09年造價工程師建設工程技術與計量（土建）精華（14）

　　三、斷裂構造

　　斷裂構造是構成地殼的巖體受力作用發(fā)生變形，當變形達到一定程度后，使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產生各種大小不一的斷裂。它是地殼上層常見的地質構造，其分布很廣，特別在一些斷裂構造發(fā)育的地帶，常成群分布，形成斷裂帶。根據(jù)巖體斷裂后兩側巖塊相對位移的情況，將其分為裂隙和斷層兩類。

　　1．裂隙

　　裂隙，也稱為節(jié)理，是存在于巖體封號的裂縫，是巖體受力斷裂后兩側巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構造。一般用裂隙率（巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比）表示，裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發(fā)育。根據(jù)裂隙的成因，將其分為構造裂隙和非構造裂隙兩類。

　　（1）構造裂隙。構造裂隙是巖體受地應力作用隨巖體變形而產生的裂隙。由于構造裂隙在成因上與相關構造（如褶曲、斷層等）和應力作用的方向及性質有密切聯(lián)系，所以它在空間分布上具有一定的規(guī)律性。按裂隙的力學性質，可將構造裂隙分為張性裂隙和扭（剪）性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠；扭（剪）性裂隙，一般多是平直閉合的裂隙，分布較密、走向穩(wěn)定，延伸較深、較遠，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂帶，將巖體切割成板狀。有時兩組裂隙在不同的方向上同時出現(xiàn)，交叉成“X”形，將巖體切割成菱形塊體。

　?。?）非構造裂隙。非構造裂隙是由成巖作用、外動力、重力等非構造因素形成的裂隙。如巖石在形成過程中產生的原生裂隙、風化裂隙以及沿溝壁岸坡發(fā)育的卸荷裂隙等。其中具有普遍意義的是風化裂隙，其主要發(fā)育在巖體靠近地面的部分，一般很少達到地面下10～15m的深度。裂隙分布零亂，沒有規(guī)律性，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結構和礦物成分也有明顯變化。巖體中的裂隙，在丁程上除有利于開挖外，對巖體的強度和穩(wěn)定性均有不利的影響。其破壞了巖體的整體性，促進了巖體的風化速度，增強了巖體的透水性，進而使巖體的強度和穩(wěn)定性降低。當裂隙主要發(fā)育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時，不論巖體的產狀如何，路塹邊坡都容易發(fā)生崩塌等不穩(wěn)定現(xiàn)象。在路基施工中，如果巖體存在裂隙，還會影響爆破作業(yè)的效果。因而，當裂隙有可能成為影響工程設計的重要因素時，應當對裂隙進行深入的調查研究，詳細論證裂隙對工程建設的影響。

　　2．斷層

　　斷層是巖體受力作用斷裂后，兩側巖塊沿斷裂面發(fā)生顯著相對位移的斷裂構造。

　?。?）斷層要素。斷層一般由四個部分組成，如圖1．3．3所示。

　　①斷層面和破碎帶。斷層面是指兩側巖塊發(fā)生相對位移的斷裂面，可以是直立的，也可以是傾斜的，一般情況下為傾斜狀態(tài)，其產狀可以通過斷層面的走向、傾向和傾角來表示。規(guī)模大的斷層，一般不是沿著一個簡單的面發(fā)生，而往往是沿著一個錯動帶發(fā)生，稱之為斷層破碎帶。斷層的規(guī)模越大，破碎帶也就越寬，越復雜。

　?、跀鄬泳€。是斷層面與地面的交線，表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層面的形狀和地面的起伏情況。

　　③斷盤。是斷層面兩側相對位移的巖體。當斷層面傾斜時，位于斷層面上部的稱為上盤，位于斷層面下部的稱為下盤。若斷層面直立則無上下盤之分。

　　④斷距。是斷層兩盤相對錯開的距離。巖層原來相連的兩點，沿斷層面錯開的距離稱為總斷距，其水平分量稱為水平斷距，垂直分量稱為垂直斷距。

　　（2）斷層基本類型。根據(jù)斷層兩盤相對位移的情況，可分為正斷層、逆斷層、平推斷層。

　?、僬龜鄬?。是上盤沿斷層面相對下降，下盤相對上升的斷層。它一般是受水平張應力或垂直作用力使上盤相對向下滑動而形成的，所以構造變動中多在垂直于張應力的方向上發(fā)生，但也有沿已有的剪節(jié)理發(fā)生的。其斷距可從幾厘米到數(shù)十米，延伸范圍一般自幾十米至數(shù)公里。傾角一般較陡，多在50°～60°，甚至更陡。如由數(shù)條正斷層排列組合在一起，則形成階地式斷層、地壘和地塹等。

　　②逆斷層。是上盤沿斷層面相對上升，下盤相對下降的斷層。它一般是由于巖體受到水平方向強烈擠壓力的作用，使上盤沿斷面向上錯動而成。斷層線的方向常和巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應力作用的方向垂直。斷層面從陡傾角至緩傾角都有。根據(jù)斷層面的傾角大小，可將逆斷層分為三種類型：沖斷層，其斷層面傾角大于45°；逆掩斷層，其斷層面傾角介于25°～45°之間；輾掩斷層，其斷層面傾角小于25°。

　　③平推斷層。是由于巖體受水平扭應力作用，使兩盤沿斷層面發(fā)生相對水平位移的斷層。由于多系受剪（扭）應力形成，因此大多數(shù)與褶皺軸斜交，與“X”節(jié)理平行或沿該節(jié)理形成，其傾角一般是近于直立的。這種斷層的破碎帶一般較窄，沿斷層面常有近水平

