构成地壳的岩层在强烈构造应力作用下发生变形，当变形达到一定程度时，发生断裂，导致岩层的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一样的断裂，称为断裂构造。断裂构造和褶皱构造一样，是地壳表层最为常见的构造形态。断裂构造在地壳表层发育分布十分广泛，特别是在一些断裂构造发育的地带，断裂构造常成群分布，形成很大的断裂构造带。由于断裂构造破坏了岩层的整体性和完整性，它往往是工程岩体稳定性的控制性因素。
一般来说，根据岩体断裂后，断裂面两侧岩体相对位移的情况，断裂构造分为断层和节理两大类型。
1.节理
节理也称之为裂隙，是存在于岩体中的裂缝，是指岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。
节理的断裂面称为节理面。节理分布十分普遍， 自然界存在的岩体几乎都有不同程度的节理发育。节理的延伸范围变化较大，由几厘米到几十米不等。节理面在空间的状态称为节理产状，其定义和测量方法与我们前面讲到的岩层面产状类似。
节理常把岩体分割成形状不同、大小不等的岩块，小块岩石的强度与包含节理的岩体的强度明显不同。在工程建设中，岩石边坡失稳和隧道洞顶坍塌往往与节理有关。
（1）节理的类型。
1）按成因分类。节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理；但值得注意的是，有些学者将节理分为原生节理和次生节理，次生节理再进一步细分为构造节理和非构造节理。
①原生节理。原生节理是指岩石形成过程中形成的节理。如玄武岩在冷却凝固时形成的枝状节理。
②构造节理。构造节理是指在构造运动而产生的构造应力的作用下形成的节理。构造节理在成因上与相关构造（母体）和应力作用的方向和性质有着较为密切的联系，因此构造节理在空间分布上具有一定的规律性。构造节理常常成组出现，可将其中一个方向的一组平行节理称为一组节理，同一期构造应力形成的各组节理有成因上的联系，并按一定规律组合。不同时期的节理对应错开。
③表生节理。由风化、爆破以及沿沟壁岸坡发育的卸荷等作用形成的节理，分别称为风化节理、爆破节理、卸荷节理等。表生节理常直接称之为裂隙，属非构造次生节理。表生节理一般分布在地表浅层，大多无一定方向性。在表生节理中，具有普遍意义的是风化裂隙（节理），风化裂隙主要发育岩体靠近地表的部位，地面以下10～15m以上的深度，就很少见到风化裂隙。表生节理（裂隙）分布多为凌乱，没有规律性可考，表生节理的存在，多使岩体切割成大小不等，形状不一的碎块。
2）按力学性质分类。根据节理的力学性质，可把构造节理分为剪节理（亦称扭节理）和张节理两类。
①剪（扭）节理。岩石受剪（扭）应力作用形成的破裂面称剪节理，其两组剪切面一般形成X型的节理，故又称X节理（或称之为共轭节理）。剪节理常与褶皱、断层相伴生。剪节理的主要特征是：节理产状稳定，沿走向和倾向延伸较远；节理面平直光滑，常有剪切滑动留下的擦痕，可用来判断两侧岩石相对移动方向；剪节理面两壁间的裂缝很小，一般呈闭合状；在砾岩中可以切穿砾石。剪节理常成对呈x型出现，发育较密，节理之间距离较小，特别是软弱薄层岩石中常密集成带。由于剪节理交叉互相切割岩层成碎块体，破坏岩体的完整性，故剪节理面常是易于滑动的软弱面。多发育在褶曲的翼部和断层附近。
②张节理。岩层受拉张应力作用而形成，断裂面两侧岩块没有发生显著位移的断裂构造，称张节理。当岩层受挤压时，初期是在岩层面上沿先发生的剪节理追踪发育形成锯齿状张节理。在褶皱岩层中，多在弯曲顶部产生与褶皱轴走向一致的张节理。
张节理的主要特征是：节理产状不稳定，延伸不远即行消失。节理面弯曲且粗糙，张节理两壁间的裂缝较宽，呈开口或楔形，并常被岩脉充填；张节理一般发育较稀，节理间距较大，很少密集成带，张节理往往是渗漏的良好通道。
剪节理和张节理是地质构造应力作用形成的主要节理类型，故又称为构造节理，在地壳岩体中广泛分布，对岩体的稳定性影响很大。
3）按与岩层产状的关系分类。按与岩层产状的关系可分为走向节理、倾向节理、斜交节理
①走向节理。节理的走向与岩层走向平行；
②倾向节理。节理的走向与岩层走向垂直；
③斜交节理。节理的走向与岩层走向斜交。
（2）节理发育程度分级。
按节理（裂隙）的组数、密度、长度、张开度及充填情况，对节理发育情况分级。表2-4为公路工程地质常用的节理发育程度的分级。
