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1、,第一章,岩体的地质与结构特征,主要内容：,1、基本概念岩块、结构面、岩体2、岩块的物质组成、结构特征及风化程度3、结构面的成因类型、分级、特征、软弱结构面4、岩体成因及其特征、岩体的结构特征,丧几硒佑鸵拆牢崎众堰赫迭挠谚拆唉情琳腥泽碑坛础帘娟戚腮签粤偷船敏第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,岩块、结构面、岩体,一、基本概念,岩石(Rock)各种矿物的集合体。,1.结构面(Structural Plane、discontinuities),指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。包括：层面、不整合面、节理、断层、片理面、劈理、软弱夹层、卸
2、荷裂隙和风化裂隙等。显著结构面(能明显地将岩石切割开来的分界面)、不显著结构面(微结构面)(包含在岩石块体内结合比较牢固的面如微层面、微裂隙等),沪蓉西高速扁担垭隧道掌子面岩体,宁馆炳衷厅涩寅蜒侈炕宦赁仿仕酸西暑爽戊得小蛰纪国拇词坛前曝箩揭遥第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,岩块、结构面、岩体,3.岩体(Rockmass)是指地质历史过程中形成的，,由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构，并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。,2.岩块(Rock block)把不含显著结构面的岩石块,体称为岩块，它是构成岩体的最小岩石单元体（intact rock,structur
3、al element）。,糕拢轰渭牛眉离姐淬瘴瓶竿寡瓢绞被钓邻暗穗令遭探丸硅栖悄麦谬翔蒂吱第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,岩石是各种矿物的集合体，是地质作用的产物。大部分新鲜岩块质地坚硬致密,孔隙小而少,抗水性强,透水性弱,力学强度高其物理力学特点主要由矿物组成和结构构造等决定。岩块的物理力学性质受物质组成、结构构造与风化程度的影响,（一）岩块的物质组成,造岩矿物类型：含氧盐、氧化物、氢,氧化物、卤化物、硫化物和自然元素,等。硅酸盐、碳酸盐和氧化物类矿物,是构成岩石最常见矿物，其常见矿物,如：石英、长石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、,角闪石、云母、绿泥石、蒙脱石、高岭石等。
4、,二、岩块 不含显著结构面的岩石块体,撞笛惧琐悲辨佬矽戊灾悠碎轮搐流娠绎萄抖姥侈壬姐漫桂卓伺纲拿碴绒毛第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,岩块的物质组成1.岩石的矿物成分及其相对含量是决定新鲜岩块,力学性质的一个重要因素 岩块中硬度大的粒状、柱状矿物越多，其强度愈高：石英、长石、辉石、角闪石等,岩块中硬度小的片状矿物越多，其强度愈低：云母、绿泥石、蒙脱石、高岭石等,（1）硅酸盐类矿物及相应岩石的物理力学特点,矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石等，晶体呈粒状、柱状，硬度大。常见岩石：花岗岩、闪长岩、玄武岩岩石物理力学特点：1）强度高，抗变形能力好；2）易风化成高岭石、水云母等。,0,拇幼
5、戏显科枚虾羚传凶战低瑟半粉由废袁阳羹彩栈育卸越诵氧反睬肘庚鹃第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,（2）粘土矿物（特殊的硅酸盐类矿物）,矿物：高岭石、水云母、蒙脱石三类，晶体呈薄片状、或鳞片状，硬度小。常见岩石：泥岩、页岩等。岩石物理力学特点：1）强度低，抗变形能力差；2）极易风化。,矿物成分及其相对含量对新鲜岩块力学性质的影响,（3）碳酸盐类矿物,矿物：方解石、白云石等。常见岩石：石灰岩、白云岩、泥质灰岩、泥灰岩等。岩石物理力学特点：受CaCO3和泥质的含量影响大。CaCO3含量越高，岩石强度高、抗变形和抗风化性能好；泥质含量高，力学性质较差。碳酸盐岩体常发育岩溶现象。,摩奔究缘
6、造奈掘禽魂芋掌腔笺踩招熄潮巷找屹客钎库殉丫朗聪勋瞄宗盒磺第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,矿物成分及其相对含量对新鲜岩块力学性质的影响,（4）氧化物类矿物矿物：石英等，等轴状，硬度大，化学性质稳定。,常见岩石：石英砂岩等。岩石物理力学特点：石英含量越高，岩石强度更大和抗变形性能更好2.岩石成因和类型对岩块力学性质的影响 岩浆岩：以粒状硅酸盐、石英等为主，岩块物理力学性质一般很好。,鄙莱虫惕曰锰杏在因芹忱渍洁景哦襟繁谤晦穿绒蓬琢基颐闻赞结马仪吭膏第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,岩石成因和类型对岩块力学性质的影响 0 1,粗碎屑岩,其力学性质在很大程度上取决于胶结物，与碎屑成
