探究构造地质与工程地质的基本关系

安晓东

（湖北省地质勘察基础工程有限公司，湖北 武汉 430200）

我国幅员辽阔，地大物博，形成多种独特的地质结构，例如西藏高原的冻土、新疆的戈壁滩、广西喀什特地貌，不同的地质结构在进行作业施工时，需要结合构造地质特征，继而考虑工程特点进行施工。构造地质是研究地质构造的地质学，工程地质是应用地质学解决工程问题，后面所提及的构造地质应是地质构造可简称构造。因此研究构造与工程地质之间的关系，能够增强工程的可行性，继而做出合理的设计方案、施工方案，避免因地质构造不明确造成的工程风险或工程浪费。

1 常见的构造和特征

所谓的构造是经过地壳运动而形成的地质形态，常见的构造地质如倾斜岩层、层、褶皱以及断层。不同的构造地质呈现的结构也是极大差异的，倾斜断层是指地层平面与水平面之间具有一定角度（锐角或者直角）的地层。其中一些是原始的倾斜岩石，例如在沉积盆地边缘形成的那些岩石，在山坡上形成的一些残余和冲积层，一些由风沙和冰川形成的岩石层，以及火山口周围堆积的熔岩和火山碎屑层。在大多数情况下，地层由于构造运动而变形和移位，从而导致倾斜姿态[1]。在一定范围内，岩层的发生通常是一致的，称为单斜岩层。单斜岩通常是褶皱结构的一部分。

其中褶皱也是一种构造地质，其因为岩石受到弯曲力而引起的变形。有些褶皱不明显，有些褶皱很明显。它们的大小也大不相同。大的绵延数公里甚至数百公里，而小的绵绵数厘米甚至只能在显微镜下看到。风化和暴露岩石轮廓使许多大褶皱的顶部被侵蚀掉，因此可以清楚地看到褶皱。

断层是指地壳在应力作用下破裂，断面两侧的岩石块均发生明显位移的结构。断层的大小各不相同，较大的断层可以沿着走向延伸数百公里，并且通常由许多断层组成，可以称为断层带。较小的只有几十厘米。断层在地壳中广泛发育，是地壳中最重要的结构之一。

中国的地质结构复杂，不同的构造对于工程施工产生不同的影响，同时工程施工也会引发或加剧不稳定构造的变形。如当隧道施工要穿越断层地段时，由于断层破碎带的特殊地质结构，常常容易引发透水、塌方等事故，对人员机械安全及工程安全造成危害；又如建筑物需要建设在单斜构造的斜坡上时，当坡向与岩层倾向一致，工程建设前没有查清地质构造时，建筑物基础施工开挖也会导致边坡失稳，危及人身及工程建设的安全[2]。

2 构造地质与工程地质的关系

2.1 构造对于工程活动不利影响

（1）褶皱对工程活动的影响。褶皱中任何一个弯曲被称之为褶曲，因此可以将褶皱划分为背斜、向斜。不同的褶皱对于工程产生不同的影响，褶皱对于工程的不利影响主要是因为岩层破碎产生的岩体稳定问题和向斜部地下水的问题。同时单斜构造中对倾斜岩层引起的顺层滑坡问题。不同的岩层产状与坡向关系，分为顺向坡和逆向坡，不同的角度、不同的坡向会产生不同的稳定性，如图1所示。

图1 岩层坡向与稳定性关系

在顺向坡施工时，应重点关注岩层的倾向、倾角的大小以及是否存在软弱夹层的问题。同时不同的皱曲结构对隧道位置的选择也有影响，在褶曲构造区域里，隧道应尽量选在背斜中，而避免使用向斜和折叠的两翼。这是因为在背斜线中，由于地层向下弯曲，可能会随着地层的上部开裂而形成大大小小的石块，在开挖过程中易于保持稳定性。相反，在向斜线上，由于地层向上弯曲，可能会在地层的下部裂开，形成大小不一的石块，在开挖过程中容易引起跌落或塌陷。另外，如果地下水聚集在向斜底凹的底部，那么这对施工也是不利的。从地质构造的角度看，两翼的岩性是均匀的。当隧道通过折叠区域时，应尝试通过折叠结构的机翼。当必须穿过折叠结构的背斜线和向斜线时，应优先考虑背斜线，并应尽可能避免使用斜向线。

（2）节理裂隙对工程活动的影响。所谓的裂隙是岩层受力断裂后两侧岩快没有显著位移的小型的断裂构造。既有构造裂隙也有非构造裂隙。构造裂隙分布、走向有一定的规律性，非构造裂隙规律性差。裂隙对于工程的影响主要包括破坏岩石的完整性，加剧风化作用，促进了风化速度；降低了岩石强度，因此减弱了岩石的承载力和稳定性；有利于开展挖方采石，但是影响爆破作业的效果。

