jù)和地貌、水文等方面的間接證據(jù)來判斷斷層的存在與否及斷層類型

斷層面一般在剖面（斷面上）直接觀察，可見到相對較平直的斷層面，其上常常具有擦痕、階步，有的被磨的很光滑，有的面上附著硅質(zhì)、鐵質(zhì)或碳酸鹽礦物薄膜

地層的重復與缺失在野外發(fā)現(xiàn)地層有不對稱重復（褶皺為對稱重復）或缺失現(xiàn)象，說明有斷層存在斷層的野外識別走向斷層造成巖層重復（圖A、C、E）、缺失（圖D、B、F)1-10代表巖層由老至新

地形地貌標志地表斷層帶巖石破碎，容易風化剝蝕成沖溝；山脈延展方向錯開；地形上的陡崖（斷層崖）大而陡的斷層面出露呈陡崖狀負地形（低凹地帶）由于斷層附近易風化、剝蝕（巖石破碎），長期的外力作用造成，俗話說“逢溝必斷”斷層崖跌水瀑布斷層崖有流水可成瀑布或瀑布群斷層的野外識別水文標志斷層的存在常?？刂坪陀绊懰档陌l(fā)育，可引起表一下現(xiàn)象河流遇斷層面而急劇改向斷層切割含水層，地下水沿裂隙，涌出泉點常呈線狀分布巖石浸染、蝕變、礦化現(xiàn)象的帶狀分布斷層的野外識別

構造標志斷層兩側因受強烈擠壓或拉張，常伴生、派生一些構造現(xiàn)象斷層泥斷層兩面三盤擠壓磨擦（碾磨）的極細的泥狀物角礫巖斷裂破碎的巖石，大小不等，棱角分明，碎塊再膠結成巖，角礫與兩側巖性一致擦痕和階步擦痕——斷面上平行而密集的溝紋鏡面——斷面上局部平滑光亮的面階步——擦痕及鏡面未端常出現(xiàn)“坎”

斷層的野外識別O任務3地貌

項目二

地質(zhì)構造與地貌工程地質(zhì)我國遼闊的土地上,有雄偉的高原,起伏的山嶺,廣闊的平原,低緩的丘陵,四周群山環(huán)抱、中間低平的大小盆地，地形多種多樣,山區(qū)面積廣闊高原平原丘陵盆地道路是建筑在地殼表面的線形建筑物,它常常穿越不同的地貌單元。在道路勘測設計、橋隧位置選擇等方面,經(jīng)常會遇到各種不同的地形地貌問題。例如,我國京新高速公路于2017年全線通車。北京—新疆實現(xiàn)全程高速,公路里程縮短近1300km,京新高速公路還是世界上穿越沙漠、戈壁最長的高速公路,穿過沙漠、戈壁的數(shù)千公里的道路無疑是一項世界奇跡認識地形地貌地貌概念地形指地球表面起伏形態(tài)的外部特征在測繪中，地形是地表起伏和地物的總稱用等高線繪制出來的地形圖表示基本地形：平原、高原、盆地、丘陵、山地地貌地殼表面的形態(tài)特征、成因、發(fā)展和分布規(guī)律地貌是在地形的基礎上再深入一步，是研究地形成因的科學分為：流水地貌、巖溶地貌、風力地貌、冰川地貌、海岸地貌等大類地貌即地球表面各種形態(tài)的總稱，也能稱為地形地貌對人類的經(jīng)濟建設有重要影響，其中對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工程建設、城市發(fā)展、旅游的影響尤為顯著地表起伏的形態(tài)，如陸地上的山地、平原、河谷、沙丘，海底的大陸架、大陸坡、深海平原、海底山脈等不同海拔高度對工程建設的影響不同在海拔較高的地區(qū)，自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，嚴重影響著工程的施工條件和使用效益。如已順利通車的青藏鐵路格爾木至拉薩段，在長達1142千米的線路上，約有85%的路段平均海拔超過了4000米在海拔較低的臨水地區(qū)，由于地下水埋深都比較淺，施工中容易發(fā)生地面沉降和海水倒灌等問題增加了施工難度和防潮、防鹽堿的費用地貌的成因外力作用地貌是內(nèi)外營力共同作用的結果，內(nèi)力作用造就地表的起伏外力作用使地表原有的起伏不斷降低變緩21內(nèi)力作用地貌是有兩種原因造成地貌形成過程中的內(nèi)外營力是一對矛盾。地貌的形成不僅取決于內(nèi)外營力作用類型的差異，而且還取決于內(nèi)外營力過程的對比地表形態(tài)是多種多樣的，成因也不盡相同，是內(nèi)、外力地質(zhì)作用對地殼綜合作用的結果內(nèi)力地質(zhì)作用造成了地表的起伏，控制了海陸分布的輪廊及山地、高原、盆地和平原的地域配置，決定了地貌的構造格架外營力（流水、風力、太陽輻射能、大氣和生物的生長和活動）地質(zhì)作用，通過多種方式，對地殼表層物質(zhì)不斷進行風化、剝蝕、搬運和堆積，從而形成了現(xiàn)代地面的各種形態(tài)形態(tài)類別絕對高度/m相對高度平均坡度舉例山地高山>3500>1000>25喜馬拉雅山中山3500~10001000~50010~25廬山、大別山低山1000~500500~2005~10川東平行嶺谷丘陵200~500<200