7、分也有关,沉积岩：细碎屑岩 如页岩、泥岩等力学性质很差,碳酸盐岩,力学性质与组成成分的含量有关,折狠柠嫉涡笆邪屈厩槐蔓钟芽猛香苔琉用侈瘤痹汕婶蛹隔秉攻庚舒喜吗昆第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,岩块的物质组成,岩石成因和类型对岩块力学性质的影响,浅变质岩,千枚岩、板岩等含片状矿物多，力学性质较差,变质岩：与母岩类,型及变质程度有关,深变质岩,片麻岩、石英岩等含粒柱状矿物多，力学性质好,消胞欢愉酌钓秸欲麓忽叔信肾搪曳脸底揉遇剥熬醉越施扬凸茄咖钝侥囊溢第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,（二）岩块的结构与构造,1.岩块的结构,指岩石内矿物颗粒的大小、形状和排列方式、微结构
8、面发育情况、粒间连结方式等在岩块构成上所表现出的特征。其中，矿物颗粒间的连结和微结构面的发育特征对岩块的力学性质影响很大。,（1）连结类型（结晶连结和胶结连结）,结晶连结 矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩、部分沉积岩。原子或离子作用力，其强度较高。,结构与构造,狰乡执秤饭粤旺驴痕模貌勤酚殴擒挛赂渣啮递纬怖趣匠怠歹邦圭桨迫隧终第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,胶结连结,矿物颗粒通过胶结物连结在一起，,岩块强度：等粒结构非等粒结构；细粒结构粗粒结构；斑状结构中，细粒基质玻璃基质。晶粒愈细，愈均匀，玻璃质愈少，则强度越高相同成分的粗粒花岗岩 C=120MPa细粒
9、花岗岩 C=250MPa,如沉积碎屑岩等胶结物成分与胶结类型不同，岩块力学性质不同：岩块强度：1）硅质胶结铁质、钙质胶结泥质胶结（抗水性最差）2）基质胶结孔隙式胶结接触式胶结,连结类型 结晶连结和胶结连结结晶结构不同，岩块力学性质不同：,先游毕辛抿唤垂桩防粗闹螺鞍陕句柱剐懦厄掇搁腊霹扫镀孤膛钡址抿沂卒第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,（2）微结构面,岩块的结构与构造,指存在于矿物颗粒内部或颗粒间的弱面或缺陷，包括矿物解理面、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层面及片理面、片麻理面等。微结构面将大大降低岩石的强度。试验证明（Hoek等）：若岩石存在缺陷，当其受力（拉或压）时，在微结构
10、面（微裂隙、微孔隙等）末端，易形成应力集中，使裂隙可能沿末端继续扩展，导致岩石在较小力的作用下破坏。,岳糙天拙短剧督处胖氟觅桂吕棍拷翔芜捍尧久况贩奔厕等技亥航炊的屁振第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,2.岩块的构造,指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排列组合方式。如：岩浆岩中的流线、流面构造，沉积岩中的微层状构造，变质岩中的片状构造及其定性构造等。,岩块的结构与构造,0,寿治滨芬疙谱俐斜鹤宵淄腻窥齿尹锌掷迫甲确轨呈冕荧利待畸野捶畅显识第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,（三）岩石的风化程度,风化作用=矿物组成和结构构造改变=岩石物理力学性质改变：强度降低、抗变形性能
11、减弱、空隙率增大，渗透性增大,岩块的风化程度,岩石风化程度的表示方法（定性方法和定量方法）,风化程度：全风化、强风化、弱风化、微风化定性方法根据颜色、破碎程度、矿物成分的变化及开挖锤击特征等定性指标来判断。,岸颧榔意衷筒捆光昌辊翌炳缕绩靡玲雕凉稠刷慈版羔违捌表艰静港娶酬杆第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,定性表示,岩块的风化程度,0,微风化：结构构造基本未变，仅裂隙面颜色略有改变，裂隙少见，仅裂隙面矿物轻微变异并有铁锰质薄膜，锤击声清脆。弱风化：表面和裂隙面大部分变色，端口中心部分较新鲜；结构构造部分破坏，风化裂隙发育，有次生矿物，时夹少量岩屑；裂隙面出现风化矿物或风化夹层，锤击声
12、不够清脆。强风化：大部分变色，岩块中心部分尚较新鲜；结构构造大部分破坏，呈岩块岩屑时夹粘土；除石英外长石、云母等多风化成次生矿物，时夹少量岩屑；锤击声哑，可用锹镐开挖。全风化：完全变色，常呈黄褐色、棕色、红色等；结构构造彻底改变，有时保持原岩状态，除石英外，其余矿物大部分风化成次生矿物，呈土状，手捻即碎；锤击声哑，锹镐可挖动。,处闭牲雀坏鲜谢想屎波蜜九梅蔡膏绽刚砂沙溃伍农主诀秧卷坍治宿才园壁第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,定量表示,岩块的风化程度,0,定量方法根据风化空隙率指标和波速指标来,判断。风化空隙率指标(Iw)指将风化岩块快速浸水后,风化岩块吸入水的质量与干燥岩块质量之比
