岩体、岩层受力作用发生变形，当所受的力超过岩石本身的强度时，岩石的连续性和完整性遭到破坏，形成断裂构造（fracturing structure）。断裂构造是常见的地质构造，包括节理和断层。

（1）节理

节理（joint）是存在于岩层、岩体中的一种破裂，破裂面两侧的岩块没有发生显著位移的小型断裂构造。

节理是野外常见的构造现象，自然界的岩体中几乎都有节理存在，而且一般是成群出现。凡是在同一时期同一成因条件下形成的彼此平行或近于平行的节理归为一组，称为节理组（joint set）。节理的长度不一，有的节理仅几厘米长，有的达几米到几十米长；节理的间距也不一样。节理面有平整的，也有粗糙弯曲的。其产状可以是直立、倾斜或水平的。按形成节理的力学性质，节理可分为在张力作用下形成的张节理和在剪切力作用下形成的剪节理。张节理的特点是：产状不稳定，规模小；有张开的裂口，节理面粗糙，面上无擦痕；节理间距大，分布稀疏且不均匀；节理面常绕开较硬的碎屑颗粒。剪节理的特点是：产状稳定且沿走向延伸较远；裂口紧闭，节理面平直光滑，面上常有擦痕；节理间距小，分布密集且均匀；节理面常常见碎屑颗粒被切开。

节理的成因多种多样。在岩石形成过程中产生的节理称为原生节理（primary joint），如喷出岩在冷凝过程中形成的柱状节理。岩石形成后才形成的节理称为次生节理（secondary joint），如构造运动产生的节理。

岩体中的节理，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。岩体中存在节理，破坏了岩体的整体性，促进岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。当节理主要发育方向与线形工程路线走向平行，倾向与边坡一致时，无论岩体的产状如何，都容易发生崩塌等不良的地质现象。在路基施工中，如果岩体存在节理，还会影响爆破作业的效果。因此，当节理有可能成为影响工程设计的重要因素时，应当对节理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

岩层或岩体受力破裂后，破裂面两侧岩块发生了显著位移，这种断裂构造称为断层（fault）。因此，断层包含了破裂和位移两重含义。断层是地壳中广泛发育的地质构造，其种类很多，形态各异，规模大小不一。小的断层在手标本上就可以看到，大的断层延伸数百甚至数千千米。断层深度也不一致，有的很浅，有的很深，甚至切穿岩石圈。

断层主要由构造运动产生，也可以由外动力地质作用（如滑坡、崩塌、岩溶陷落、冰川等）产生。外动力地质作用产生的断层一般规模较小。

1）断层要素

一条断层由几个单元组成，称为断层要素。通常根据各要素的不同特征来描述和研究断层。最基本的断层要素是：断层面和断盘（图2.15）。

①断层面（fault surface）　两侧岩块发生相对位移的断裂面。断层面可以是直立的，但大多数是倾斜的。断层面的产状和岩层层面的产状一样，用走向、倾向和倾角来表示。规模大的断层，经常不是沿着一个简单的面发生，它的断层面往往是由许多破裂面构成的断裂带，其宽度从数厘米到数十米不等。断层的规模越大，断裂带也就越宽、越复杂。由于两侧岩块沿断层面发生错动，所以在断层面上常留有擦痕，在断层带中常有破碎岩石构成的糜棱岩、断层角砾岩和断层泥等。

图2.15　断层要素图

1，2—断盘；3—断层面

②断层线（fault line）　断层面和地面的交线。

③断盘（fault wall）　断层面两侧的岩块。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘；位于断层面下部的称为下盘。当断层面直立时，常用断块所在的方位表示，如东盘、西盘等。如以断盘位移的相对关系为依据，则将相对上升的一盘称为上升盘，相对下降的一盘称为下降盘。上升盘和上盘，下降盘和下盘并不完全一致，上升盘可以是上盘，也可以是下盘。同样，下降盘可以是下盘，也可以是上盘，两者不能混淆。

④断距（displacement）　断层两盘沿断层面相对滑动的距离。

2）断层的主要类型

断层的分类方法很多，因而有各种不同的类型。根据断层两盘相对位移的情况，可以分为以下3种：

①正断层（normal fault）　上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。其断层面倾角较陡，一般在45°以上。正断层一般是由于岩体受到张力及重力作用，使上盘沿断层面向下错动形成的，如图2.16（a）所示。

