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(1)

CH4 CH4 地質構造 地質構造 及地質圖 及地質圖

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4.1 4.1 弱面的種類 弱面的種類

依據弱面的成因,可將弱面分為原生弱面及次生弱面:

1.原生弱面(Primary Weak Planes) 在成岩的當時所產生的界面。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.次生弱面(Secondary Weak Planes)

成岩之後,岩石再受到大地應力或地質作用而產生 的界面。

(2)

4.1.1

4.1.1 層面 層面

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

厚砂岩間夾薄砂、頁岩互層,全景,小野柳。岩層已倒轉

由不同礦物成分形成的界 面,或不同顆粒大小沉積 形成的界面稱為層面。

4.1.2

4.1.2 頁理 頁理

在頁岩中平行或近似

平行的片狀界面稱為

頁理。

(3)

4.1.3

4.1.3 不整合面 不整合面

(Surface Unconformity)(Surface Unconformity)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.交角不整合(Angular Unconformity)

2.假整合(Disconformity) 3.非整合(Nonconformity)

新地層與老地層之間,時間上不連續所產生的界面。

4.1.3

4.1.3 不整合面 不整合面

(Surface Unconformity)(Surface Unconformity)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.交角不整合(Angular Unconformity)

老地層與新地層有一夾

角,彼此並不平行者。

(4)

4.1.3

4.1.3 不整合面 不整合面

(Surface Unconformity)(Surface Unconformity)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.假整合(Disconformity)

當新地層與老地層之 間,雖然時間上中斷,

但兩者界面大致平行。

4.1.3

4.1.3 不整合面 不整合面

(Surface Unconformity)(Surface Unconformity) 3.非整合(Nonconformity)

老地層為火成岩或變質岩,

經侵蝕沉積作用,使新的沉

積岩覆蓋其上。

(5)

4.1.4

4.1.4 節理 節理

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.大地應力作用

2.收縮作用 3.解壓作用

4.滑動的拖曳作用 5.岩漿或岩的侵入作用

岩石受到大地應力或地質作用而產生破裂面,且此破裂面的 兩側岩層並無相對位移。

4.1.4

4.1.4 節理 節理

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.大地應力作用

岩石受到大地應力作用而 產生變形、斷裂或位移

(如斷層及褶皺)時,周 圍伴隨著較小的斷裂,是 所謂的節理。

多次反複臥倒尖頂褶皺

(6)

4.1.4

4.1.4 節理 節理

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.收縮作用

在沉積岩中因乾縮而產生 類似龜殼狀的張力節理,

或是火成岩冷凝收縮作用 而產生多邊行柱狀節理。

玄武岩及柱狀節理

4.1.4

4.1.4 節理 節理

3.解壓作用

上覆的岩層受到侵蝕而搬 離,則其下的岩層因解壓 而產生解壓節理。

馬陵三號隧道東口之解壓節理

(7)

4.1.4

4.1.4 節理 節理

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.滑動的拖曳作用

5.岩漿或岩的侵入作用邊波滑動時,尤其是大規模的山崩,下滑力對下層 地層有拖曳作用而產生張力節理。

岩漿侵入時,其向上的擠壓作用對上層的岩層產生 放射狀與圓弧形狀的張力節理。

4.1.5

4.1.5 斷層 斷層

地層受到大地應力作用而產生破裂面,且此破裂面的兩側 岩層發生相對位移者,是為斷層,而該破裂面是為斷層 面。若是斷層面有相當的厚度,則稱為斷層帶。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

(8)

•當岩石受到輕至中度變質作用時,礦物重新定向性的排列,所形成的界面 是為劈理(Cleavage)。

•劈理常見於板岩區,故常稱為板岩劈理(Slaty Cleavage)或稱板劈理。

4.1.6

4.1.6 劈理 劈理

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

劈理示意圖

(a)變質前的沉積岩 (b)變質後的定向排列

板岩劈理及岩板脫落之情形

(9)