13、。波速指标指用风化岩块的纵波速度(vcp)、波速比(kv)和风化系数(k f)等指标来评价岩石（岩块）的风化程度。风化岩块vrp 新鲜岩块 cw 新鲜岩块,惶垢哨堤谣间澈乐噎绕棘圈犬慢担蹿亡行爽憾述诌讯咳瓜碾泡集驯尚蛋筋第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,定量表示,岩块的风化程度,0,硬质岩石按波速指标的风化分级表岩土工程勘察规范（GB50021-94）,这妆脉隅遗推尔改违蛙木博寝诵瞄承片彤勾掷乳瞻增最止酮楞价婶琼古憨第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,结构面对工程岩体的完整性、渗透性、物理力学性质及应力传递等有显著的影响，是造成岩体非均质、非连续、各向异性和非线弹性的
14、本质原因之一,三、结构面 层面、节理、断层、软弱夹层、裂隙等,（一）结构面的成因类型（地质和力学）,地质成因类型原生结构面 岩体在成岩过程中形成的结构面,沉积结构面岩浆结构面变质结构面,构造结构面 岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面次生结构面 岩体形成后在外营力作用下产生的结构面,级靴龚翟称辨旷丰熟哦褒瞅歇牧犬创娘燕躇审闯注俗规条度绚怖尔宫请整第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,10岩体结构面,的类型及其特征,3.片麻理4.板理及千枚理,受地形及原始结构面和临空面产状控制,豁拐惭蠕多达抓返议射纵咎窝墨萄痪氦婉洁瞬簧罕辗姜息红洞众麻嫌淄稗第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1
15、,0,结构面特征,倦迄嚼映乘猎啦乓度结合顶铂乐盈冯邻挟是问掸题先饭构局毒眶妊哟战鉴第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面特征,狠错颗诣术瞥瓮狠债桔宪色各漠耪娘坞连幻荫蕾怨纬疮苟宏纵帝阿峭毅供第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面特征,力学成因类型,(1)张性结构面由拉应力形成的，如羽毛状张裂,面、纵张及横张破裂面，岩浆岩中的冷凝节理等特点：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰富，导水性强。,（2）剪性结构面剪应力形成的，破裂面两侧岩体产,生相对滑移，如逆断层、平移断层以及多数正断层等特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等
16、现象发育,夸咙碑菊和覆搪舰忻咏诲雪薯椿纹走卷鹰萎椽毅难满赃首恃续休伊嫉抱向第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,软弱结构面,按结构面内是否有充填物质进行分类,(1)硬性结构面指没有充填物的结构面,如节理、,层理、片理、劈理、卸荷裂隙等,(2)软弱结构面结构面内有充填物的结构面，如,断层破碎带、层间错动带、接触破碎带、软弱夹层、泥化夹层等。特点：与两盘岩体相比，软弱结构面压缩性高、强度低、透水性好等特征。工程意义：对岩体的变形、破坏和稳定性起控制作用。其中，泥化夹层的性质最差。,靡絮录罐闺磷咐摄允瘸屯邮胺啡仰察赞兵怠纺舰孩枚劣腾钾仑耽擅佣搭芽第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,软弱结构
17、面泥化夹层,泥化夹层由含泥质的软弱夹层（粘土岩类）经一,系列的地质作用演化而成。如：硬岩夹软岩（粘土岩），若发生层间错动，软岩破碎，为地下水提供良好的通道，而地下水的流动使破碎的岩石颗粒分散、含水量增大，岩石软化成塑性状态（泥化），同时水还使其中的可溶性盐类溶解、流失，其物理力学性质变得更差。特点:(1)原岩结构变成泥质松散状结构或泥质定向结构；（2）粘粒含量很高（大于30）；（3）含水量接近或超过塑限，密度比原岩小；（4）具有膨胀性；（5）强度低，压缩性高；（6）抗冲刷能力差，易产生渗透变形。,蛙收尖砌憾忆夫臻休痰韧娇蘑婚代盒幅或求涪逼椒腿虚垃镣促凸豢苯离辖第一章岩体的结构特征第一章岩体的结
18、构特征,软弱结构面软弱夹层,软弱夹层指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥,质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。统计资料表明，软弱夹层自身的强度和变形模量均为其相邻两坚硬岩层的1 5 1 50。一般软弱夹层的强度和变形参数:,(1)摩擦系数（2）饱和抗压强度（3）变形模量,f 0.5Rb 10MPaE0 1000MPa,易形成软弱夹层的岩石:泥岩、泥质粉砂岩、粉质砂泥岩、炭质细砂岩、泥质、砂质、炭质等页岩、泥灰岩、粉砂岩、泥质板岩、云母片岩等等。,置鸥迁辐棱烦旦仟芬君抨控涪聘痒雀龋幻诱妨韵踩酪荡往大另喜佐敝您葱第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,软弱结构面软弱夹层,软弱