②逆断层（reverse fault）　上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。逆断层一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用，使上盘沿断层面向上错动而成，如图2.16（b）所示。断层面从陡倾角至缓倾角都有。其中断层面倾角大于45°的，称为逆冲断层；断层面倾角介于25°～45°之间的，称为逆掩断层；断层面倾角小于25°的，称为碾掩断层（又称为碾掩构造或推复构造）。逆掩断层和碾掩断层常是规模很大的区域性断层。

③平移断层（strike-slip fault）　由于岩体受水平剪切作用，使两盘沿断层面产生相对水平位移的断层，如图2.16（c）所示。平移断层的倾角很大，断层面近于直立，断层线比较平直。

图2.16　断层类型(www.daowen.com)

3）断层的组合类型

断层的形成和分布受着区域性或地区性地应力场的控制，因而常常是成列出现，并且以一定的排列方式有规律地组合在一起，形成不同形式的组合类型。

①阶状断层（step faults）　由两条或两条以上倾向相同而又相互平行的正断层组合形成，其上盘依次下降呈阶梯状，如图2.17（a）所示。

②地堑（graben）　由两条走向大致平行而性质相同的断层组合成一个中间断块下降，两边断块相对上升的构造，如图2.17（b）所示。

③地垒（horst）　由两条走向大致平行而性质相同的断层组合成一个中间断块上升、两边断块相对下降的构造，如图2.17（b）所示。

图2.17　断层的组合类型

构成地堑、地垒的断层一般为正断层，但也可以是逆断层。

④叠瓦构造（imbricate structure）　逆断层可以单独出现，也可以成群出现。当多条逆断层平行排列、倾向一致时，便形成叠瓦构造。

在地形上，地堑常形成狭长的凹陷地带，如我国山西的汾河河谷、陕西的渭河河谷等，都是有名的地堑构造。地垒多形成块状山地，如天山、阿尔泰山等都广泛发育地垒构造。

4）断层的工程地质评价

由于岩层发生强烈的断裂变动，致使岩体的裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建设造成了种种不利影响。因此，在公路工程建设中确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。

在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要特别注意河谷地貌与断层构造的关系。当断层走向与路线平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。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如何，以便根据不同情况，在设计基础工程时采取相应措施。

在断层发育地带修建隧道是最不利的一种情况。由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水和地下水的侵入，其强度和稳定性是很差的，容易产生洞顶塌落，影响施工安全。因此，当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只有个别地段受断层影响，但因地质与水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。特别当断层破碎带规模很大时，会使施工十分困难。在确定隧道平面位置时，应尽量设法避免。

5）断层的野外识别

断层的存在，在许多情况下对土木工程是不利的。为了采取措施，防止其对工程建筑物或构筑物的不良影响，首先必须识别断层的存在。

当岩层发生断裂并形成断层后，不仅会改变原有地层的分布规律，还常在断层面及其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。在野外可以根据这些标志来识别断层。

①地貌特征　当断层的断距较大时可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面；断层破碎带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形。此外，如山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折，串珠状泉水出露等，很可能都是断裂在地貌上的反映。

②地层特征　如岩层发生重复（图2.18（a））或缺失（图2.18（b））、岩层被错断（图2.18（c））、岩层沿走向突然发生中断或者不同性质的岩层突然接触等地层方面的特征，则进一步说明断层存在的可能性很大。

图2.18　断层证据

③断层的伴生构造现象　断层的伴生构造是断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹。常见的有岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕等。

岩层的牵引弯曲，是岩层因断层两盘发生相对错动，因受牵引而形成的弯曲（图2.18（d）），多形成于页岩、片岩等柔性岩层和薄层岩层中。当断层发生相对位移时，其两侧岩石因受强烈的挤压力，有时沿断层面被研磨成细泥，称为断层泥；如被研碎成角砾，则称为断层角砾（图2.18（e））。断层角砾一般是胶结的，其成分与断层两盘的岩性基本一致。断层两盘相互错动时，因强烈摩擦而在断层面上产生的一条条彼此平行密集的细刻槽，称为断层擦痕（图2.18（f））。顺擦痕方向抚摸，感到光滑的方向即为对盘错动的方向。

可以看出，断层伴生构造现象，是野外识别断层存在的可靠标志。