板劈理之近照

Ch4

Ch4 地質構造及地質圖 地質構造及地質圖

當岩石受到高度變質作用時,礦物重新定向性的排列,所形成的界面

是為片理(Schistosity),是片岩中最重要的弱面。

4.1.7

4.1.7 片理 片理

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

劈理:在輕到中度的變質環境。

片理:高度的變質環境

由於高溫、高壓的作用下,岩石的塑性提高,片理面有時成波狀 的彎曲但該面常由雲母及綠泥石等片狀況物所組成,故弱面密 集,摩擦力低,且易撥開。

(10)

矽質片岩片理之近照,谷風海岸

Ch4

Ch4 地質構造及地質圖 地質構造及地質圖

矽質片岩之片理,已有變形現象,谷風海灘

(11)

4.1.8

4.1.8 剪裂帶 剪裂帶

•有數組的滑動面或剪動面交會於相當的厚度,且剪切 面之岩石磨成軟泥並夾碎岩塊,是為剪裂帶(Shear Zone)。

•通常在斷層附近或山崩地區常有剪裂帶。 工程上,

有時為了避免困擾,而將不明的小斷層以剪裂帶稱 之。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.1.9

4.1.9 裂隙或罅隙 裂隙或罅隙 (Fissures) (Fissures)

規模甚小的裂面常稱為裂隙或罅隙,其延伸較小,且分佈 不廣,可能一端或兩端閉合。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

(12)

4.1.10

4.1.10 張裂縫 張裂縫

•岩石受到張力所產生不規則的裂縫是為 張裂縫(Tension Cracks)。

•受張力作用而產生規則性的裂縫稱為 張力節理,其餘稱為張裂縫。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.1.11

4.1.11 葉理 葉理

為平行或近乎平行排列的 弱面統稱為葉理(Foliation),包 括頁理、劈理、片理、火 成岩(如流紋岩)的流紋 狀構造等等。

(13)

4.2 4.2 弱面位態 弱面位態

單斜構造或同斜構造(Homocline):岩層向同一方向傾斜且傾斜角 大致相當者。

豬背嶺或稱豕背山(Hogback 或 Sowback):

在單斜構造中,若

1. 傾斜角度較小(小於35度)時,則在地貌上形成單面山 (Cuesta)。

2. 傾斜角度較大(大於35度)時,則在地貌上形成豬背嶺或稱 豕背山。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

單斜構造之順向坡及逆向坡

順向坡:地層的傾向與坡面的傾向一致者。

逆向坡:地層的傾向與坡面的傾向相反者。

補充資料 補充資料

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

(14)

補充資料補充資料

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

波浪狀山如何形成?

砂岩較為堅硬,不容易被侵蝕,頁岩較為鬆軟,被侵蝕後會凹陷下去。

單面山如何形成?

補充資料 補充資料

傾斜角度<35°,則在地貌上形成『單面山』

傾斜角度>35°,則在地貌上形成『豬背嶺』或稱『豕背山』

(15)

單面山

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

位態(Attitude):弱面在三度空間座落的狀態。

1.走向(Strike) 2.傾向(Dip Direction) 3.傾角(Dip 或 Dip Angle)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

(16)

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

1.走向(Strike):為弱面與水平面相加的直線方向,如圖中的 a b 線段

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

該線兩端的延伸方向均為走向,同一弱面的走向有兩個數 值,且相差180度。

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

2.傾向(Dip Direction):為垂直於走向並沿著弱面傾斜面向下的傾斜線,該 線在水平面上投影線所指的方位稱為傾向。

由此可知,同一個弱面的傾向只有一個,且其方位角必與 走向相差90度。

(17)

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

3.傾角(Dip 或 Dip Angle):弱面與水平面所夾的最大銳角稱為傾角或真傾 角(True Dip)。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

若是與走向斜交而非垂直的切面上,其傾斜面與水平面之 夾角稱為視傾角(Apparent Dip)。

:真傾角

夾角

:剖面線與弱面走向之

:視傾角 式中

FC BC EC

BC

α θ β

α θ

β θ

β α θ

tan sin tan

sin tan tan sin

=

=

= Q =

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

3.視傾角(Apparent Dip)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

視傾角有無數多個,而真傾角只有一個,且真傾角必大於傾角。

(18)