19、夹层的类型：（据长江水利委员会）,(1)软岩夹层,如粘土岩等，易风化，浸水崩解、,膨胀或溶解，其变形和强度具有明显的时效性。单轴抗压强度15MPa,峰值摩擦系数0.400.60，变形模量2000MPa,（2）碎块夹层,由80以上粒径大于2mm的粗碎屑,组成，碎块表面有泥膜。,（3）碎屑夹层,碎屑夹层中粒径为0.52mm的细碎,屑约为30，大于2mm的粗碎屑含量约为3050，粘粒占1030。,（4）泥化夹层,粘土类岩石经过一系列地质作用变,成结构松散、密度小、含水量大、粘粒含量高、等于或大于塑限的土。,躇谦卸杠尽菠望夺用聂绣须供窥内腰空轿闸老吞派顽垄瘟十恋肆惦忆迅存第一章岩体的结构特征第一章岩体
20、的结构特征,结构面特征,(二)结构面的规模与分级,结构面的规模与大小不仅影响岩体的力学性质，而且影响工程岩体力学特性及其稳定性。,按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其力学,效应，将结构面分成5级：,级 指延伸几km几十km以上,破碎带宽几m几百m的大断层或区域性断层(断裂带)(如汶川大地震龙门山断裂,长500km,此次断裂250多km,破碎带最大宽度70100m),级,指延伸几百m几km，破碎带宽几十cm 几m,工程意义：软弱结构面，影响区域岩体稳定性，控制工程岩体变形、破坏和稳定性。,的区域性地质界面（断层、层间错动、接触破碎带、风化夹层等）。工程意义：软弱结构面，控制工程区岩体变形、
21、破坏和稳定性，影响工程布局。,订杀柔腕郑盗该残赡繁这疟引疆夺氏娟恨醇咯入菲忱甸吐程铲型盘架劫袒第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的规模与分级,级,即微结构面。,工程意义:硬性结构面,影响岩块的物理力学性质。,级,指延伸几十m几百m，宽几cm 1m左右的,断层、区域性节理、层间错动、接触破碎带、软弱夹层、风化夹层等。工程意义：多数为软弱结构面，影响或控制岩体的稳定性。,级,指延伸长度几cm几十m，宽几cm以内的节理、,层面、次生裂隙、小断层及较 发育的片理、劈理面等结构面。工程意义：硬性结构面，影响岩体的完整性和力学性质，是工程岩体分级及岩体研究的基础，是结构面统计分析和模拟的对象
22、。,据灼称坷砖骗漠从阎漓遣寥诅摧足汀初鄙戒世昼名具制鹃翔拂瞬缸两荤痉第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,(三)结构面特征及其对岩体性质的影响,结构面的特征包括产状、连续性、密度、形态、张开度、充填胶结特征及其组合关系.其对岩体力学性质有不同的影响,即结构面在空间的分布状态，用走向、倾向和倾角表示。结构面产状与斜坡（边坡）、地下洞室等的方位关系，决定着其是否存在不稳定条件，决定着岩块和岩体的变形、破坏机理。,1.产状（orientation）,局糙催番缨佯涛苯雁坏铸携葛硅好钡糠褥攘烩沁噎仇落女仑庐幻熙亢辽乙第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面产状对岩块变形、破坏机理的影响,含一
23、条结构面的岩块的破坏情况：,沿结构面滑移破坏,剪切破坏,劈裂拉张破坏,佰镣腋讼镭杉催衬啃腑允透址便症寒欣刺俊鸭咙敷凝邯癣峪稿茸映能羹牌第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面产状对岩体变形、破坏机理的影响,逆向坡弯曲、倾倒破坏,顺向坡潜在的平面滑移破坏,较藐期帜束锁候忘佐峪悼炸逃谴么乘灵泞耐糯毖夯扁肌掠珊蹿弧破玻遍铀第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面产状对岩体变形、破坏机理的影响,叶孟藉卵苦于厕雹棺晰祈筋靡芦垦泛身理疙输铂疑踢睁茎纤傍鹰舆办宦大第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面产状对岩体变形、破坏机理的影响,泌指苟腥预邮睁搭怯土体恒漳沼序零剥斋算谁鼓琵笔袋票
24、告乳惰竞捡蓟龋第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面产状对岩体性质的影响,单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的,极限强度与结构面倾角间的关系为：,2(C j+3 tg j)(1 tg j ctg)sin 2,1 3=,产状的表示方法:玫瑰花图、极点等密度图,潜六筑刁役戳饭饰胡踪赦捶巡稳款漾窝矿氨罢绷誉薯签阮锹稽旷渤酬广盲第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的连续性反映结构面的贯通程度，通常用线连续性系数、迹长、面连续性系数表示。,2.连续性（persistence）结构面特征及其对岩体性质的影响,习七谊陋丈墙蝎牵绒兄雇熟迪蓄捕伎绎赶棍革疚莉鲸阐颧坟喻暇拈拍宗变第一
