图3-14 坝轴向垂直岩层走向剖面图
3.4断裂构造
组成地壳的岩体，在地应力作用下发生变形，当应力超过岩石的强度，岩体的完整性受到破坏而产生的大小不一的断裂，称为断裂构造。断裂构造是地壳中常见的地质构造，断裂构造发育地区，常成群分布，形成断裂带。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为节理（裂隙）和断层。 3.4.1节理
1.基本概念
1）节理：岩石受力作用形成的破裂面或裂纹，称为节理，它是破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种构造。
节理的产状也可用走向、倾向和倾角进行描述。
2）节理组和节理系：在同一时期，同一成因条件下形成的，彼此相互平行或近于平行的一群节理叫节理组；在同一构造应力作用下，形成有规律组合的节理组，叫节理系。
2. 节理分类
1）节理的类型：按成因分构造节理和非构造节理；按节理与岩层产状的关系划分为： 走向节理（纵向节理）、倾向节理（横向节理）和斜向节理
（1）构造节理：岩体受地应力作用随岩体变形而产生的节理（或裂隙），它分为张节理和剪节理。构造节理是岩石受地壳构造应力作用产生的，这类节理具有明显的方向性和规律性，发育深度较大，对地下水的活动和工程建设的影响也较大。构造节理与褶皱、断层及区域性地质构造有着非常密切的联系，它们常常相互伴生，是工程地质调查工作中的重点对象(相对于节理、表生节理)。
张节理：是岩石所受拉张应力作用而形成的裂隙。它的主要特征是裂口是张开的上宽下窄的楔形；多发育于脆性岩石中，尤其在曲转折端等拉应力集中的部位；张节理面粗糙不平，沿走向和倾向都延伸不远。当其发育于砾岩中时，常绕过砾石，其裂面明显凹凸不平。
剪节理：当岩石所受最大剪应力达到并超过岩石的抗剪强度时，则产生剪节理。因此，剪节理往往与最大剪应力作用方向一致，且常成对出现，称为共扼\”节理。剪节理一般是闭合的，节理面平坦，常有滑动擦痕和擦光面，节理的产状稳定，沿走向和倾向延伸较远；在砾岩中，剪节理能较平整地切割砾石。
（2）非构造节理：由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的节理，又称之为外生节理，分为原生节理、风化节理、重力节理、减压节理和人为节理等类型。
（3）原生节理：指岩石形成过程形成的节理，如玄武岩的柱状节理 (4)表生节理：又称风化节理、非构造节理，是岩石受外动力地质作用(风、水、生物等)产生的，如由风化作用产生的风化裂隙等，这类节理限在空间分布上常局限于地表浅部岩石中，对地下水的活动及工程建设有较大的影响。
2）按力学性质进行分类
(1)张节理:在垂直于主张应力方向上发生张裂而形成的节理，叫张节理。张节理大多发育在脆性岩石中，尤其在褶皱转折端等张拉应力集中的部位最发育，它主要有以下特征：
裂口是张开的，剖面呈上宽下窄的楔形，常被后期物质或岩脉填充； 节理面粗糙不平，一般无滑动擦痕和磨擦镜面；
产状不稳定，沿其走向和倾向都延伸不远即行尖灭； 在砾岩或砂岩中发育的张节理常常绕过砾石、结核或粗砂粒，其张裂面明显凹凸不平或弯曲；
张节理追踪X型剪节理发育呈锯齿状。
(2)剪节理：岩石受剪应力作用发生剪切破裂而形成的节理，叫剪节理，它一般在与最大主应力呈45°夹角的平面上产生，且共轭出现，呈X状交叉，构成X型剪节理。它具有以下特征：
剪节理的裂口是闭合的，节理面平直而光滑，常见有滑动擦痕和磨光镜面； 剪节理的产状稳定，沿其走向和倾向可延伸很远；
在砾岩或砂岩中发育的剪节理常切砾石、砂粒、结核和岩脉，而不改变其方向； 剪节理的发育密度较大，节理间距小而且具有等间距性，在软弱薄层岩石中常常密集成带出现。
3、按节理与岩层走向关系分类，见图3-15
(1)走向节理：节理延伸方向大致与岩层走向平行。 (2)倾向节理：节理延伸方向大致与岩层走向垂直。 (3)斜交节理：节理延伸方向与岩层走向斜交。