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

•地質羅盤量測弱面位態之示意圖

在野外通常以地質羅盤(附 傾度儀)量得弱面之走樣與 傾角,

並以符號表示其位態。

4.2 4.2 弱面位態之標示 弱面位態之標示

例如有一層面走向北偏東45度,向東南傾斜20度,即 N45°E/20°SE,則以長條線表示走向線,走向線端的數字為走 向與北方的夾角,短線為傾角,垂直於走向,線端的數字為 傾角。

(19)

4.2.2

4.2.2 露頭之尋找(地表地質調查) 露頭之尋找(地表地質調查)

岩石顯露於表面的部分稱為露頭(Outcrop),表示未被土壤 或其他物體所遮蔽者。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.河道兩側

2.陡坡之處 3.山脊和稜線

4.其他植物不易生長之山坡 5.海岸地區

6.人為的開挖面

4.3

4.3 斷層 斷層

(20)

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

在岩盤上方的岩層稱為上盤

(Hanging Wall)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖 在斷層下方的岩層稱為下盤

(Foot Wall)

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

1.正斷層

符 號

(21)

2.逆斷層

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

符 號

3.平移斷層

右移斷層(Right Lateral Fault)

左移斷層(Left Lateral Fault)

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

符 號

符 號

(22)

斷層的類型

若由數條正斷層排列在一起,可能出現階梯式斷層、地塹與地壘等地形景觀。

1.階梯式斷層 2.地塹(Graben) 3.地壘或稱地隆(Horst)

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

(23)

若由數條逆斷層平行排列,而岩層依次向上衝,則會形成類 似屋瓦排料的覆瓦狀斷層(Imbricate Fault),台灣西部麓山 帶的主要逆斷層即是此種類型。

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

斷層的分類除了上述一位移的型態劃分之外,尚有一力學的性 質分類,以及根據種不同目的加以歸類。在工程地質方面,常 以斷層對工程的影響,而分為下列兩種。

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.活動斷層(Active Fault)

2.不活動斷層或死斷層(Dead Fault)

(24)

美國原子能委員會(USNRC,1975)所訂定的標準,只要符合下列任何一 項或一項以上的條件,即認為是可能活動斷層(Capable Fault)

活動斷層 潛在活動斷層 不活動斷層

現在 11,000 年前 3,000,000 年前

4.3.1

4.3.1 斷層的類型 斷層的類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.過去3萬5千年內曾有一次地表移動之斷層。

5.根據上述標準認定之活動斷層,且能推測為可能會活動時間而 發生移動之斷層。

4.經儀器定位,確有地震發生之斷層。

3.缺乏絕對時間,但有地表移動之證據者。

2.過去50萬年內曾經有多次地表移動之斷層。

1

M < 6 或無記錄者 7 > M ≧ 6 M ≧ 7

斷層帶二外側邊各三十公尺內

3

斷層帶二外側邊各五十公尺

2

斷層帶二外側邊各一百公尺

1

不得開發建築範圍 歷史地震規模

4.3.1

4.3.1 斷層的類型- 斷層的類型 -補充資料 補充資料

活動斷層線 或其邊線

2 3

100M

50M 30M

(25)

< 30×坑道最大內徑(M) RQD <50%

< 20×坑道最大內徑(M) 50% ≦ RQD <75%

< 10×坑道最大內徑(M) RQD ≧ 75%

坑道頂至建築基礎面之厚度 岩盤健全度

4.3.1

4.3.1 斷層的類型- 斷層的類型 -補充資料 補充資料

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

主應力方向

(1)正斷層或稱重力斷層

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.3.2

4.3.2 斷層之工程特性 斷層之工程特性

(26)

4.3.2

4.3.2 斷層之工程特 斷層之工程特性 性

主應力方向

(2)逆斷層

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

主應力方向

(3)平移斷層。

4.3.2

4.3.2 斷層之工程特 斷層之工程特性 性

(27)

