工程地质基础知识之岩体结构32

2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所1工程地质李子生二零一四年九月EngineeringGeology2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所2第7章岩体结构及其稳定性一、概念1、岩体(rockmass)：包含岩石(rock)和结构弱面

(weakstructuralplane)。（1）特点：①不连续——受构造切割、孔隙等影响；②非均质——各类矿物、岩石组合；③各向异性——构造、非均质造成。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所3岩体与岩石的区别（2）岩体与岩石的区别：①范围大；②强度、稳定性低。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所4岩体稳定及其分析2、岩体稳定：指在一定时间内、一定条件（自然、人为）下岩体不产生破坏性剪切滑移、塑性变形和张裂破坏。3、岩体稳定性分析：包括——⑴结构分析；⑵力学分析；⑶类比分析一般需将三种分析方法进行相互补充、验证，作出综合评价。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所5二、岩体结构㈠概念岩体结构是指岩体中①结构面(structuralplane)和②结构体(structuralblock)的组合特征，即结构面的发育程度、组合形式；结构体的大小、几何形式和排列。①结构面——岩体中各种地质界面，如：层面、裂隙面、断层面、不整合面等。岩体多沿结构面发生破坏。②结构体——由结构面切割而成的单个块体。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所6㈡结构面

1、成因类型：⑴沉积结构面——沉积、成岩过程中形成，包括层理、层面、软弱夹层(weakintercalatedlayer)和不整合面等。其中软弱夹层对岩体稳定性影响比较大，容易造成滑坡等工程事故。软弱夹层的产状与岩层产状一致。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所7软弱夹层分类按成因分为：①在陆相沉积间断的不整合面处形成软弱夹层；②在火山喷发间歇期形成的风化软弱夹层；③原生夹层。其中①、②两种软弱夹层通常含泥质物质，松散。形成良好的地下水通道，夹层的水稳定性差，易软化、泥化，强度和稳定性差。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所8⑵火成结构面⑵火成结构面——在岩浆活动中形成，包括：①侵入接触面——与围岩胶结不良，有变质物质。②冷凝裂隙——张性裂隙面，粗糙。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所9⑶变质结构面⑶变质结构面——变质作用形成。包括：①片理——沿片理面片状矿物富集，岩体强度↓②片岩软弱夹层——薄层云母片岩、绿泥石片岩等，片理发育、岩性软弱、矿物易风化。对边坡、地下工程稳定造成影响。2022/11/30广东工业大学岩土工程研究所10⑷构造结构面⑷构造结构面——构造作用形成，规模大，对岩体稳定性影响很大。包括：①节理②断层－－产状受构造应力场控制。③层间错动面——与岩层一致，破碎，含泥质。2022/11/26广东东工工业业大大学学岩岩土土工工程程研研究究所所11⑸次生生结结构构面面⑸次生生结结构构面面———岩体受卸卸荷、风风化、地地下水等等次生作作用形成成。次生生结构面面易造成成边坡岩岩体破坏坏。次生结构构面包括括：①卸荷裂裂隙——岩体受河河流切割割、开挖挖等形成成临空面面，应力力释放等等作用引引起，张张裂。2022/11/26广东工业业大学岩岩土工程程研究所所12⑸次生结构构面②风化裂隙隙——表层风化化带，裂裂隙产状状无规律律，短小小密集。。③风化夹夹层——沿原结构构面发育育形成，，延深比比风化裂裂隙大，，产状受受原结构构面控制制。风化化夹层多多呈松散散、破碎碎状，含含泥质，，水稳定定性差。。如断层层风化、、岩脉风风化、夹夹层风化化等。2022/11/26广东工业业大学岩岩土工程程研究所所13⑸次生结构构面④泥化夹层层——地下水作作用，使使原软弱弱夹层（（粘土岩岩、泥灰灰岩、页页岩等））泥化，，产状与与岩层一一致。⑤次生夹夹泥层——地下水作作用产生生次生夹夹泥，沿沿原结构构面（层层面、裂裂隙、断断层）形形成，受受原结构构面控制制，结构构面强度度低。2022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所142、结构面的主主要特征⑴结构面的发展展历史：构造、次生作作用影响比较较大。如：软弱夹层受构构造错动→层层间破碎夹层层，其性质↓↓；层间错动动面上次生泥泥化→其性质质↓↓⑵结构面的物物质组成：含有松散、粘粘土类矿物，，其抗剪强度度低，对岩体体稳定性影响响大。2022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所152、结构面的主主要特征⑶结构面的延展展性：结构面延展长长、规模大，，则对其稳定定性影响大。。