【地质构造的四种类型】
地质构造的四种类型：水平构造;倾斜构造;褶皱构造;断裂构造。
1.水平构造：
原始水平岩层在地壳垂直运动影响下未经褶皱变动而仍保持水平或近似水平的产状者。第三系红层中常见。如下图广东韶关仁化的丹霞山，属于典型的水平构造。另外，在我国西北地区的雅丹地貌也存有典型的水平构造。如敦煌雅丹地貌的水平岩层，这就属于典型的河湖沉积相。
在委内瑞拉、巴西和圭亚那三国交界处有一个巨大的平顶山群，就是罗赖马山，也是南美洲北部帕卡赖马(Pacaraima)山脉的最高峰。这些桌山、方山，（山顶非常平坦的意思），也属于水平构造。
天使瀑布是电影《飞屋环游记》中的“仙境瀑布”原型，是世界上落差最大瀑布。另外，南非开普敦市的桌山，状如平桌，被当地人称为“上帝的餐桌”，是开普敦的地标。
2.倾斜构造：
是指岩层经构造变动后岩层层面与水平面间具有一定的夹角（5度-85度）。当单斜构造上部的岩层较坚硬或软硬相间时，在差异剥蚀作用下常形成单面山和猪背脊等典型地貌。
3.褶皱构造：
岩层的连续弯曲。褶曲的基本类型：背斜和向斜。后期会重点介绍背斜和向斜的区别、特征和影响。
4.断裂构造：
岩石受应力作用而发生变形，当应力超过一定强度时，岩石便发生破裂，甚至沿破裂面发生错动，使岩层的连续性完整性受到破坏。断层：指岩层或岩体沿断裂面发生较大位移的构造。如裂谷、断崖等。
主要分为节理和断层。节理：指岩石破裂后无显著位移的裂隙。在空间上表现为面状。如山丘上常见的破裂石块、石缝、“一线天”等都与节理构造有关。
【全部垮落法开采顶板岩层破坏特征】
煤炭开采过程中采用全部垮落法管理顶板时，从煤层直接顶开始，由下向上依次垮落、断裂、离层及弯曲，经过若干时间后终止移动。采空区上覆岩层按其破坏程度不同，自下而上大致可划分为“三带”，即垮落带、断裂带和弯曲带，并在地表一定范围内形成下沉盆地。
2.2.1.1垮落带
垮落带是由直接顶垮落后形成的，其主要特征有：
（1）根据冒落岩块的破坏和堆积状态，可分为不规则垮落带和规则垮落带两部分。在不规则垮落带内岩层完全失去原有的层位，在靠近煤层附近的岩石破碎、杂乱无章堆积；而不规则垮落带上部是规则垮落带，其内岩块堆积比较整齐。
（2）垮落带内破碎岩石空隙较大，体积膨胀，随着垮落带高度的增加，未垮落顶板岩层下方的自由空间变得愈来愈小，最终垮落过程将停止。
（3）垮落带把层状结构的隔水层、含水层统统变为散体块状结构的透水体，岩块间空隙多而大，连通性强，能导水，也能导砂。
2.2.1.2断裂带
断裂带为垮落带上方一定范围内的岩层在保持其原有层状的前提下发生了断裂，且具有导水性，能使其上覆岩层中的地下水流向采空区，其主要特征有：
（1）垮落带之上的各分层岩层在弯曲下沉过程中，若承受的拉应力超过其抗拉强度，则岩层层面上将出现垂直于层面的拉伸裂隙；当裂隙深度较大时，岩层发生整体断裂，失去连续性，但仍保持其原有的层状特征。
（2）各岩层之间产生平行于层面的离层，离层裂隙的宽度下部较大，而上部较小，产生离层的主要原因是岩层间力学性质差异较大，岩层向下弯曲移动不同步所致。
（3）断裂带随开采空间的扩大而向上发展，当达到充分采动时，断裂带高度达到最大，随开采范围的继续扩大，断裂带在竖直方向上高度不再发展，只是在水平方向上继续扩展。
（4）裂隙带把多层结构的隔水层、含水层变为统一的层体块状结构的透水层，原隔水层被破坏，产生一系列垂直于层面的断开裂隙以及层与层之间的离层裂隙，这些断开裂隙与离层裂隙纵横交错，相互贯通，降低了岩层的隔水性能，一般只导水，不导砂透泥。
垮落带与断裂带统称为导水裂隙带，其岩层强度降低，阻隔水能力下降，在水及外部荷载作用下容易失稳而产生破坏。
2.2.1.3弯曲带
断裂带上界至地表统称为弯曲带，其主要特征有：
（1）带内岩层在自重作用下产生沿层面法向方向的弯曲，在水平方向处于双向受压状态，一般具有隔水性，当岩性较软时，隔水性能更好。
（2）带内岩层移动变形过程是连续和有规律的，并保持整体性和层状结构。
（3）弯曲带上方地表一般形成下沉盆地，盆地边缘往往出现张拉裂缝，通常裂隙宽度向下逐渐变窄，到一定深度后闭合。