4.3.2

4.3.2 斷層之工程特性 斷層之工程特性

2.靜力學的工程地質

(1)滲透性

斷層角礫:K↑

斷層泥:K↓,兩側水壓可能差異大(例:隧道開挖)

(2)變形性

(3)剪力強度

3.動力學的特性

地震可能造成斷層,斷層可能產生地震

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.3.3

4.3.3 斷層之野外辨識 斷層之野外辨識

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

在野外常以地質構造及地形特徵來辨識斷層存

在與否,分別敘述如下:

1.斷層的構造特徵 2.斷層的地形特徵

(28)

斷層的構造特徵

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

¾岩層有突然中斷而與另一岩層接觸者

¾岩層位態有變化者

¾在弱面上發現擦痕

¾破碎帶內有斷層角礫或斷層泥存在時

¾岩層有拖曳褶皺的現象

¾構造線突然改向或消失

(29)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

•逆斷層,北橫公路大西鎮前之路坡上,全景

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

•逆斷層,北橫公路大西鎮前之路坡上,近照

(30)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

•小規模地塹,英國Cornwall 之 Hartland ,全景

(31)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

•平移斷層之立面,新中橫公路和社 – 塔塔加段

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

•小規模斷裂,位於上張照片之附近岩坡

(32)

4.4 4.4 褶皺 褶皺

1.構造應力

岩層受應力作用而形成彎曲的現象稱為褶皺(Fold)。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

當岩層受到大地水平應 力的軸向壓縮,會使岩 層產生褶皺,另外,岩 層受到剪力產生相對位 移,在錯動的同時,也 會使岩層產生褶皺。

4.4 4.4 褶皺 褶皺

2.非構造應力

當軟岩與邊坡的走向一致,而傾角近似垂直時,因 邊坡的潛移,使岩層成彎曲狀。河谷解壓使河床的 岩層呈彎曲狀。

另外,海槽的凹谷,因沉積作用使得岩層上覆荷重 作用而呈彎曲狀。

(33)

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

1.背斜(Anticline):岩層向上突起彎曲,兩側(翼)岩層向外相

背傾斜,正常情形核心部分的岩層較老。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.向斜(Syncline):岩層凹陷彎曲,兩側(翼)岩層向內相向傾

斜,正常狀況核心部分的岩層較新。

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

1.核心:褶皺彎曲的中心部分。

2.翼( Flank or Limb ):褶皺核心部 分的兩側岩層

3.軸面( Axial Plane ):大致將褶皺 的兩翼評分的假想面,可為平面 或曲面。

4.軸線(Axis):為軸面與水平面的 交線,可為直線或曲線。軸線的 方向代表褶皺延長的方向,軸線 的長度表示褶皺在軸向的規模大 小。

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

(34)

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

5.樞紐

褶皺中的層面與軸面相交的線,稱 為樞紐。樞紐可能是水平、傾斜或 波浪狀。背斜的樞紐稱為脊線或稱 軸脊;向斜的樞紐稱為槽線。當樞 紐呈傾斜時,則樞紐與水平面投影 線之傾角,稱為傾沒角(Plunge

Angle),此種褶皺稱為傾沒褶皺

(Plunge Fold)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

除了背斜與向斜之外,尚有幾種常見的褶皺形式:

1.對稱褶皺 2.不對稱褶皺

3.倒轉褶皺(Overturned Fold)

4.偃臥褶皺(Recumbent Fold)

(35)

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.對稱褶皺

軸面近乎垂直,兩翼岩層像兩翼傾斜,且傾斜角相等。

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.不對稱褶皺

軸面傾斜,兩翼岩層向兩側傾斜,且傾角不相等。

(36)

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

3.倒轉褶皺(Overturned Fold)

軸面傾斜,兩翼的 岩層均向同一方向 傾斜,其中一翼為 正常翼,另一翼為 倒轉翼。且傾角不 相等。

4.4.1

4.4.1 褶皺之各部位名稱及類型 褶皺之各部位名稱及類型

4.偃臥褶皺(Recumbent Fold)

軸面約成水平的倒轉褶皺。

(37)