　　的擦痕。

　　斷層的形成和分布不是孤立的現(xiàn)象，它受著區(qū)域性或地區(qū)性地應力場的控制，并經(jīng)常與相關構造伴生，很少孤立出現(xiàn)。各構造之間總是依一定的力學性質，以一定的排列方式有規(guī)律地組合在一起，形成不同形式的斷層帶。如階狀斷層、地塹、地壘和疊瓦式構造等，就是分布比較廣泛的幾種斷層的組合形式。

　?。?）斷層對工程建設的影響。由于巖層發(fā)生強烈的斷裂變動，致使巖體裂隙增多。巖石破碎、風化嚴重、地下水發(fā)育，從而降低了巖石的強度和穩(wěn)定性，對工程建筑造成種種不利的影響。

　　①公路工程路線布局，應盡量避開大的斷層破碎帶。特別在安排河谷路線時，要注意河谷地貌與斷層構造的關系。當路線與斷層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時，開挖路基容易引起邊坡發(fā)生大規(guī)模坍塌，直接影響施工和公路的正常使用。在進行大橋橋位勘測時，要注意查明橋基部分有無斷層存在，及其影響程度如何，以便根據(jù)不同的情況，在設計基礎工程時采取相應的處理措施。

　　②在斷層發(fā)育地帶修建隧道，由于巖層的整體性遭到破壞，加之地面水或地下水的侵入，其強度和穩(wěn)定性都很差，容易產生洞頂塌落，影響施工安全。因此，當隧道軸線與斷層走向平行時，應盡量避免與斷層破碎帶接觸。隧道橫穿斷層時，雖然只是個別段落受斷層影響，但因地質及水文地質條件不良，必須預先考慮措施，保證施工安全。特別當巖層破碎帶規(guī)模很大，或者穿越斷層帶時，會使施工十分困難，在確定隧道平面布置時間，應盡量設法避開。

　　四、地震的震級和烈度

　　地震是一種地質現(xiàn)象，主要是由于地球的內力作用而產生的一種地殼振動現(xiàn)象；其中絕大多數(shù)伴隨巖層斷裂錯動產生?；鹕奖l(fā)、洞穴陷落、山崩等也可引起地震，但其所占比例很小，且強度低、影響范圍小。此外，也有由人類活動導致斷層錯動而產生的誘發(fā)地震，如水庫誘發(fā)地震等。日前，世界上有兩個地震活動頻繁的地震帶，即阿爾卑斯一喜馬。拉雅地震帶和環(huán)太平洋地震帶。前者約占地震總數(shù)的15％，后者約占80％，這兩個地震帶都延伸到我國境內，所以我國是個多地震的國家，尤其西南、西北、華北、東南沿海及臺灣等地區(qū)，強烈地震經(jīng)常發(fā)生。

　　1．地震震源

　　震源是深部巖石破裂產生地殼震動的發(fā)源地。震源在地面上的垂直投影稱為震中。地震所引起的震動以彈性波的形式向各個方向傳播，其強度隨距離的增加而減小。地震波首先傳達到震中，震中區(qū)受破壞最大，距震中越遠破壞程度越小。地面上受震動破壞程度相同點的外包線稱為等震線。地震波通過地球內部介質傳播的稱為體波。體波分為縱波和橫波，縱波的質點振動方向與震波傳播方向一致，周期短、振幅小、傳播速度快；橫波的質點振動方向與震波傳播方向垂直，周期長、振幅大、傳播速度較慢。體波經(jīng)過反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波，面波的傳播速度最慢。

　　2．地震震級

　　地震是依據(jù)所釋放出來的能量多少來劃分震級的。釋放出來的能量越多，震級就越大。中國科學院將地震震級分為五級：微震、輕震、強震、烈震和大災震。目前國際通用

　　的李希特-古登堡震級是以距震中100km的標準地震儀所記錄的最大振幅的um的對數(shù)表示。如記錄的最大振幅是10mm，即10000um，取其對數(shù)等于4，則為4級地震。

　　3．地震烈度

　　地震烈度，是指某一地區(qū)的地面和建筑物遭受一次地震破壞的程度。其不僅與震級有關，還和震源深度，距震中距離以及地震波通過介質條件（巖石性質、地質構造、地下水埋深）等多種因素有關。我國已制定山地震烈度表，可供工程建設參考。

　　地震烈度又可分為基本烈度、建筑場地烈度和設汁烈度?；玖叶却硪粋€地區(qū)的最大地震烈度。建筑場地烈度也稱小區(qū)域烈度，是建筑場地內因地質條件、地貌地形條件和水文地質條件的不同而引起的相對基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度；設計烈度是抗震設計所采用的烈度，是根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的經(jīng)濟性等條件對基本烈度的調整。設計烈度一般可采用國家批準的基本烈度，但遇不良地質條件或有特殊重要意義的建筑物，經(jīng)主管部門批準，可對基本烈度加以調整作為設計烈度。在工程建筑設計中，明確建筑區(qū)域的地震烈度是很重要的，一個工程從建筑場地的選擇到工程建筑的抗震措施等都與地震烈度有密切的關系。

　　4．震級與烈度的關系

　　震級與地震烈度既有區(qū)別，又相互聯(lián)系（如表1．3．1所列）。一般情況下，震級越高、震源越淺，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一個震級，但震中周圍地區(qū)的破壞程度，隨距震中距離的加大而逐漸減小，形成多個不同的地震烈度區(qū)，它們由大到小依次分布。但因地質條件的差異，也可能出現(xiàn)偏大或偏小的烈度異常區(qū)。

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