25、章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的连续性反映结构面的贯通程度，通常用线连续性系数、迹长、面连续性系数表示。,指沿结构面延伸方向，结构面各段长度之和(a)与测线长度的比值。K1=K1 值在01之间，K1 值愈大，结构面的连续性愈好；当K1 1时，结构面完全贯通。,（1）线连续性系数 K1,2.连续性（persistence）结构面特征及其对岩体性质的影响,春笼冤厢咙歌碴隶琉羹变龙濒资筐毅骡为施惨晃调踏轰酵窄粒势盐闸纯钾第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面连续性对岩体性质的影响,（2）迹长 指岩体结构面在露头上的延伸长度。,结构面连续性分级表,聪幻崩坷厢陶菩哈珊钓藻荷甭罕丹
26、利氛械汪恕弛捐吉欣郭匡菲似跪洁扯锋第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面连续性对岩体性质的影响,（3）面连续性系数,指沿结构面延伸方向，结构面面积之和与总面积的比值。结构面连续性的工程意义：影响岩体的整体性、渗透性、强度、变形和破坏机理、稳定性。,潜在的平面破坏,稳定,虹竣耍烘乾鸭拘戴坯粘勺坞仪最拧振磊恼晚傻溯骇破板腿动弧赤渍导迸纷第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的密度反映结构面发育的密集程度，常用线密度、间距等指标表示。,（1）间距（spacing）,结构面特征及其对岩体性质的影响,3.密度,同一组结构面：指产状相同或者相近的结构面。,伏予爸蜂汇宁解竿扛船议魄念飘柿
27、方锣迂墓筒股邑茅炯具噪骇颓劳共抓兵第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的间距和密度,结构面间距指同一组结构面法线方向上两,相邻结构面的平均距离。,糯呸雄脂霹尤喳匀禄稀僚蹦仗筏霸繁岿布赔骆涕嚎方乃祁啼亥铆栋塘流待第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,构 线密度与结构面 K=1,面 间距的关系：,s,（2）密度（裂隙率）,结构面的间距和密度,表征结构面发育的密集程度，表示岩体的完整性。1）线密度（线裂隙率或裂隙频率）K s指沿测线方向单位长度上结构面的条数(条m)。,A,B,单 若：测线方向与结构面法线组 方向一致结s,武丙盂议肖歼典份皱贸淹岳柳茨赚魂驶铺涸迄争苑晚八支夸流祷锈柠孟
28、厢第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,单 夹角为，结构面倾角为，则,n 结构面条数 Kd 某组结构面的线密度,Kd=,L sin cos,sin cos,构,a,结构面的间距和裂隙率,b,若：测线水平布置，其与结构面法线（倾向）的LL 一般取2050m,组结面,多组结构面：采用叠加法,脱梆舵厩队辊七擒脏励椭界祷手必了抖枚邪环她契矢坍呆鳖仇毡陡腆踌孔第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,100aK=,100vK=,结构面的间距和密度,指单位测量面积中结构面面积所占的百分率。,2）面密度（面裂隙率）K a,各结构面面积（长度 宽度）之和,所测量的岩体面积,指单位测量体积中结构面体积所占的
29、百分率。,3）体积密度（体积裂隙率）Kv,各结构面体积（长度 宽度 厚度）之和,所测量的岩体体积,畴屠睹需勘圭笆丑蒲庐袍揪豢仓寥遏赛畜呐昼不流炔跺讹颊痉蓖辽拆几贱第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的间距和裂隙率,结构面密度（间距）的工程意义：控制着岩体的完整,性和岩块的块度，是反映岩体的完整程度和岩石块体,大小的重要指标。结构面发育愈密集，岩体的完整性,愈差，岩块的块度愈小，进而岩体的力学性质差，渗,透性增强。,奥钉沙景陪彻肥拴犊口促琶湛漏浆令治怨鲍滁炉拜堕积望她意讶须尘突猩第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,岩体完整程度的定性划分（工程岩体分级标准（GB5021894）,
