3.結構面

　　結構面是切割巖體的各種地質界面的統稱，是一些具有一定方向，延展較廣較薄的二維地質界面，如層面、沉積間斷面，節理，裂隙、裂縫、斷層等，也包括厚度較薄的軟弱夾層。結構面的特征是影響結構面強度及其他性能的重要因素，一般從方位、間距、延續性、粗糙度、結構面側壁強度、張開度、充填物、滲流、節理組數，塊體大小等方面來描述結構面的特征。層面，節理、裂隙、裂縫、斷層等結構面的空間位置定義為結構面的產狀。結構面的產狀由走向、傾向和傾角三個要素表示，如圖1.1.2所示。并且，層面的產狀還代表所在巖層的產狀，即表示所在巖層的空間位置。

　　(1)結構面走向，即結構面在空間延伸的方向，用結構面與水平面交線即走向線的方位角或方向角表示。走向線兩端延伸方向均是走向，雖相差1800，但是表示的是同一走向。

　　(2)結構面的傾向，即結構面在空間的傾斜方向，用垂直走向順傾斜面向下引出的一條射線對水平面投影的指向。

　　(3)結構面的傾角，即結構面在空間傾斜角度的大小，用結構面與水平面所夾的銳角表示。

　　另外，近似平面的坡面和壁面的空間位置，也可這樣用其走向、傾向、傾角表示。節理組數的多少決定了巖石的塊體大小及巖體的結構類型，表1.1.3是根據節理組數劃分的結構面發育程度來予以分級的。

　　4.地質構造

　　(1)水平構造和單斜構造。水平構造是雖經構造變動的沉積巖層仍基本保留形成時的原始水平產狀的構造。先沉積的老巖層在下，后沉積的新巖層在上。單斜構造是原來水平的巖層，在受到地殼運動的影響后，產狀發生變動形成巖層向同一個方向傾斜的構造，這種產狀往往是褶曲的一翼、斷層的一盤，或者是局部地層不均勻上升或下降形成的。

　　(2)褶皺構造。褶皺構造是組成地殼的巖層，受構造力的強烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續性的構造，它是巖層產生的塑性變形。絕大多數褶皺是在水平擠壓力作用下形成的，但也有少數是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皺構造在層狀巖層常見，在塊狀巖體中則很難見到。

　　褶曲是褶皺構造中的一個彎曲，兩個或兩個以上褶曲的組合構成褶皺構造，每一個褶曲都有核部、翼、軸面、軸及樞紐等幾個褶曲要素。褶曲的基本形態是背斜和向斜，如圖1.1.3。背斜褶曲是巖層向上拱起的彎曲，以褶曲軸為中心向兩翼傾斜。當地面受到剝蝕而出露有不同地質年代的巖層時，較老的巖層出現在褶曲的軸部，從軸部向兩翼，依次出現的是漸新的巖層。向斜褶曲，是巖層向下凹的彎曲，其巖層的傾向與背斜相反，兩翼的巖層都向褶曲的軸部傾斜。當地面遭受剝蝕，在褶曲軸部出露的是較新的巖層，向兩翼依次出露的是較老的巖層。

　　在褶皺比較強烈的地區，一般都是線形的背斜與向斜相闊排列，以大體一致的走向平行延伸，有規律的組成不同形式的褶皺構造。工程所遇到的具體構造，往往是一個一個的褶曲或是大型褶曲構造的一部分。不論是背斜褶曲還是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的，基本上是單斜構造，一般對建筑物地基沒有不良的影響，但對路基和隧道有傾斜巖層的產狀與路線或隧道軸線走向的關系問題，對于以下兩種情況，則需要根據具體情況做具體分析。

　　1)對于深路塹和高邊坡來說，僅就巖層產狀與路線走向的關系而言，路線垂直巖層走向，或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時，對路基邊坡的穩定性是有利的。不利的情況是路線走向與巖層的走向平行，邊坡與巖層的傾向一致。如在云母片巖、綠泥石片巖、滑石片巖、千枚巖等松散巖石分布地區，坡面易發生風化剝蝕，產生嚴重碎落坍塌，對路基邊坡及路基排水系統會造成經常性的危害。最不利的情況是路線與巖層走向平行，巖層傾向與路基邊坡一致，而邊坡的傾角大于(陡于)巖層的傾角。如在石灰巖、砂巖與黏土質頁巖互層，且有地下水作用時，在路塹開挖過深、邊坡過陡或者由于軟弱構造面暴露，易引起斜坡巖層發生大規模的順層滑動，破壞路基穩定。

　　2)對于隧道工程來說，褶曲構造的軸都是巖層傾向發生顯著變化的地方，是巖層應力最集中的地方，容易遇到工程地質問題，主要是由于巖層破碎而產生的巖體穩定問題和向斜軸部地下水的問題。因而，隧道一般從褶曲的翼部通過是比較有利的。

　　(3)斷裂構造。斷裂構造是構成地殼的巖體，受力作用發生變形，當變形達到一定程度后，使巖體的連續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育的地帶，常成群分布，形成斷裂帶。根據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。裂隙也稱為節理，是存在于巖體中的裂縫，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。在數值上一般用裂隙率表示，即巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比，裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發育。反之，則表示裂隙不發育。在表1.1.4中介紹了公路工程對裂隙發育程度劃分的等級及對工程的影響。

　　根據裂隙的成因，一般分為構造裂隙和非構造裂隙兩類。

　　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系，所以它在空間分布上具有一定的規律性。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、走向穩定，延伸較深、較遠，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出現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，交叉成“X”形，將巖體切割成菱形塊體。

　　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，在工程上除有利于開挖外，對巖體的強度和穩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定性降低。當裂隙主要發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，路塹邊坡都容易發生崩塌等不穩定現象。在路基施工中，如果巖體存在裂隙，還會影響爆破作業的效果。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，詳細論證裂隙對建筑的影響，采取相應措施，以保證建筑物的穩定和正常使用。

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