表2-4 公路工程地质常用的节理发育程度分级表
注：节理宽度小于1mm的为密闭节理；1 ～ 3 mm的为微张节理；3～5mm的为张开节理；大于5mm的为宽张节理。
（3）节理的调查、统计和表示方法。
为了反映节理分布规律及它对岩体稳定性的影响，需要进行节理的野外调查和室内资料整理工作，并利用统计图式，把岩体节理的分布情况表示出来。
调查时应先在工作地点选择一具代表性的基岩露头，对一定面积内的节理，调查内容包括以下几个部分：
1）节理的成因类型、力学性质。
2）节理的产状要素。
3）节理的组数、密度和产状。节理的密度一般采用线密度或体积节理数表示。线密度以“条/m”为单位进行计算。体积节理数用单位体积内的节理数表示。
4）节理的张开度、长度和节理面壁的粗糙度。
5）节理的充填物质及厚度、含水情况。
6）节理发育程度分级。
调查过程中，填写节理野外调查测量记录表（表2-5）。节理产状的测定方法和岩层产状的测定方法完全相同。但在测量过程中，为测量的方便，通常用一硬纸片，在裂隙面出露不佳时，将纸片插入节理中，此时纸片的产状代替节理的产状。
表2-5 节理野外调查测量记录表
统计节理有多种图式，节理玫瑰图就是常用的一种，它可用来表示节理的发育程度。节理玫瑰图可以用节理走向编制，也可以用节理倾向编制，分别称之为节理走向玫瑰图和节理倾向玫瑰图。其资料的编制方法如下：
1）节理走向玫瑰图 通常是在一任意半径的半圆上，画上刻度网，把所得的节理按走向以每5°或每10°分组，统计每一组内的节理条数并算出平均走向。 自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组节理平均走向的方位，射线的长度代表每组节理的条数。然后用折线把射线的端点连接起来，即得到节理玫瑰花，［图2-15（a）］。图中的每一个“玫瑰花瓣”越长，反映沿这个方向分布的节理越多。从图中可以看出，比较发育的节理有：共五组。
2）节理倾向玫瑰图 通常是先将测得的节理，按倾向以每5°或每10°为一组，统计每组内节理的条数，并算出其平均倾向，用绘制走向玫瑰图的方法，在注有方位的圆周上，根据平均倾向和节理条数，定出各组相应的端点。用折线将这些点连接起来，即为节理倾向玫瑰图［图2-15 （b）］。
图2-15 节理玫瑰图
（a）节理走向玫瑰图； （b）节理倾向玫瑰图
如果用平均倾角表示半径方向的长度，用同样方法可以编制节理倾角玫瑰图。节理玫瑰图编制方法的优点是简单，但最大的缺点是不能在同一张图上把节理的走向、倾向和倾角同时表示出来。
（4）节理的工程地质评价。
岩石中发育节理，在工程建设上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利影响。岩体中存在节理，节理破坏了岩体的整体性，促使风化速度加快；增强了岩体的透水性，使岩体强度和稳定性降低。若节理的主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌或碎落。在路基施工时，还会影响爆破作业的效果。所以，当节理有可能成为影响工程设计的重要因素时，应当进行深入的调查研究，详细论证节理对岩体工程建筑条件的影响，采取相应措施，以保证建筑物的稳定和正常使用。
2.断层
岩体受到强烈构造应力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造称为断层。断层发育十分广泛，并且断层的规模相差很大，大的断层延伸数百公里甚至上干公里，小的断层则仅有几厘米，甚至在手标本上就能见到。有的断层切穿了地壳岩石圈，有的则发育在地表浅层。断层面两侧岩块的相对位移也是从几厘米到几十千米不等。
断层是一种重要的地质构造，地震与活动性断层有关；建筑工程的工程地质问题多与断层构造有关，例如隧道中大多数的塌方、涌水均与断层有关。
图2-16 断层要素
（1）断层的要素。
断层的基本组成部分称之为断层要素，主要有断层面（破碎带）、断层线、断盘及断距等（图2-16）。