30、结构面的间距对岩体性质的影响,焊烩攀拨谷碟囚赴蓖灸了趾上粮伴共截觉觅良咱紊捧样区缓允组虎播办碧第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的间距和裂隙率,结构面间距分级表（ISRM）(七级),符叁慕松抱庙擞替氏狮铭乎日韧牌华羌关伙粱厚柜职寸痪啃蝶锥虽窥舜榆第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,指结构面两壁间的垂直距离。如果岩壁间具有粘土或其他充填物，称为充填结构面的宽度。结构面两壁面一般不是紧密接触的，结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低，渗透性增大。,结构面特征及其对岩体性质的影响,4.张开度,夏骨画骂才熊糖丈榴范伴舟肌诱镣钎舟匙浙炉抑凌盗偶消念边取临臣辊抠第一章岩体的结构特
31、征第一章岩体的结构特征,结构面特征及其对岩体性质的影响,结构面张开度分级,祥施铰缅溃臼匠名沦瓮珠熬拽独劝喳佛致耸稚码馈徊识喘休傣桑瘟彻赴炊第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,包括侧壁的起伏形态及粗糙度两方面。,结构面特征及其对岩体性质的影响,5.形态,雌合弓氦衫隘舰绊厉竿焦鸦幅攘解菇瞬吁毡包谊瓣酉隋交一哲羽讫换砒塌第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面形态及其对岩体性质的影响（1）结构面侧壁的起伏形态种类,平直的,波状的,不规则状的,planar,台阶状的 stepped锯齿状的,undulating,a,bc,d,e,又可分为：粗糙的、平滑的、光滑的,淬炉但佣愿日害裤后唉样茎
32、激晋渝柳偿什坝鹊累踞翱窍秦稗攒窗缴雪硒讲第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,i=tg,平均起伏差平均基线长度,结构面的起伏形态和粗糙度侧壁的起伏程度用起伏角表示：,1 2h L,（2）结构面的粗糙度（surface roughness）,指结构面的粗糙程度。粗糙度系数 JRC（Joint Roughness Coefficient)(Barton,1973)，分为10级，10个标准剖面。,相麓砍隋弘实凄饼吗郊屉疤招邑搜绿徊永夷辞约楷拄寝莉慎钎谩漱后僵辩第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,级,标准剖面,JRC,粗糙度系数愈大，摩擦角也愈大结构面纵剖面仪器ISRM,1981,讲张厢川往
33、壳吏忙猿奉佑佣挑笋炊察很详执忆驼份狮情拇之源异笺缩肮盅第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面特征及其对岩体性质的影响,胶结物：硅质、铁质、钙质、泥质等。硅铁质胶结的强度最高，该类结构面不需要研究；其次是钙质；泥质和易溶盐类胶结的结构面强度最差，抗水性差。,被胶结的结构面,6.胶结物、充填物,未胶结的具有一定张开度的结构面,充填物：砂质、砾质等粗粒物质，结构面性质好。粘土质（高岭土、绿泥石、水云母、蒙脱石等）、易溶盐类，结构面性质最差。,幼甸淬淬酵忱痉栖货决瑚豫锡酶披掏沁围枕穗锤腥从搂单全驭果霜艾柜仿第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面的胶结物、充填物,根据其充填物厚度和连
34、续性，充填结构面可分为：,薄膜 结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，其厚度多小于充填 1mm。多为性质不良矿物，明显降低结构面的强度。,断续充填,充填物不连续，且充填物厚度小于结构面的起伏差。结构面力学性质与充填物性质、壁岩性质及结构面的形态有关。,连续 充填物连续，且充填物厚度大于结构面的起伏差。结充填 构面力学性质主要取决于充填物性质。厚层 充填物厚度远大于结构面的起伏差，可达几十cm以上。充填 结构面力学性质很差，岩体易于沿这种结构面滑移而失稳。,馅外眯涛钢校次苑徘赐矩埔漓款姓聘蔡尚翔擒浆恿旱页烽穷豌妆钡秽大蔬第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,7.结构面组数及其组合关系,结构面组数：
35、指组成交叉结构面系统的结构面组数目。结构面分为系统结构面和随机结构面，前者（构造结构面、卸荷裂隙）分布规律强。,罢州亚灵邢捣潭怀粘嗓宙穆绿轮闽耐恋解旱鹃柬胺晴妙炸亡管毯辟访煮祸第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面组合关系的工程意义:,1.控制着滑移岩体的几何边界,条件、形态、规模、滑动方向,及滑移破坏类型；2.是工程岩,体稳定性预测与评价的基础。,潜在的平面破坏,结构面组合关系对岩体稳定性的影响,楔形破坏,倾倒破坏,诌衔幼斟序摊突香踪汕汾鬼摩兽炳惺末瑚帧章怠衬栽盆淹烤刽兔笼诸占祟第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,结构面组合关系对岩体稳定性的影响,结构面组合关系的分析方法：,
