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什么是断裂构造?

  地球上许多沟壑纵横、河谷深切的环境都与断裂构造相关,著名的东非大裂谷就是它的杰作。
  什么是断裂构造呢?当岩层受构造运动作用,假如所受的构造应力超过岩石强度时,岩石的连续完整性就会遭到破坏产生断裂。断裂构造在岩体中又称结构面。由于断裂后岩层结构会发生变化,依据这一变化,断裂构造又按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的相对位移为标准,将其分为节理和断层两种类型。
  节理是指岩石中岩块沿破裂面没有出现显著位移的裂隙。节理的形成原因有多种,其中一种是由构造运动产生的构造节理。构造节理在地壳中分布广泛,具有一定的规律性,通常以成群、成组的方式出现。另一种是非构造节理,包括成岩过程中形成的原生节理和在风化、爆破等作用下形成的次生节理。在讨论断裂构造时,一般只考虑构造节理。节理可以按照与所在岩层产状之间的关系进行分类,如走向节理、倾向节理、斜向节理和顺层节理等。
  节理的存在对工程建设带来了一定的挑战。一方面,岩体中的裂隙减小了开挖难度;另一方面,裂隙的存在显著影响岩体的强度和稳定性。与完整的岩体相比,节理加快了岩体的风化速度,增加了岩体的透水性,降低了岩体的强度和稳定性。特别是当裂隙主要发育方向与路线走向平行且倾向与边坡一致时,无论岩体产状如何,路堑边坡容易发生崩塌等不稳定现象。因此,节理是工程设计中需要考虑的重要因素之一。
  断层则是断裂构造的另一种形态,其特点是岩层受力断开后,断裂面两侧岩层沿断裂面有明显的相对位移。断层广泛分布于地球上,其规模差异很大。大型断层范围惊人,延伸数百千米甚至上千千米,而小型断层则可以在手标本上观察到。断层的威力不同,有的仅仅发育在地表浅层,而有的断层则可以“威猛”地穿透整个地壳岩石圈。
  当然,断层也是一种重要的地质构造,与地震和活动性断层有关,同时滑坡、隧道中的大多数坍方和涌水问题也与断层有关。这是因为在断层分布密集的断层带内,岩层的破坏程度较高,强度和稳定性也较低,岩体裂隙增多,风化严重,地下水含量较高。因此,这些地方容易发生沟谷斜坡崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。这些不利因素对工程建筑的稳定性产生了显著影响。因此,在确定路线布局、选择桥位和隧道位置等时,大多都会避开大型断层破碎带。

(姚旺)


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