（3）断层构造对工程活动的影响。断层岩层受力后，两侧岩快发生了显著位移的断裂构造，断层三要素分别是断层面、断层盘以及断距，不同的断层结构对工程造成不同的工程影响。地质的活动构造主要是指第四纪以来的构造变动，它一直处于变化的范围内。活动构造是影响当地区域稳定性和工程建筑安全的直接因素，对于工件建设安全以及后期使用都带来了巨大隐患。因此关注构造地质与工程地质之间的关系，合理避免构造地质对于工程的影响。

2.2 构造地质与工程地质的相互关系

地球的地壳运动从未停止过，因此地质构造的演化过程也是一个不断变化的过程，所以构造地质与工程地质的关系必然也是不断变化的，因此我们要用发展得眼光去看待构造地质和工程地质[3]。首先，构造地质是一个庞大的、系统的学科，涉及到地球动力引起的地表的几何形状，组合形式，形成机理和发育过程，并探讨了动力的方向，方式和性质。研究范围包括大地构造，区域构造和表观微构造。工程地质是应用地质学原理解决实际工程问题，从而也必须要研究构造地质，通过断层破碎带时,经常会出现岩体结构面滑动，坍塌，突沙和涌水等现象。

2.3 构造对工程国民经济的影响

2019年发生地质灾害其中滑坡4220起、崩塌1238起、泥石流599起、地面塌陷121起、地裂缝1起和地面沉降2起，分别占地质灾害总数的68.27%、20.03%、9.69%、1.96%、0.02%和0.03%，其中大部是因为工程地质施工造成的地质灾害，而这些灾害往往与地质构造有着密切的联系，由于地质构造形成的各种地质形态和各种不稳定的地质结构，最终在自然条件下或人为条件下引发地质灾害，这些地质灾害会对国民经济造成巨大损失。当然，也不是构在工程领域都会造成不利影响的，比如在工程中也会用利用构造地质来寻找地下水源，在找矿工作中也会种用构造来寻找矿产资源等等。

3 构造地质学在工程地质学中的应用

（1）地质构造调查和评价。深层地下的地质稳定性取决于深层地下的地质特性。地下深层地质直接影响着地壳运动。地下岩层一般可分为四层：承压层，过渡层，地幔层和地壳软层。通过对岩石断裂力学和大陆动力学的研究，得出了区域稳定动力学理论。通过该理论的应用，可以将岩土工程地质条件与地震活动结合起来，对地质条件进行合理准确的评价。通过对地质构造的研究，可以得到区域深层地壳的稳定性。在变质带深层地壳中，其性质会影响区域性地壳的稳定性。通过对变化带的研究我们可以找到一个适合工程建设的稳定位置。

（2）工程选址中的应用。工程建设的选址中，建设项目的选址首先要考虑区域构造稳定性，而区域构造稳定性主要从大地构造单元及地震带情况及工程区附近有无活动性断裂出发选择相对安全稳定的地段作为建设场地，其次还要分析工程区有无不稳定的地质构造和不稳定的地质结构面，尤其是临边工程、边坡工程及地下洞室更为突出，选址时应避开不稳定边坡，尤其是地层走向和边坡走向相同且地层倾角小于边坡倾角的顺向边坡，岩体的不稳定结构面；地下工程的选址应避开不稳定地质构造，避免工程走向与岩石走向平行或相交角过小等等。当工程建设无法辟开时，应全面了解工程区地质构造，加强对不稳定因素的处理，保证工程建设的顺利建设及安全使用。在我国，目前工程建设呈现出遍地开花的趋势，我们是无法避开地持构造的，因此在大多数工程建设对于地质构造说不是避让，更多的是处理，因此在实际工程建设中应做好对地质构的详细地质调查、勘查，采取合理的措施加以处理。

（3）工程建设中的应用。在工程建设中，既有地面工程又有地下工程。地面和地下施工需要同时进行，有时地下施工要比地面施工更为频繁。地下施工更为困难。除了承受地下建筑的地下压力外，地下环境也非常复杂。若因对地质构造及不稳定的结构面了解不够，后期施工时极有可能引发诸如塌方、滑坡、崩塌、边坡垮塌等地质灾害，直接危及工程建设及人身安全。因此，在工程建设前应充分进行地质勘察，详细了解地质构造和不稳定的地质结构面，通过对地质构造的分析，制定预防措施和改进施工方案，减少构造地质对工程施工的不利影响，只有运用科学的方法和手段，采用规范合理的施工工艺，才能保证工程建设的顺利进行，确保人身及质量安全，才能建设出更加优质的工程。

4 结束语

通过研究构造地质和工程地质之间的关系，结合笔者自己的实际工作经验，可以得出以下结论：

（1）裂隙、断层以及褶皱都会对工程地质产生影响，同时工程施工也会对构造产生影响，二者相互作用，相互影响，因此开展工程地质，离不开对构造地质的研究。

（2）不同的构造对工程施工产生的侧重点不同，因此要做好调查评价，制定预防措施和改进方案，减少构造地质对工程施工的不利影响。

（3）在施工过程之前，必须要首先掌握工程地质资料，了解当地构造地质活动，结合工程特点，进行选址、保护岩土体稳定性等工作，保证工程建设质量。