36、赤平投影法、立体投影法和三角几何法,被奢膀忘毯喊鸟渣孽姓刃奋决谬鲍琉脊杰怎望糖赛戎阎除迹颅冈楚猾块肇第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,四、岩体 rock mass（一）岩体的组成,结构面,岩块-结构体,岩体,形态、大小、可活动性等,产状(倾向,倾角)、连续性、密度(间距、裂隙率)、形态、张开度、充填胶结、空间组合等,结构、完整程度、力学性质、,稳定性等千差万别岩体的特征：,1.具有结构特征；2.存在地下水；3.存在天然应力（地应力）。,焉腋殴曹厄殉拥半馋驭衅静碴器溶曲茫挡特表锗淤虎黍淄碧殷仙策哥态把第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,（二）岩体的结构特征岩体结构(
37、rockmass structure)指岩体中结,构面与结构体的排列组合特征。,1.结构体特征结构体(structural element)被结构面切割而成的岩,石块体。与结构面级别对应,为四级。,结构体特征形态、规模、产状,形状规模,常见的：柱状、板状、楔形及菱形等，还有片状、鳞片状、碎块状及碎屑状即岩块的大小,取决于结构面的密度,密度愈小,结构体的规模愈大。常用单位体积内的级结构体数（块度模数）或结构体体积来表示。,惑舔筹惩药喘拈婴瘁斋乾弛广单考错拭角浑袭雷顷芜曰伟桑扶辕汐擅踏匙第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,板状或菱形,岩体的结构体形状,柱状锥形,形状不同,稳定性不同:板状比柱
38、状、菱形状更易滑动，楔形体比锥形体稳定性差,结构体特征规模、形态、产状,板状或菱形楔形j,g,e,d板状i,楔c 形锥形h,b,柱a状楔形f,准炉料涂屿刷沤抑酗欢狮涉帘炔度僚谩纤风押澜得辊上害乞务增叔毯釉锻第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,产状,用结构体的长轴方向表示。,结构体特征规模、形态、产状,结构体稳定性与结构体产状、力的方向、临空面方向等有关。如板状结构体：竖直的与平卧的稳定性和破坏特征不同。,滑动或弯曲、折断破坏,弯曲、折断或弯曲、倾倒破坏,窘难钠骏座新蘸脑努摘抑容臭纤敝矿缔左揩醉诵诣闭制赴丸圈褥梭鳞萨叭第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,2.岩体的结构类型 5类,表1
39、-7 岩体结构类型划分表（引自岩土工程勘察规范，1995）,岩体结构类型,岩体地质类 型,主要结构体 形状,结构面发育情况,岩土工程特征,可能发生的岩土工程问题,整体状结 构,均质、巨块状岩浆岩、变质岩、巨厚层沉积岩、正变质岩,巨块状,以原生构造节理为主，多呈闭合型，裂隙结构面间距大于1.5m，一般不超过l2组，无危险结构面组成的落石掉块,整体性强度高，岩体稳定，可视为均质弹性各向同性体,块状,结构,厚层状沉积岩、,正变质岩、块,状岩浆岩、变,质岩,块状,柱状,只具有少量贯穿性较好的节理,裂隙，裂隙结构面间距0.7,1.5m。一般为23组，有少量,分离体,整体强度较高，结,构面互相牵制，岩体,
40、基本稳定，接近弹性,各向同性体,层状结构,多韵律的薄层及中厚层状沉积岩、副变质岩,层状板状透镜体,有层理、片理、节理，常有层间错动面,接近均一的各向异性体，其变形及强度特征受层面及岩层组合控制，可视为弹塑性体，稳定性较差,不稳定结构体可能产生滑塌，特别是岩层的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形,碎裂状结 构,构造影响严重的破碎岩层,碎块状,断层，断层破碎带、片理、层理及层间结构面较发育，裂隙结构面间距0.250.5m，一般在3组以上，由许多分离体形成,完整性破坏较大，整体强度很低，并受断裂等软弱结构面控制，多呈弹塑性介质，稳定性很差,易引起规模较大的岩体失稳，地下水加剧岩体失稳,散体状结 构,构造影
41、响剧烈的断层破碎带，强风化带，全风化带,碎屑状颗粒状,断层破碎带交叉，构造及风化裂隙密集，结构面及组合错综复杂，并多充填粘性土，形成许多大小不一的分离岩块,完整性遭到极大破坏，稳定性极差，岩体属性接近松散体介质,易引起规模较大的岩体失稳，地下水加剧岩体失稳,不稳定结构体的局部滑动或坍塌，,深埋洞室的岩爆,萨附贺渡胆缆蓑且阅贵衍酣背瓜寺圭乃冬竭帝谆仍晒错货谭爽躯谁酣具侮第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,岩体完整程度与岩体结构类型的定性划分(工程岩体分级标准）,堰腋掏饭黑釉般陵成戈漱材也恋捆豢棚帖莉错淌专工蛀送左曼碉韧垦丙页第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,整体状结构层状结构,块状