1）断层面和破碎带（C）。两侧岩块发生位移错动的破裂面称为断层面，它可以是平面或曲面。断层面可以是直立的，但多数情况下是倾斜的。断层面的产状可以用走向、倾向及倾角来表示。规模较大的断层，断层两侧岩块的运动并非沿一个简单的面发生，而是沿着由许多的破裂面组成的错动带发生，这个错动带称为断层破碎带。断层破碎带的宽度从数厘米到数十米不等，例如我国著名的红河断裂，其破碎带最宽的地方甚至达到了数千米，断层的规模越大，破碎带就越宽，越复杂。由于两侧岩块沿断层面发生错动，所以在断层面上往往留有明显的擦痕，早期的断层带中还会形成断层糜棱岩、断层角砾岩和断层泥等构造遗迹。
2）断层线（AB）。断层面与地面的交线称为断层线。断层线反映了断层在地表的延伸方向。它可以是直线，也可以是曲线，决定于断层面的形状和地面的起伏情况。
3）断盘（E和F）。是指断层面两侧发生相对移动的岩块，称之为断盘。当断层面是倾斜的，则在断层面以上的断盘称为上盘（E），在断层面以下的断盘称为下盘（F）；若断层面是直立的，在根据断块所在的方位表示，如南盘、北盘，东盘和西盘等。按两盘相对运动方向划分的话，通常把相对上升的一盘叫上升盘；把相对下降的一盘叫下降盘。值得注意的是上盘既可以是上升盘，也可以是下降盘，下盘亦如此，两种概念不能混淆。
4）断距。断层两盘沿断层面发生的相对位移称之为断距（图2-16中DB的长度），断距的水平分量称为水平断距，铅直分量称铅直断距。
（2）断层的基本类型。
断层的分类方法很多，所以有各种不同的类型。按断层两盘相对位移的方式，可把断层分为正断层、逆断层和平移断层三种基本的类型。
1）正断层。正断层是指上盘相对下降，下盘相对上升的断层（图2-17）。正断层一般受地壳水平张拉应力作用或受重力作用，导致断层上盘沿断层面向下错动而形成。正断层的规模一般不大，断层线比较平直，断层面多陡直，倾角大多在45°以上。
图2-17 正断层
2）逆断层。逆断层是指断层的上盘相对上升，下盘相对下降的断层（图2-18）。逆断层主要受地壳水平挤压应力作用，使上盘沿断层面向上错动而形成的。逆断层常与褶皱构造相伴生。逆断层断层线的走向常与岩层走向或褶皱轴的走向近于一致，和压应力作用的方向相垂直。按断层面倾角的大小有大有小，也就是说断层面从陡倾角到缓倾角都有，断层面倾角大于45度的称之为冲断层，断层面倾角在25°～45°之间的逆断层，常由倒转褶曲进一步发展而成，称之为逆掩断层（图2-19），断层面倾角小于25°的逆断层称之为辗掩断层。逆掩断层和辗掩断层一般规模巨大，常有时代老的地层被推埋到时代新的地层之上，形成推覆构造。
图2-18 逆断层
图2-19 逆掩断层
3）平移断层。平移断层是指断层两盘主要在水平方向上相对错动的断层（图2-20）。平移断层主要由地壳水平剪切作用形成，断层面常陡立，断层线比较平直。
正断层、逆断层、平推断层是断层的三个基本类型，由于实际情况岩体受力条件和边界条件都比较复杂，因此，在野外常见到平推断层和正断层或逆断层的复合类型和各种断层的组合形式。平推断层和正断层、平推断层和逆断层的复合类型分别称为平推正断层、平推逆断层。
（3）断层的组合类型。
图2-20 平移断层
断层形成和分布，不是偶然的孤立的现象。断层受着区域性或地区性地应力场的控制，并与相关构造相伴生，很少单独出现。在各构造之间，通常依据一定的力学性质，以一定的排列方式有规律的组合在一起，形成不同形式的断层带。断层带也称之为断裂带，是局限于一定地带内的一系列走向大致平行的断层组合，也就是说断层在一个地区内往往是成群出现，并呈有规律的排列组合。常见的断层组合类型有下列几种。
1）阶梯状断层。阶梯状断层是由若干条产状大致相同的正断层平行排列组合而成，在剖面上各个断层的上盘呈阶梯状相继向同一方向依次下滑（图2-21）。
图2-21 阶梯状断层
2）地堑与地垒。地垒或者地堑是由走向大致平行、倾向相反、性质相同的两条或两条以上断层组合而成的（图2-22），如果两个或两组断层之间岩块相对下降，两边岩块相对上升为地堑，反之中间上升两侧下降则称为地垒。两侧断层一般是正断层，有时也可以是逆断层。地堑比地垒发育更广泛，地质意义更重要。地堑在地貌上是狭长的谷地或成串展布的长条形盆地与湖泊，我国规模较大的有汾渭地堑等。
图2-22 地堑与地垒
1—地堑；2—地垒
在地形上，地垒多形成块状山地，如天山、阿尔泰山等都广泛发育有地垒构造。地堑常形成狭长的凹陷地带，像我国的汾河谷地、渭河河谷等都是比较著名的地堑构造。
3）叠瓦状构造。叠瓦状构造指一系列产状大致相同呈平行排列的逆断层的组合形式，各断层的上盘岩块依次上冲，在剖面上呈屋顶瓦片样依次重叠。