4.4.2

4.4.2 褶皺對岩石的影響 褶皺對岩石的影響

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.層間滑動

2.產生張裂縫及劈理 褶皺構造對岩石有下列的影響

3.產生解理

4.對圍岩材料影響 5.對垂直應力影響

4.4.2

4.4.2 褶皺對岩石的影響 褶皺對岩石的影響

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.層間滑動

近似平行排列的岩層,受到褶皺彎曲後,各層 位移量不同,因此,各岩層之間因相對位移而 產生摩擦,摩擦係數較輕者在層面留下擦痕,

摩擦較重者,則在層面間留下岩石摩擦後的碎 屑及粉末,即所謂的泥縫(Seam)。

(38)

4.4.2

4.4.2 褶皺對岩石的影響 褶皺對岩石的影響

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.產生張裂縫及劈理

褶皺的兩翼,受彎曲應力造成張裂縫隙,及輕微的變 質作用產生版劈理。

4.4.2

4.4.2 褶皺對岩石的影響 褶皺對岩石的影響

3.產生解理

岩層受彎曲應力後,中性軸(面)外緣受張力 而產生節理;在中性軸內緣承受壓力造成壓碎 解理。

(39)

4.4.2

4.4.2 褶皺對岩石的影響 褶皺對岩石的影響

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.對圍岩材料影響

褶皺使周圍的軟岩隨之彎曲,或使硬岩造成空 洞,嚴重時造成脫頂或小斷層。

4.4.2

4.4.2 褶皺對岩石的影響 褶皺對岩石的影響

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

5.對垂直應力影響

上部荷重藉由拱型結構 傳遞至兩側支承。因 此,在背斜核心下方之 垂直應力σv<γz,在 向斜核心下方之垂直應 力σ v>γ‧Z

(40)

4.4.3

4.4.3 褶皺的野外判識 褶皺的野外判識

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

褶皺對岩石工程上述之影響,在野外調查中,垂直岩層走 向的方向觀察,依據下列步驟判定有無褶皺及褶皺型態:

1.有無褶皺之判斷 2.褶皺型態的判別

4.4.3

4.4.3 褶皺的野外判識 褶皺的野外判識

1.有無褶皺之判斷

2.褶皺型態的判別

在垂直岩層走向的方向,岩層對稱的重複出現,則 可確定有褶皺存在。若岩層雖重複出現,但不對稱 分佈,則可能是斷層而不是褶皺所造成。

對比褶皺核心及兩翼岩層的年代,若核心岩層較老,

兩側岩層依次漸新,可能為背斜:反之為向斜。再研 判是否為倒轉或偃臥褶皺始能確認。

(41)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

大規模尖頂褶皺,翡翠水庫採石場

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

多次反覆之臥倒尖頂褶皺(英國Cornwall溪海岸北部Millook)

(42)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

多次反覆之臥倒尖頂褶皺之中的一個臥倒尖頂褶皺

多次反覆之臥倒尖頂褶皺(英國 溪海岸北部 )

(43)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

多次反覆之之直立尖頂皺折

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

大規模背斜構造

(44)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

大規模背斜構造,軸部及破碎空洞

大規模背斜構造,樞部容納小褶皺及其上方破碎空洞之特徵

(45)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

箱型褶皺(或盒形褶皺,Box Fold)遠景

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

箱型褶皺之樞部

(46)

Ch4 地質構造及地質圖

Ch4

地質構造及地質圖

小型褶皺

石英脈之褶皺

(47)

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.弱面的為位置及方位(Location & Orientation)

2.弱面間距(Spacing)

弱面對言體工程性質有極大的影響,對工程的穩定性也有負面的影響。

國際岩石力學學會(ISRM)建議對弱面的描述應保含項目如下:

3.弱面的持續性(Persistence) 4.弱面的粗糙度(Roughness) 5.弱面內壁材料強度(Wall Strength) 6.弱面的內寬(Aperture)

7.弱面內的填充物(Fillings) 8.弱面的滲水(Seepage)狀況 9.弱面的組數(Number of Sets) 10.岩塊尺度(Block Size)