根据顶板管理方法、采空区大小、采高、岩石性质及开采深度不同，上述三带不一定同时存在。当开采的煤层埋深较浅时，则没有弯曲带，而采用充填法处理采空区时，则没有垮落带，只有断裂带和弯曲带。
【岩层溃屈破坏现象研究】
（1）将岩层假设为连续梁，在纵向和横向两个方向载荷作用下失稳形式是溃屈破坏。1985年，孙广忠教授将岩层简化为两端固支弹性梁，运用能量平衡原理进行了力学分析，得出单层岩石发生溃屈破坏的临界纵向载荷公式[25]:
基于岩体结构分析的煤巷锚杆支护技术
式中：E、I、s分别为岩层弹性模量、梁的惯性矩和跨度；q、α分别为梁的横向载荷和倾角。
表1.5回采巷道顶板破坏形式及主要原因
有关文献[18]应用该式对顺层边坡破坏进行了检核分析，对开挖于板裂结构岩体中地下硐室边墙稳定性进行了分析，得出了与实际情况相一致的结论。
（2）秦四清应用尖点突变理论分析了地下硐室水平和竖直岩层的失稳条件[26]。两端固支水平岩层挠度函数取为：
基于岩体结构分析的煤巷锚杆支护技术
得到失稳的充要条件为：
基于岩体结构分析的煤巷锚杆支护技术
式中p、q、s的含义见图1.1所示。从此式可以看出，岩层发生尖点失稳条件取决于岩层性质、几何条件以及载荷组合，与岩层强度无关。
图1.1力学模型
白晨光、邵爱军和谢卫红等分别应用尖点突变理论对采场承压水底板突水和巷道层状底板底臌的失稳过程进行了分析[2～29]。将岩层简化为简支梁或固支梁，岩层承受纵向和横向应力。将底板突水和巷道底臌归结为尖点突变模型中在定态曲面非孤立奇点处发生的跳跃，即从上页跳至下页或从下页跳至上页，如有关文献[27]中跳跃的过程见图1.2所示。
【围岩变形破坏的形式与特点】
围岩变形破坏的形式有脆性破裂、块体滑动、块体塌方、层状弯折和拱曲。特点是坚硬完整岩体、块状结构岩体、层状结构岩体、碎裂结构岩体、散体结构岩体。
坚硬完整岩体的脆性破裂和岩爆、块状结构岩体的滑移掉快、层状结构岩体的弯曲和拱曲、碎裂结构岩体的松动解脱、散体结构岩体的塑性变形和破坏。围岩脆性破裂，经常产生于高地应力地区。存储有很大弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放形成的。块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式。
岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。
围岩压力的产生背景
从广义来理解，围岩压力既包括围岩有支护的情况，也包括围岩无支护的情况；既包括作用在普通传统支护，也包括锚喷和压力灌浆等现代支护的方法中所显示的力学性质。从狭义来理解，围岩力是指围岩作用在支护结构上的压力。
人们从开挖洞穴后围岩变形和坍塌，衬砌或支护产生变形和开裂等现象，逐步认识到围岩压力的存在。影响围岩压力的因素有：洞室形状或大小、地质构造、支护型式和刚度、洞室埋深，以及时间因素和施工方法等。围岩压力的性质、大小和分布规律是正确进行隧道和洞室支护、结构设计和选择施工方案的重要依据。
【岩基的破坏形式主要有哪些】
破坏形式有：脆性破坏、塑性破坏、弱面剪切破坏。脆性破坏，大多数坚硬岩石在一定条件下都表现出脆性破坏的性质。也就是说这些岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏，产生这种破坏的原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。塑性破坏，在两向或三向受力情况下，岩石在破坏之前的变形较大，没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形，流动或挤出，这种破坏即为塑性破坏。塑性变形是岩石内结晶晶格错位的结果，在一些软弱岩石中这种破坏较为明显。弱面剪切破坏，由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面，岩层的整体性受到破坏。在荷载作用下，这些软弱结构面上的剪应力大于该面上的强度时，岩体就产生沿着弱面面的剪切破坏，从而使整个岩体滑动。
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