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地基与基础:地质构造对边坡稳定和地震设防的影响

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:图6-3褶曲山区边坡的稳定与断裂构造的关系。对于活动性的断层带,常潜伏着发生地震的可能性,成为不稳定地区。而在可能遭受其影响的地区,建筑工程应按地震烈度进行设防,以尽量避免伤亡和损失。表6-1第四纪地质年代

地基与基础:地质构造对边坡稳定和地震设防的影响

1.地质构造

在漫长的地质历史发展过程中,地壳在内、外力地质作用下,不断运动演变,所造成的地层形态统称为地质构造。

(1)褶皱。当岩层受到地壳运动产生的强大挤压作用时,便会发生弯曲变形,这叫做褶皱。地壳发生褶皱隆起,常常形成山脉。世界许多高大的山脉,如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、安第斯山等,都是褶皱山脉。

图6-2 背斜与向斜示意图

褶皱的基本单元是褶曲,它是褶皱中的一个弯曲。褶曲有背斜和向斜两种基本形态,如图6-2所示。背斜岩层一般向上拱起,向斜岩层一般向上弯曲。在地貌上,背斜常成为山岭,向斜常成为谷地或盆地。但是,不少褶皱构造的背斜顶部因受张力作用,容易被侵蚀成谷地,而向斜槽部受到挤压,岩性坚硬不易被侵蚀,反成为山岭。

(2)断层。地壳运动产生的强大压力或张力,超过了岩石所能承受的程度,岩体就会破裂。岩体发生破裂,并且沿断裂面两侧岩块有明显的错动、位移,这叫做断层。

在地貌上,大的断层常常形成裂谷或陡崖,如著名的东非大裂谷、我国华山北坡大断崖等。断层一侧上升的岩块,常成为块状山地或高地,如我国的华山、庐山泰山,另一侧相对下沉的岩块,则常形成谷地或低地,如我国的渭河平原、汾河谷地。在断层构造地带,由于岩石破碎,易受风化侵蚀,常常发育成沟谷、河流。

(3)裂隙(节理)。裂隙就是岩石中的裂缝,并且裂缝两侧的岩块沿断裂面没有或仅有微小的移动。裂隙按成因可分为原生裂隙、次生裂隙;按作用力的性质可分为张节理(拉应力引起的裂隙,裂隙明显,节理面粗糙)、剪节理(剪应力作用产生,节理面光滑,成x字形)。

(4)整合与不整合。岩层在沉积过程中无间断,按一定的次序连续堆积,相互平行排列,称之为整合。如岩层在沉积过程中发生长期的中断或侵蚀,然后又再堆积称之为不整合。

根据形成的条件和原因,不整合可分为下列三种:平行不整合、角度不整合和假角度不整合。在工程上,山坡地质的第四纪堆积物和基岩之间的不整合应特别注意,因为这种岩土的接触面(不整合面)是软弱结构面,当它具有一定的坡度时,堆积物常有可能沿此面发生滑动。另外,由于岩土性质不同,建筑物也可能发生不均匀沉降。

2.工程建设与地质构造的关系

(1)与褶曲构造的关系。在褶曲山区,岩层的构造变动常较大,节理发育,地形起伏不平,坡度也大。因而在褶曲山区的斜坡或坡脚进行建筑,必须注意边坡的稳定问题。

坡面倾斜方向与岩层倾斜方向相反的山坡(逆向坡),其边坡稳定性较好。至于坡面倾斜方向与岩层倾斜方向一致的山坡(顺向坡),其稳定性一般与岩石性质、倾角(岩层层面与水平面的夹角)大小和有无软弱结构面等因素有关。如图6-3所示。当岩层倾角小于边坡坡角(坡面与水平面的夹角)时,其稳定性一般较差,存在产生滑动和崩塌的危险。岩层倾角大于或等于山坡坡角时,在自然条件下边坡一般是稳定的。但如果施工开挖切去斜坡或坡脚,则上部岩体就有可能沿层面发生滑动,尤其是夹有薄层泥页岩或软弱夹层的边坡,情况更是如此。如图6-3所示某建筑,修建时因切坡产生岩体滑动,使工程被迫停工,抢修挡土结构。其实这种处理方法还不能认为是很安全的,如果把建筑场地选在图上逆向坡A 的位置,就不会出现这类问题。

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图6-3 褶曲山区边坡的稳定

(2)与断裂构造的关系。节理和断层是岩体内部的断裂面。节理或断层发育的岩体,其强度大大降低,地下水易渗入,从而加速了岩体的风化。

在均质岩石地区,其节理密度因地而异。在节理特别发育地段,因风化深度特别大,可能出现袋形风化带,如图6-4所示。在不同岩石分布地区,或是在节理或断层破坏特别严重的地区,则可能出现风化槽,如图6-5所示。在这些地段,如果地基勘察时未能调查清楚覆盖层下基岩的风化情况,常给建筑物桩基础施工带来困难,有时两根相隔很近的桩,为了达到坚硬持力层,桩长竟会相差几米,甚至十几米。

图6-4 袋形风化带

图6-5 节理或断层破坏引起风化槽

断层带一般是基岩破碎带,可能给建筑工程带来不稳定因素。对于活动性的断层带,常潜伏着发生地震的可能性,成为不稳定地区。在这些断层带的上方,不宜从事建设。而在可能遭受其影响的地区,建筑工程应按地震烈度进行设防,以尽量避免伤亡和损失。

3.地质年代的概念

地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。

地质年代有绝对地质年代和相对地质年代之分,相对地质年代在地史的分析中广为应用。它是根据古生物的演化和岩层形成的顺序,将地壳历史划分成一些自然阶段。在地质学中,根据地层对比和古生物学方法把地质相对年代划分为五代(太古代、元古代、古生代、中生代和新生代),每代又分为若干纪,每纪又分为若干世及期。在新生代中最新近的一个纪为第四纪,由原岩风化产物——碎屑物质,经各种外力地质作用(剥蚀、搬运、沉积)形成尚未胶结硬化的沉积物(层),统称 “第四纪沉积物(层)”或 “土”。它沉积在地表,覆盖在基岩之上。第四纪地质年代的划分,如表6-1所示。

表6-1 第四纪地质年代

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