图3-15 褶皱岩层中的节理
t-张节理 s-走向节理 d-倾向节理 Q-斜节理
4、根据节理与褶皱轴的关系，可将节理分为： (1) 纵节理-节理走向与褶皱轴向平行 (2) 横节理-节理走向与褶皱轴向直交 (3) 斜节理-节理走向与褶皱轴向斜交 5、按张开程度进行分类
宽张节理：节理缝宽度 >5mm； 张开节理： 3～5mm； 微张节理： 1～3mm； 闭合节理： <1mm。
3.4.2节理调查、统计及表示方法
节理对工程岩体稳定和渗漏的影响程度取决于节理的成因、形态、数量、大小、连通以及充填等特征。
测节理的产状与测岩层产状的方法相同。野外对岩体中节理分布的多少，常用节理密度来标定。所谓节理密度，是指岩石中某节理组在单位面积或单位体积中的节理总数。
1）调查的内容
(1)地质背景：包括地层、岩性、褶皱和断层的发育； (2)节理的产状：走向、倾向和倾角；
(3)节理的张开和填充情况：包括张开的程度、充填的物质等； (4)节理壁的粗糙程度：粗糙的、平坦的、光滑的； (5)节理的充水情况；
调查时，填写节理观测登记表（表3-2）。
表3-2 节理观测登记表 点号 地层时岩层产状节理产节理组系、力节理节理密度(根节理面特2及位置 代及岩和构造部状 学性质和相互分期 /m) 征及充填性 位 关系 物 2）研究内容 确定节理的成因、对节理进行分期、统计节理的间距、数量、密度，确定节理的发育程度和主导方向等。
节理的分期可根据节理的交切关系进行，比如后期形成的节理常将先期形成的节理错开，或者受到先期形成的节理的限制。
3) 资料整理：节理玫瑰花图、等密图和电算处理等。
节理玫瑰花图（图3-16）统计裂隙，可以用节理走向编制，也可以用节理倾向或倾角来编制。
图3-16 节理玫瑰花图
4.节理的工程评价 岩体中的节理，在工程上除有利于材料的采集之外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。当节理主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡均易发生崩塌等不稳定现象；在路基施工中，如果岩体存在节理，还会影响爆破作业的效果。
1)节理的成因：构造节理分布范围广、埋藏深度大，并向断层过渡，对工程稳定性影响较大。
2)节理的受力特征：张节理比剪节理的工程性能差。 3)节理产状：倾向和边坡一致的节理稳定性差。
4)节理密度和宽度：一般用节理发达程度来表示，节理越发达，对工程影响越大。 5)节理面间的充填物：充填有软弱介质的节理，工程地质条件差。 6)节理的充水程度：饱水的节理，其稳定性差。 3.4.3断层
1. 概念
岩层或岩体在构造运动影响下发生破裂，若破裂面两侧岩体沿破裂面发生了明显的相对位移，这种构造就称为断层。
断层的种类繁多，形态各异，规模大小相差十分悬殊，规模大的断层延伸长度可达几百～一千多公里，而小的断层可在岩石标本上见到。断层的切割深度也不相同，有的可切穿地壳至上地幔。
断层破坏了岩石的连续完整性，对岩体的稳定性、渗透性、地震活动和区域稳定性都有重大影响，从而影响工程的稳定性，与工程建设有着密切的联系。
2. 断层要素
1、断层面：构成断层的破裂面，也就是断层两侧岩体沿之产生显著滑动位移的面，叫做断层面，产状可用走向、倾向和倾角确定。断层一般不是单个的面，而是由一系列的破裂面或次级断层所组成的带，即断层带或断裂带，见图3-17断层要素图。
2、断层线：是指断层面与地面的交线，即断层面在地表的出露线，断层线延伸方向即是断层走向，延伸的消失点，称为断层的端点。
3、断盘：断层面两侧发生相对位移的岩体，称为断(层)盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的称为上盘、下方的称为下盘；当断层面近于直立时，则以方位相称，如东盘、西盘等；也可根据两盘相对移动的关系，把相对上升的称为上升盘，把相对下降的称为下降盘。