⑷结构面的张张开程度、充充填胶结情况况：张节理为次生生充填物、地地下水活动提提供条件，其其抗剪强度低低，对斜坡、、隧道围岩稳稳定性影响大大。粘土、滑腻性性矿物（如滑滑石、云母、、绿泥石等））充填物抗剪剪强度很低，，但若胶结时时则其抗剪强强度提高。2022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所162、结构面的主主要特征⑸结构面的密集集程度：结构面的密集集程度高，则则其稳定性低低。⑹结构面的平平整、光滑程程度：结构面越平整整、光滑，则则其稳定性越越低。结构面的类型型及其特征见见表7－5。2022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所172022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所18（二）结构体体1、结构体形式式：由结构面切割割产生的单元元体的几何形形状。常见有有柱状、块状状、板状、楔楔状、锥状等等，见图7-5。其中柱状、块状结结构体的稳定定性比板状结结构体的稳定定性高；菱状结构体的的稳定性比楔楔状结构体的的稳定性高。2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所192、岩体结构构类型岩体结构分分为整体结构、、块状结构构、层状结结构、碎裂裂结构及散散体结构五种类型。。如图7-6所示。其中中工程性质质比较差的的有碎裂结结构、层状状碎裂结构构及散体结结构。散体体结构最差差。详见表表7-7。2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所202022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所212022/11/26广东东工工业业大大学学岩岩土土工工程程研研究究所所22划分分岩岩体体结结构构的的目目的的划分分岩岩体体结结构构的的目目的的定性性评评价价岩岩体体稳稳定定性性。。2022/11/26广东东工工业业大大学学岩岩土土工工程程研研究究所所23各类类岩岩体体结结构构对对土土木木工工程程稳稳定定性性的的影影响响1、层层状状结结构构：岩体体呈呈层层状状分分布布，，类类似似轴轴对对称称各各向向异异性性体体，，岩岩体体稳稳定定性性受受岩岩层层产产状状影影响响很很大大:(1)当岩岩层层倾倾向向与与边边坡坡倾倾向向一一致致或或相相近近时时，，容容易易产产生生滑坡失稳；(2)当岩层倾倾角较大大是，边边坡或开开挖面易易产生崩塌；(3)水平岩层层的地基基抵抗水平平滑移能能力降低；2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所241、层状结构构（4）隧道等开开挖面的岩岩层弯张破破坏、软弱弱岩层的塑塑性变形等等对工程稳稳定影响大大；（如金金川）（5）层理、片片理、节理理比较发育育，路基及及边坡发生生破坏事故故多。（6）受强烈褶褶皱等构造造影响的层层状碎裂结结构，其岩岩体整体性性差，强度度低，稳定定性更差。。作为地基基需处理，，作为边坡坡需缓坡或或支护，隧隧道施工中中则需紧跟跟支撑以防防止坍塌。。2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所252、散体结构构2、散体结构构：岩体呈碎屑屑、颗粒状状散体介质质，稳定性性最差，存存在大规模模岩体失稳稳、崩塌等等安全隐患患，在各种种工程中必必须采取措措施进行处处理。其它类型岩岩体结构影影响自学2022/11/26广东工业大大学岩土工工程研究所所26岩体结构类类型及其特特征表结构类型完完整状态地地下水作用用特征结构面间距距（cm）完完整性性系数1块状结构50~1000.35~0.75甚微2镶嵌结构＜＜50＜0.35含、导水不不明显3碎裂结构＜＜50＜0.35显著,软、泥化渗渗流4层状结构30~500.30~0.60软、泥化显显著薄层＜30薄层＜0.405层状碎裂结结构＜＜50＜0.40较层状更甚甚6散体结构＜＜0.20软、泥化显显著，膨胀、崩解解2022/11/26广东工业业大学岩岩土工程程研究所所27岩体完整整性系数数K用岩体完完整性系系数K表示岩体体完整程程度，即即K=Vm2／Vr2Vm——纵波在岩岩体中的的传播速速度；Vr——纵波在岩岩石中的的传播速速度。按照岩体体完整性性系数K划分的岩岩体完整整性如下下表所示示：2022/11/26广东工业业大学岩岩土工程程研究所所28岩体完整整性划分分表岩体完整整性岩岩体完整整性系数数K完整＞＞0.90比较完整整0.75～0.90中等完整整0.45～0.75较差0.20～0.45破碎＜＜0.202022/11/26广东工业大学学岩土工程研研究所29二、岩体稳定定性的结构分分析岩体稳定性的的常用分析方方法有：（1）结构分析（2）力学分析——岩体工程中介介绍（3）对比分析2022/11/26广东工业业大学岩岩土工程程研究所所301、结构分分析方法法的实质质一般需将将三种方方法相互互结合，，验证、、补充，，作出综综合评价价。1、结构分分析方法法的实质质：对岩体结结构要素素（结构构面、结结构体））进行分分析，明明确岩体体滑移的的边界条条件（切切割面、、滑移面面、临空空面）是是否具备备，对岩岩体稳定定性