三、褶皱构造

三、褶皱构造

岩层的弯曲现象称为褶皱。组成地壳的岩层受构造应力的强烈作用,使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造,称为褶皱构造。褶皱构造是岩层塑性变形的结果,是地层中广泛发育的地质构造的基本形态之一,其规模可以长达几十到几百千米。

褶皱构造通常指一系列弯曲的岩层,为了便于对褶皱进行分类和描述褶皱的空间展布特征,首先应该了解褶皱要素。褶皱要素是指褶皱的各个组成部分和确定其几何形态的要素。褶皱具有以下各要素(图2-16):

图2-16 褶皱要素

(1)核。核即为褶皱的中心部分,通常是指褶皱两侧同一岩层之间的部分,但也往往只把褶皱出露地表最中心部分的岩层叫做核。

(2)翼。翼为褶皱核部两侧的岩层。一个褶皱具有两个翼,两翼岩层与水平面的夹角叫翼间角,如图2-16中ABC所包围的内部岩层与水平面的夹角。

(3)轴面。平分褶曲两翼的假想的对称面。轴面可以是简单的平面,也可以是复杂的曲面;其产状可以是直立的、倾斜的或水平的。轴面的形态和产状可以反映褶皱横剖面的形态。如图2-16中DEFH面。

(4)枢纽。褶皱岩层的同一层面与轴面相交的线,称为枢纽。枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。它可以表示褶皱在其延长方向上产状的变化,如图2-16中交线BH。

(5)轴。轴面与水平面的交线。因此,轴永远是水平的。它可以是水平的直线或水平的曲线。向代表褶皱延伸的方向,轴的长度可以反映褶皱的规模,如图2-16中交线DH。

(6)转折端。褶皱两翼会合的部分,即从褶皱的一翼转到另一翼的过渡部分,它可以是一点,也可以是一段曲线。

从工程所处的地质构造条件来看,可能是一个大的褶皱构造,但从工程所遇到的具体构造问题来说,则往往是一个褶曲或者是大型褶皱构造的一部分。局部构成了整体,整体与局部存在着密切的联系,通过整体能更好地了解局部构造相互间的关系及其空间分布的来龙去脉。这种观点对于了解某些构造问题在线路通过地带的分布情况,进而研究地质构造复杂地区路线的合理布局无疑是重要的。

对于具体工程而言,褶皱构造的工程地质评价主要是倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系问题。一般来说,倾斜岩层对建筑物的地基没有特殊不良的影响;但对于深路堑、挖方高边坡及隧道工程等,则需要根据具体情况进行具体分析。

以隧道工程为例,从褶皱的翼部通过一般是比较有利的;但如果中间有松软岩层或软弱构造面时,则在顺倾向一侧的洞壁,有时会出现明显的偏压现象,甚至会导致支撑破坏,发生局部坍塌。在褶皱构造的轴部,从岩层的产状来说,是岩层倾向发生显著变化的地方,从构造作用对岩层整体性的影响来说,又是岩层受应力作用最集中的地方。因此,在褶皱构造的轴部,不论公路、隧道或桥梁工程,都容易遇到各种工程地质问题,主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定性问题和向斜轴部地下水的问题。这些问题在隧道工程中往往显得更为突出,容易产生隧道塌顶和涌(突)水现象,有时会严重影响正常施工。