(48)

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.弱面的為位置及方位(Location & Orientation)

通常弱面的位置以地質符號(如下)標記於所攜帶的地 形圖上,則弱面位置和位態(含走向、傾向和傾角)就 已完整的紀錄下來了。

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

2.弱面間距(Spacing)

弱面間距是指相鄰兩弱面的垂直距離。同一組的弱面 間距並非均相同,一般是取同一組弱面的平均值。

若弱面間距越小,則岩塊越小,岩體越破碎。

3.弱面的持續性(Persistence)

持續性是指弱面延伸的長度。通常層面的持續性很 長,而在兩層面間節理是否貫通,還是能有殘餘相連 的部分,對工程的穩定性有相當的影響。為貫通的部 分,通常是剪應力最集中的地方。

(49)

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.弱面的粗糙度(Roughness)

1. 係指弱面上原有的粗糙程度,以及相對於弱面平均面的波 狀起伏程度。 此兩者大小影響弱面眼力強度的高低。根據 Patton(1996)的研究結果,若弱面不含凝聚性土壤,則弱 面之剪力強度

τ

f為:

) tan(

r

i

f

= σ φ +

τ

弱面的粗糙角中,波狀起伏規模較大者,稱為大起伏

(Waviness),其所對應的粗糙角以i1表示;若波狀起伏規模較

小者(數公分以內),稱為微起伏(Unevenness),其所對應的 粗糙角以i2表示。

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.弱面的粗糙度(Roughness)

2. 量得弱面滑動方向的平均波長和最大波幅即可由三角函數 算出粗糙角之大小,而大起伏的量測方式可用下列儀器量 測其剖面,包括:(1)精密攝影經緯儀(2)弱面旁擺放參考 尺並照相,再由相片一比例尺量測(3)直尺在弱面上直接量 測。 置於微起伏則可用下列儀器量測:(1)剖面儀

(Profilometer)(2)攝影儀。 另外,根據 Barton(1971)的研 究,微起伏可用下士推估:

)

2 JRClog(JCSσ

i =

(50)

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

5.弱面內壁材料強度(Wall Strength)

係指弱面兩側岩石的抗壓強度。由於在弱面較易受風化,因此可 能小於周圍較新鮮岩材的抗壓強度。

6.弱面的內寬(Aperture)

弱面的內寬又稱為開口,係指弱面兩側壁間的垂直距離。一般授 張力作用的弱面大多為開料,只是開口大小不同而已,若為受剪 的弱面多呈閉合狀。開裂者滲透性較高,且易被其他物質填充而 影響其工程性質。

同一組的弱面彼此落平行,稱為節理組(Joint Set)。 岩體可能不 只被一組弱面所切割,若弱面組數越多,岩體越破碎,則強度及 變形模數降低,滲透性增加。

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

7.弱面內的填充物(Fillings)

弱面可能因兩側壁摩擦後的粉末、風化後的產物或地下水攜帶的 物質填充於裂縫中,若填充物為粘土物質則會降低抗剪強度,該 填充物又可稱為軟弱夾心(Soft Fillings)

8.弱面的滲水(Seepage)狀況

地下水的大小對弱面的穩定性有極大的影響,因此必須記錄此項 之狀況。

9.弱面的組數(Number of Sets)

(51)

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

10.岩塊尺度(Block Size)

(1)岩塊規模指數(Block Size Index) IB 係指各組弱面間距的平均值,則IB

n

S S

S

I

B

S + + + +

n

=

1 2 3

...