4、断距：断层两盘岩体沿断层面发生相对滑动的距离，称为断距。断距的大小常常是衡量断层规模的重要标志，断距又分为总断距、水平断距及垂直断距。
（三）断层分类
1、按断层面产状与岩层产状的关系分类
走向断层：断层走向与岩层走向一致的断层； 图3-17 断层要素图 倾向断层：断层走向与岩层倾向一致的断层； 斜向断层：断层走向与岩层走向斜交的断层。
2、按断层面走向与褶皱轴向或区域线之间的关系分类
纵断层：断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向平行的断层； 横断层：断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向垂直的断层； 斜断层：断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向斜交的断层。 3、按断层力学性质分类
压性断层：由压应力作用形成，其走向垂直于主压应力方向，多呈逆断层形式，断面为舒缓波状，断裂带宽大、常有断层角砾岩。
张性断层：在张应力作用下形成，其走向垂直于张应力方向，常为正断层，断层面粗糙，多呈锯齿状。
扭性断层：在剪应力作用下形成，与主压应力方向交角小于45。，常成对出现。断层面平直光滑，常有擦痕出现。
4、按断层两盘相对运动的关系进行分类
(1)正断层：上盘相对下降，下盘相对上升的断层，称为正断层，见图3-18。
正断层的产状一般较陡，倾角在45o～90o，断层线比较平直，一般是由于重力作用或水平张力作用形成的，并在垂直于张应力方向上发育。
3-18 正断层
(2)逆断层：下盘相对下降，上盘相对上升的断层，称为逆断层，见图3-19。逆断层产状一般比较平缓，倾角很少超过70o，断层线常呈舒缓的波状曲线，断层面倾角大小又可图分为：
冲断层： 倾角 >45o；
逆掩断层： 25o～45°； 辗掩断层： <25o。
推覆构造：巨大的外来岩席，沿着一个近于水平的滑动面(倾角小，10o～15o)，长距离的滑移(位移>15km)，常看一较老的岩层覆于较新的岩层之上。
逆断层一般是受水平的挤压应力作用，沿剪切破裂面形成的，常与褶皱相互伴生，逆断层的规模一般较大， 图3-19 逆断层
多为区域性的巨型构造。
(3)平移断层：两盘岩体沿断层面走向作水平相对运动的断层，称平移断层，见图3-20。
平移断层，断层面近于直立，断层线平直，延伸很远，断层破碎带较窄，在断层面上常有近于水平的擦痕。平移断层一般是在水平剪切应力的作用下形成的。
（4）枢纽断层 正、逆、平移断层的两盘相对运动都是
直移运动。事实上，有许多断层常常有一定程度的旋转，见图3-20。 图3-20 平移断层
断盘的旋转有两种情况：一种是旋转轴位于断层的一端，表现为横过断层走向的各个剖面上的位移量不等，一种是旋转轴不位于断层的端点，表现为旋转轴两侧的相对位移的方向不同，如一侧为上盘上升，而另一侧为上盘下降。
两种旋转均使两盘中岩层原来一致的产状不再平行一致。旋转量比较大的断层，可称为枢纽断层。
（四）断层的组合形态 1、正断层的组合形式
(1)阶梯状断层：几条产状大致相同的正断层，相互平行排列，各断层的一盘呈阶梯状向着同一方向依次下降的组合形态，称为阶梯状断层，见图3-22。
(2)地垒：两条以上平行的正断层，断层面相对倾斜，其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。
图3-21 两种旋转的枢纽断层
(3)地堑：两条以上平行的断层，断层面相向倾斜，对称排列，其间为共同的下降盘，两侧断层的断盘依次上升，这种组合形态的断层称为地堑。
另外还有环状和放射状断层，见图3-23。
图3-22 阶梯状断层 图3-23放射状断层
2、逆断层的组合形式
地质构造与地质图识别
