地質(zhì)構(gòu)造.jpg

 

1、概述

   隨著找礦難度的增大，特別是在尋找大型、特大型隱伏礦及其定位預(yù)測中，礦田構(gòu)造研究越來越發(fā)揮著突出作用；在油氣的尋找中需要進(jìn)行儲油、儲氣構(gòu)造的研究。人們對水資源和工程建設(shè)的需求、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、生存環(huán)境的保護(hù)等問題的解決，更需要構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論的指導(dǎo)。作為人類賴以生存與發(fā)展基地的大陸巖石圈，由于它的復(fù)雜性及其與資源、環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等因素密切相關(guān)，利用地質(zhì)基礎(chǔ)知識，研究各種地質(zhì)構(gòu)造的賦存狀態(tài)，研究分析和解決影響巖土工程實踐的地質(zhì)因素，從而指導(dǎo)采掘工程、隧道地鐵建設(shè)、河流堤壩建設(shè)的正常進(jìn)行。

   2、地質(zhì)構(gòu)造的概念

   地質(zhì)構(gòu)造：指構(gòu)成地殼的巖層或巖體在外力作用下所生成的變形與變位。構(gòu)造變動，由地殼運(yùn)動引起的巖層的變形與變位。地殼中的地質(zhì)構(gòu)造絕大多數(shù)屬于構(gòu)造成因，構(gòu)造變動是地質(zhì)學(xué)尤其是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對象 非構(gòu)造變動，由于重力作用、地下水、風(fēng)華、冰川等作用，使巖層或巖體發(fā)生局部變形。這種作用不是地殼運(yùn)動的直接表現(xiàn)。非構(gòu)造變動規(guī)模不大，分布局限，對礦山開采，河流堤壩的安全性有一定影響。

   3、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及構(gòu)造應(yīng)力對巖土體穩(wěn)定行的影響

   構(gòu)造作用控制了地球運(yùn)動系統(tǒng)中所有地質(zhì)過程，巖體結(jié)構(gòu)面是該系統(tǒng)運(yùn)動作用的產(chǎn)物，其形成、演化及時空組合無時無刻不受其控制，通過結(jié)構(gòu)面實現(xiàn)對構(gòu)造應(yīng)力場的調(diào)整并進(jìn)而達(dá)到對巖土體穩(wěn)定性的控制則是構(gòu)造動態(tài)作用的體現(xiàn)。

   3．1構(gòu)造結(jié)構(gòu)面對巖土體穩(wěn)定性的控制作用

   所謂結(jié)構(gòu)面，是指巖體中具有一定方向、力學(xué)強(qiáng)度相對較低、兩向延伸的地質(zhì)界面，例如巖層層面 軟弱夾層、各種成因的斷裂、裂隙和節(jié)理等，反映了長期內(nèi)外動力作用下的地質(zhì)構(gòu)造作用現(xiàn)象。考慮到影響結(jié)構(gòu)面力學(xué)特性的主要因素，可將其劃分為四種力學(xué)類型，即破裂結(jié)構(gòu)面、破碎結(jié)構(gòu)面、層狀結(jié)構(gòu)面和泥化結(jié)構(gòu)面，按其成因又可分為原生結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面亦即構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。原生結(jié)構(gòu)面以建造為物質(zhì)基礎(chǔ)，本質(zhì)上體現(xiàn)的是介質(zhì)內(nèi)物理力學(xué)性能存在明顯差異的界面或軟弱薄層，一旦受力容易發(fā)生應(yīng)力集中，經(jīng)過后期內(nèi)外動力作用之后會很容易地改造成構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，所以在工程實際中，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面對巖土體力學(xué)性能及其穩(wěn)定性具有主導(dǎo)控制作用。結(jié)構(gòu)面具有以下幾個基本力學(xué)特性：對垂直于結(jié)構(gòu)面的拉應(yīng)力基本上無阻抗力而極易被拉開；在垂直于結(jié)構(gòu)面的壓應(yīng)力作用下易于壓密或閉合而易造成填充物變形和破壞；順結(jié)構(gòu)面方向的弱約束作用導(dǎo)致在剪應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生剪切變形或滑移。

   構(gòu)造作用的層次性使得工程地質(zhì)體內(nèi)會對應(yīng)產(chǎn)生不同尺寸的控制結(jié)構(gòu)面，通常將結(jié)構(gòu)面按其規(guī)模分為I～Ⅱ五個級次。結(jié)構(gòu)面特征和規(guī)模不同，對工程影響、控制的范圍和方式各不相同，在有關(guān)工程地質(zhì)問題分析中所處的地位和作用也不同。

   I級結(jié)構(gòu)面泛指長度在數(shù)十千米以上的區(qū)域性深大斷裂帶，尤其是活動斷裂帶反映了地殼層的現(xiàn)今動力學(xué)背景。I級結(jié)構(gòu)面一般而言是由近于平行的數(shù)個斷層面組合而成的斷裂帶，其作用不僅僅只是影響山體、巖體穩(wěn)定性，而且會影響、控制某個區(qū)域的構(gòu)造應(yīng)力場分布以及地塊乃至地體的穩(wěn)定性，甚至構(gòu)成孕震、控震和發(fā)震斷層。對工程安全的影響已不再僅局限于通過山體、工程巖體的失穩(wěn)來體現(xiàn)。即便是巖體沒有出現(xiàn)失穩(wěn)，但構(gòu)筑于其上的建筑物可能因斷裂的地震活動而存在工程抗震及抗斷等問題。因此，I級結(jié)構(gòu)面通常作為區(qū)域穩(wěn)定性研究中的主要對象之一，或者作為一條斷裂帶加以專門研究。