式中n為弱面數,Sn為第n組的弱面間距。

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

10.岩塊尺度(Block Size)

(2)單位體積弱面數(Volumetric Joint Count) JV

式中Nn為第n組的弱面在Ln長度的弱面條數,Ln通常為5m或10m。

•例如:第一組弱面10m長範圍內有6條弱面;第二組弱面 10m 長有 24 條;第三組弱面 5m 長內有5條弱面;並且偶現弱面一組,則Jv 為:

n n

V L

N L

N L N L

J = N + + +...+

3 3 2

2 1

1

1 3

. 10 4

1 5 5 10 24 10

6

Jv = + + +

粉碎的岩石

= 條m

>60

很小的岩塊

>30

小岩塊 10~30

中等岩塊 3~10

1~3 大岩塊

非常大的岩塊

<1

Jv(條/m3) 岩塊大小

(52)

4.5 4.5 弱面之描述與評估 弱面之描述與評估

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

10.岩塊尺度(Block Size)

(3)岩石品質指標岩石品質指標RQDRQD 破裂指數(Fracture Index,簡稱FI) 岩心回收率(Core Recovery)或稱提起率

1.RQD計算

% 63

% 150 100

15 24 33

23+ + + × =

= RQD

2.此段岩心共8條裂面,則破裂指數FI為

run 3 . 5 5 . 1 8

FI= = m

3.岩心回收率(或提起率)

% 93

% 5 100 . 1

4 .

1 × =

= m

m

RQD

A very poor 0~25

B poor 25~50

C fair 50~75

D good 75~90

E excellent90~100

4.6 4.6 地質圖 地質圖

(53)

4.6 4.6 地層與地形之關係 地層與地形之關係

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

為了閱讀地形圖之空間位態,必先了解地層在不同地形的表現特徵:

1.平坦地表:地層與平坦的地表面相加,呈現規則帶狀分佈。

4.6 4.6 地層與地形之關係 地層與地形之關係

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.起伏地表:由於河谷的底面與側面易被河水沖刷,而常有露頭出 現,當地層經過河(山)谷時,露頭線在地質圖上形成V字形,此稱 為V字法則(V‘s Rule)。 其各種不同露頭型式說明如下:

1.水平地層

2.向上游傾斜的地層 3.直立的地層 4.向下游傾斜的地層

(54)

4.6 4.6 地層與地形之關係 地層與地形之關係

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.起伏地表:由於河谷的底面與側面易被河水沖刷,而常有露頭出 現,當地層經過河(山)谷時,露頭線在地質圖形成V字形,此稱為V 字法則(V‘s Rule)。 其各種不同露頭型式說明如下:

2.向上游傾斜的地層 3.直立的地層 4.向下游傾斜的地層 1.水平地層

4.6 4.6 地層與地形之關係 地層與地形之關係

2.起伏地表:由於河谷的底面與側面易被河水沖刷,而常有露頭出 現,當地層經過河(山)谷時,露頭線在地質圖形成V字形,此稱為V 字法則(V‘s Rule)。 其各種不同露頭型式說明如下:

3.直立的地層 4.向下游傾斜的地層 1.水平地層

2.向上游傾斜的地層

(55)

4.6 4.6 地層與地形之關係 地層與地形之關係

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

2.起伏地表:由於河谷的底面與側面易被河水沖刷,而常有露頭出 現,當地層經過河(山)谷時,露頭線在地質圖形成V字形,此稱為V 字法則(V‘s Rule)。 其各種不同露頭型式說明如下:

4.向下游傾斜的地層 1.水平地層

2.向上游傾斜的地層 3.直立的地層

4.6 4.6 地層與地形之關係 地層與地形之關係

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

1.水平地層

2.向上游傾斜的地層 3.直立的地層 4.向下游傾斜的地層

2.起伏地表:由於河谷的底面與側面易被河水沖刷,而常有露頭出 現,當地層經過河(山)谷時,露頭線在地質圖形成V字形,此稱為V 字法則(V‘s Rule)。 其各種不同露頭型式說明如下:

(56)

4.7 4.7 台灣的地質構造 台灣的地質構造

4.7.1

4.7.1 西部麓山帶之地質構造 西部麓山帶 之地質構造

(57)

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.7.2

4.7.2 西部麓山帶之地質構造 西部麓山帶 之地質構造

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

4.7.2

4.7.2 西部麓山帶之地質構造 西部麓山帶 之地質構造

(58)

4.7.2

4.7.2 台灣的活動斷層 台灣的活動斷層

Ch4 地質構造及地質圖 Ch4 地質構造及地質圖

數據

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參考文獻

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