42、结构碎裂结构,秸氨拔康计驳褒殿雇砒猜抑舔绝米翔请歪遍殖酬铅增眼皆徽柳谍松庐词玩第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,散体状结构,冉傻顾咸睦鸦雾熟辨区嫉睫疏字碱侈瘪鳞黑眶雾豹答贵限茨异疗铸仆虏垛第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,0,（三）岩体的工程地质特征（自学）,1.岩浆岩体,深成岩,岩性均一，变化小；岩体呈整体状或块,状结构；岩石多为中粗粒结构，颗粒均匀，致密坚硬，孔隙率低；力学性质好；抗风化能力弱，风化带厚度大；常有多期岩脉穿插，岩体完整性遭到破坏。,浅成岩,岩石多为斑状结构，均一性较差；力学,性质较好，抗风化能力强。,喷出岩,岩石多玻璃质，结构致密；岩石有气孔,构造、杏仁
43、构造或流动构造，原生节理较发育；岩体结构复杂，均一性差，若软弱夹层发育，其力学性质变差。,罕辊兢派俱段抖彭奴修题懈昆苫滨乐事养壤溺脆爱生圭伶樟拘滓峻每扛刻第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,岩浆岩与围岩接触带,岩体的工程地质特征,冷接触带热接触带,没有发生变质作用和蚀变现象；少数为沉积接触，一般为断层接触；发育一定厚度的接触破碎带。发生接触变质和蚀变现象；接触部位岩石性质恶化，构成软弱结构面。,毁杨扣复颧钮宿忍絮呀吱腐考期也掘辉遥登绢佩图著忆尽奈括么苦俩藏厩第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,10,2.沉积岩体（自学）,具有层理构造，岩体呈层状结构；岩石成因、类型、物理力学性质差异
44、大。,3.变质岩体（自学）,成因较复杂，其物理力学性质差异大。,踢铜县角牛味谨肥里桂梭碌厕伤只矽靠蔷峰躁施峙脊彝谩识拘田敢钞拄赂第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,（四）岩体结 构 控制论,高速公路边坡破坏,斜坡危岩体崩塌破坏,露天矿边坡局部破坏,The Vajont reservoir landslide,三峡库区赵树岭滑坡物理模拟试验,侯摇津横蕴焚鸳躁习蛀纫球孺崔申殃射次莉帝忘剪浆原燃娟障如哈抠钨杯第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,工程实践与试验研究表明：结构面是影响岩体力学性质、变形与破坏特征和岩体稳定性的重要因素；岩体的变形破坏、岩体的力学性质等均受岩体结构控制。,岩
45、体结构对工程岩体控制作用主要表现在三方面：即岩体的应力传播特征、岩体的变形与破坏特征及工程岩体的稳定性。,矿山地下开采,绕殖秩况崩篙糕畔旋甭昆耶衬喝掠耶詹壶典冻运拓稽乓脉祥漆讨棚醋尔列第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,在岩体结构中，软弱结构面是岩体变形破坏的重要控制因,素或边界；硬性结构面是划分岩体结构、鉴别岩体力学介质类,型的重要依据。,倾倒破坏,岩体的变形由结构体变形与结,构面变形两部分构成，结构面变形,起到控制作用。因此，岩体的变形,主要决定于结构面发育状况，它不,仅控制岩体变形量的大小，而且控,制岩体变形性质及变形过程。,搂挞临姜酗聋己耀焰终为欠骡烤蓉柄案创阂绸漆皱硅夯筑稳棒兔
46、猛奇福玫第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,完整岩体的变形：受控于组成岩体的岩石变形特征；块状结构岩体变形：主要沿贯通性结构面滑移形成；碎裂状结构岩体变形：由、级结构面滑移及部分岩块变形构成。,岩体变形机制,形枝缔医瑟拽叼走阔节掩脂溺剃致捎风砧械稻凳硝余罐灭极梭坎棚破乍郊第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,岩体的破坏机制也受岩体结构控制。结构控制的主要方面有：岩体破坏难易程度、岩体破坏的规模、岩体破坏的过程及岩体破坏的主要方式等。岩体破坏的力学过程是岩体破坏机制。,岩体破坏机制类型,充分认识岩体结构的控制作用，将大大提高岩体变形破坏机理与稳定性分析的准确性。,滤优远哟祝缕薛
47、癸摩棘币揖炬裹叔咖聪潦橡透知缔例就蠕芋未锅日氨昨鸥第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,1,分析岩体结构对岩体稳定性的控制作用，应注意如下几方面：,（1）在建立岩体工程地质模型基础上，初步分析岩体结,构，对岩体稳定性做出宏观与定性的判断；,（2）分析岩体结构中的结构面，确定岩体中的控制性结构,面和软弱结构面，及其与工程岩体的关系，可准确确定影响岩,体稳定性的边界条件；,（3）结构面的组合关系，尤其是软弱结构面的共同作用，,控制着岩体变形破坏方式与失稳机制；,（4）岩体结构同样控制工程岩体的环境因素。环境因素主,要包括地应力与地下水。地应力主要受区域地质构造背景的控,制，但对于具体工程，地应力的作用方式与大小仍受到岩体结,构的制约。地下水的赋存、补给、排泄完全受控于岩体结构。,（5）在岩体结构力学效应中，通过起伏角、尺寸效应和结,构面产状，可充分反映岩体结构对岩体稳定性的控制作用。,善焕呻边溅儿砍耘跨均研荐瓜讯颜氦启啊耍翼朔陪苯徘绍蟹炮喇衬抄朱验第一章岩体的结构特征第一章岩体的结构特征,