在断层分布密集的断层带内，岩层一般受到较为强烈的构造变形破坏，产状紊乱，岩层破碎，地下水多，沟谷斜坡崩塌、滑移、泥石流等不良工程地质问题多发，应引起工程技术人员的高度重视。
（4）断层的野外识别标志。
断层的存在，在许多情况下对工程建设是不利的。为了采取措施，防止断层对工程建筑物的不良影响，必须识别断层的存在。
当岩层发生断裂形成断层后，不仅会改变原有地层的分布规律，还常在断面及相关部分形成各种伴生构造，并形成与断层构造有关的地貌现象。在地表留下这样那样的直接证据和地貌、水文等方面的间接证据可用于判断断层的存在与否及断层类型。
1）构造线和地质体的不连续。任何线状或面状的地质体，如地层、岩脉、岩体、不整合面、侵入体与围岩的接触界面、褶皱的枢纽及早期形成的断层等，在平面或剖面上的突然中断、错开等不连续现象是判断断层存在的一个重要标志。
2）地层的重复与缺失。在层状岩石分布地区，沿岩层的倾向，原来层序连续的地层发生不对称的重复现象或者是某些层位的缺失现象，一般是走向正（或逆）断层造成的。地层重复与缺失的几种形式［图2-23 （a）、图2-23 （b）］。断层造成的地层重复和褶皱构造造成的地层重复的区别是前者是单向重复，后者为对称重复。断层造成的缺失与不整合造成的缺失是不同的，断层造成的岩层缺失只限于断层两侧.而不整合造成的岩层缺失却是区域性的。
3）断层面（带）的构造特征。
①岩层因断层两盘发生相对错动，断层面两侧岩层常常形成一些刻痕、小阶梯或磨光的平面，分别称为擦痕［图2-23 （f）］ 、阶步等。
②构造岩。断层带岩层在巨大的地应力作用下，相互错动，导致断层带岩层十分破碎，形成一个破碎带.称断层破碎带。破碎带宽几十厘米至数百米不等，破碎带内碎裂的岩、土体经胶结后成岩，称为构造岩。构造岩颗粒直径大于2mm时叫断层角砾岩［图2-23（e）］；有时断层面被研磨成细泥，称之为断层泥。
③牵引现象［图2-23 （d）］。断层运动时，断层面附近的岩层受断层面上摩擦阻力的影响，在断层面附近形成弯曲现象，称为断层牵引现象，其弯曲方向一般为本盘运动方向。
图2-23 断层现象
（a）岩层重复； （b）岩层缺失；（c）岩脉错断； （d）岩层牵引弯曲； （e）断层角砾； （f）断层擦痕
（5）地貌标志。
在断层通过地区，沿断层线常形成一些特殊地貌现象。
①断层崖和断层三角面。在断层两盘的相对运动中，上升盘常常形成陡崖，称为断层崖。如峨眉山金顶舍身崖。当断层崖受到与崖面垂直方向的地表流水侵蚀切割，使原崖面形成一排三角形陡壁时，称为断层三角面。
②断层湖、断层泉。沿断层带常形成一些串珠状分布的断陷盆地、洼地、湖泊、泉水等，可指示断层延伸方向。
③错断的山脊、急转的河流。正常延伸的山脊突然被错断，或山脊突然断陷成盆地、平原，正常流经的河流突然产生急转弯，一些顺直深切的河谷，均可指示断层延伸的方向。
在野外调查中，判断一条断层是否存在，主要是依据地层的重复、缺失和构造不连续这两个标志。其他标志只能作为辅证，不能依此下定论。
（6）断层的工程地质评价。
断层的存在，从总体上说，破坏了岩体的完整性，断层面或破碎带的抗剪强度远低于岩体其他部位的抗剪强度。由此断层一般从以下几个方面对工程建筑产生影响。
1）首先断层的存在降低了地基岩体的强度及稳定性。断层破碎带力学强度低，压缩性增大，会发生较大沉陷，易造成建筑物断裂或倾斜。断裂面是极不稳定的滑移面，对岩质边坡稳定及桥墩稳定常有重要影响。其次断裂构造带不仅岩体破碎，而且断层上、下盘的岩性也可能不同，如果在此处进行建筑工程，有可能产生不均匀沉降。
2）针对道路建设工程来说，由于断层的存在，致使岩层岩体裂隙增多，岩石破碎，风化严重，地下水发育，从而降低岩石强度和稳定性，因此，在道路工程建设中，如确定路线布局，选择桥位和隧道位置时，要尽量地避开大的断层破碎带。
3）在道路线路布局，特别是安排河谷路线时，要特别注意河谷地貌与断层构造的关系。当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易导致路堑边坡的坍塌和滑移，直接影响施工安全和道路的正常使用。在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在及其影响程度，以便在设计基础工程时采取相应的处理措施。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