   Ⅱ級結(jié)構(gòu)面與所研究的山體和巖體尺度相當(dāng)，為規(guī)模在數(shù)百米至數(shù)千米的淺表中小斷層或?qū)娱g錯動。Ⅱ級結(jié)構(gòu)面影響的主要是山體、巖體的穩(wěn)定性，因此會對大型工程的整體布局帶來影響，甚至需要另行選址。

   Ⅲ級結(jié)構(gòu)面指其尺度被限制在所研究的巖體或山體內(nèi)部、長度在幾十米至數(shù)百米的小斷層、軟弱錯動面和大節(jié)理。Ⅱ級結(jié)構(gòu)面影響的主要是山體內(nèi)工程巖體的局部穩(wěn)定性問題，典型的是道路、溝渠、露天采礦邊坡、庫岸邊坡穩(wěn)定性問題最為常見。

   Ⅳ級結(jié)構(gòu)面泛指受控于Ⅲ級結(jié)構(gòu)面之下斷續(xù)分布的裂隙、節(jié)理、軟弱層面和劈理等，尺度為幾十厘米至幾米。Ⅳ級結(jié)構(gòu)面的存在不僅破壞了工程巖土體的完塹陛，影響并控制著巖體的應(yīng)力分布狀態(tài)和巖體強(qiáng)度，而且很大程度上影響著巖體失穩(wěn)變形機(jī)制和破壞方式。因此Ⅳ級結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、分布狀態(tài)和組合排列情況，成為評價巖土體工程地質(zhì)性能的基本依據(jù)之一

   V級結(jié)構(gòu)面指不連續(xù)、無充填物、分布隨機(jī)、為數(shù)甚多的微裂隙，它影響和控制著工程巖土塊體本身的強(qiáng)度、變形機(jī)制以及破壞方式 實驗室內(nèi)的巖土力學(xué)性能測試結(jié)果基本反映了V級結(jié)構(gòu)面控制下的工程巖土體力學(xué)強(qiáng)度。

   3 ．2地應(yīng)力場與巖體穩(wěn)定性

   地應(yīng)力是地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動和巖體自重等因素作用下的產(chǎn)物。地應(yīng)力是決定區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性的重要因素，地震活動、斷層活動和水庫誘發(fā)地震都是地應(yīng)力局部集中的結(jié)果，而巖體穩(wěn)定性受控于地應(yīng)力作用下形成的各種結(jié)構(gòu)面和現(xiàn)今地應(yīng)力場與巖體的相互作用。

   地應(yīng)力場的分布特征決定了地殼巖體斷裂的運(yùn)動特征，進(jìn)而影響巖體的變形破壞方式。地殼內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)主要有三種典型情況：(1)潛在走向滑動型。應(yīng)力場的中間主應(yīng)力近于垂直，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力近于水平，世界上絕大部分地區(qū)為該類應(yīng)力狀態(tài)。在這種應(yīng)力狀態(tài)區(qū)，如果發(fā)生破壞或再次活動，必然是沿走向與最大主壓應(yīng)力呈約30-40左右交角的陡立面產(chǎn)生走滑型的斷裂活動。(2)潛在逆斷型。應(yīng)力場中最小主應(yīng)力近于垂直，最大主應(yīng)力與中間主應(yīng)力近于水平。此種應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的是逆沖破壞，即沿走向與最大主應(yīng)力垂直的剖面x裂面產(chǎn)生逆斷運(yùn)動。(3)潛在正斷型。應(yīng)力場中最大主應(yīng)力垂直，而其余兩主應(yīng)力水平分布。在此應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的破壞，必然是沿走向與最小主應(yīng)力軸相垂直的面發(fā)生正斷性質(zhì)的運(yùn)動。與地應(yīng)力狀態(tài)形成優(yōu)勢組合的巖體結(jié)構(gòu)面，往往是巖體發(fā)生失穩(wěn)破壞的控制邊界。

   總體上看，地殼運(yùn)動決定了地應(yīng)力的宏觀分布狀態(tài)，地應(yīng)力狀態(tài)控制了斷層運(yùn)動特性。巖體地應(yīng)力分布特征除了與統(tǒng)一的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場有關(guān)之外，還受局部區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)條件所約束和調(diào)節(jié)，包括巖體結(jié)構(gòu)與巖性特征，巖體構(gòu)造作用及其演化歷史、地形地貌條件等因素。地應(yīng)力異常會導(dǎo)致巖體發(fā)生失穩(wěn)、變形和破壞，并經(jīng)常對各類建筑物的設(shè)計和施工造成直接影響。

   4、結(jié)論

   由上可見，研究各種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象、則是解決工程建設(shè)中與構(gòu)造現(xiàn)象有密切關(guān)系的工程地質(zhì)問題必要及有效手段，服務(wù)于資源開發(fā)和人類生存環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展。