閩東沿海丘陵平原高原>500>200

青藏、內(nèi)蒙、黃土、云貴高原高平原>200

成都平原低平原0~200

東北、華北、長江中下游洼地低于海平面高度

吐魯番盆地盆地是低于周圍山地相對凹下的地表形態(tài)，是唯一沒有海拔高度要求的地貌。地貌的形態(tài)分類四大高原：青藏、云貴、黃土和內(nèi)蒙古高原；四大盆地：塔里木、準噶爾、柴達木和四川盆地；三大平原：東北、華北和長江中下游平原。我國國土面積巨大，平原、丘陵、高原、山地和盆地等地形類型多樣。

地貌形態(tài)，是以單個形態(tài)或形態(tài)組合的方式存在，包含地貌的高度和坡度。通常把地貌形態(tài)中較小、較簡單的小地貌形態(tài)。

沖溝

沙丘

沖出錐另一類范圍較大，包括若干地貌基本形態(tài)的組合體,稱為地貌形態(tài)組合如沖溝、沙丘、沖出錐等，稱為地貌基本形態(tài)地貌形態(tài)云貴高原位于我國西南部，高原的地勢從西北向東南傾鈄，平均海拔1000～2000米。云貴高原上石灰?guī)r分布很廣，喀斯特地貌非常發(fā)育，石林、石芽、峰林等地貌隨處可見

青藏高原包括西藏和青海，是我國面積最大的高原。高原上湖泊星羅棋布，高山終年積雪，冰川分布廣泛內(nèi)蒙高原位于我國北部，是我國著名的天然牧場。高原坦蕩開闊，地面起伏和緩，廣大地區(qū)海拔多在1000米左右

山地山地是海拔在500m以上切割度大于200m。如著名的喜馬拉雅山、天山、昆侖山高原是海拔在500米以上廣闊而平坦的大片高地。我國高原有青藏高原、內(nèi)蒙古高原和云貴高原地貌分類按地貌形態(tài)分為山地、高原、盆地、丘陵和平原

盆地盆地是低于周圍山地相對凹下的地表形態(tài)

柴達木盆地地處青藏高原北部，盆地中分布著許多鹽湖和鹽沼，鹽礦資源品種繁多，儲量極為豐富四川盆地在四川省東部，是典型的山間盆地。內(nèi)部丘陵，低山多，海拔多在500米左右。盆地在形成的過程中，周圍山地，高原的細沙和泥土被流水沖積到盆底，含鐵、磷、鉀的物質(zhì)經(jīng)過氧化變成紫紅色，所以又稱“紫色盆地”塔里木盆地是我國最大的內(nèi)陸盆地。由于盆地地處內(nèi)陸深處，地形封閉，氣候極端干旱，植被稀疏，風蝕、風積作用特強烈，是我國最大的沙漠。準噶爾盆地位于天山、阿爾泰山之間，是我國第二大盆地和第二大沙漠。盆地內(nèi)草場遼闊，畜牧業(yè)發(fā)達。地貌分類

按地貌成因分類在內(nèi)蒙古、寧夏、青海等地區(qū)，以風力作用為主的沙漠和戈壁地貌，約占全國面積的13.8%。在西部高山地區(qū)，現(xiàn)代冰川覆蓋面積達537萬平方公里；在大興安嶺、青藏以及天山、阿爾泰山和祁連山等地區(qū)，多年凍土分布面積有215萬平方公里。在廣西、貴州和云南出露大面積的碳酸鹽類巖石，巖溶作用強烈，發(fā)育了典型的喀斯特地貌。在黃土高原邊緣的民族地區(qū)，堆積的黃土經(jīng)流水作用，侵蝕發(fā)育了現(xiàn)代的各種黃土地貌。在長白山、大嶺、內(nèi)蒙古高原東部以及滇東