岩体的稳定性分析

岩体的稳定性分析StableAnalysisofRockMass第六章：岩体的稳定性分析岩石：研究岩石的成份、结构构造、物理力学性质等岩性、厚度、分布范围、成因、生成时代等。岩体：研究包括层面、层理、节理、断层、软弱夹层等各种地质界面—结构面的单一或多种岩石构成的地质体。

影响岩体稳定性的因素有：区域稳定性、岩体结构特征、岩体变形特性与承载能力、地质构造及岩体风化程度等。岩体：是指某一地点一种或多种岩石，以及发育于该地点岩石中的各种结构面、结构体的总体。第一节：岩体结构分析一、结构面与结构体1.结构面及其成因分类包括：各种破裂面、物质分异面、以及软弱夹层或软弱带、构造岩、泥化夹层、充填夹层等。按地质成因，结构面可分为原生的、构造的、次生的三大类。各种地质界面③变质结构面（片麻理、片理、板理）（1）原生结构面分为沉积的、火成的、变质的三种类型①沉积结构面（层面、层理、沉积间断面、沉积软弱夹层）。②火成结构面（原生节理、流纹面、与围岩的接触面、火成岩中的凝灰岩夹层等）（3）次生结构面

是在风化、卸荷、地下水等作用下形成的风化裂隙、破碎带、卸荷裂隙、泥化夹层、夹泥层等。（2）构造结构面（断裂面、错动面、破碎带）2.结构面的特征包括结构面的规模、形态、连通性、充填物等以及其密集程度。（1）结构面的规模（2）结构面的形态（3）结构面的密集程度平直的、波浪起伏的、锯齿状的等反映岩体完整的情况。条/m表6-1节理发育程度分级分级ⅠⅡⅢⅣ节理间距（m）＞20.5～20.1～0.5＜0.1节理发育程度不发育较发育发育极发育岩体完整性完整块状碎裂破碎（4）结构面的连通性（5）结构面的张开度和充填情况张开度状态描述闭合的＜0.2mm微张的0.2～1.0mm张开的1.0～5.0mm宽张的＞5.0mm3.结构体的类型分为：柱状、块状、板状、楔形、菱形、锥形等基本形态。结构体的大小采用体积裂隙数Jv表示。岩体单位体积内通过的总裂隙数根据Jv值大小可将结构体的块度进行分类。表6-2结构体块度（大小）分类块度描述体积裂隙数Jv（裂隙数/m3）巨型块体＜1大型块体1～3中型块体3～10小型块体10～30碎块体＞30二、岩体结构特征1.岩体结构概念与结构类型岩体结构：岩体中结构面与结构体的组合方式。整体块状结构层状结构碎裂结构散体结构2.风化岩体结构特征强风化弱风化微风化节理、裂隙发育、密集、呈碎裂结构：工程性质仅比散体结构岩体略好，变形模量、承载力等均较低。结构面组数一般≥2～3组、中等密集状态具层状结构～碎裂结构因结构面强度已明显降低，故弱风化岩体的总体力学特性比母岩明显减弱。结构特征几乎未变，仅构造裂隙免受轻微风化作用，基本保持新鲜母岩的岩体结构特征。力学特性、水理性质、抗风化能力等仅比其新鲜母岩略减或几乎不变。第二节：岩体的工程地质性质不同结构类型岩体的工程地质性质：1.整体块状结构岩体结构面少，结构体块度大且常为硬质岩石，整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般较强，具有良好的工程地质性质，是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩。2.层状结构岩体结构面以层面与不密集的节理为主，一般风化微弱、结合力一般不强，结构体块度较大且保持母岩岩块性质，总体变形模量和承载力均较高。作为工程建筑地基，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。其变形特征和强度特征具有各向异性特点。该岩体作为边坡岩体时，应特别注意岩层的不同产状特征对工程地质性质效应的巨大影响。3.碎裂结构岩体岩体节理、裂隙发育、常有泥质充填物，结合力不强，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大。一般其变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。4.散体结构岩体散体结构岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石属于碎石土类。5.风化岩体强风化岩体：结构体疏松，呈块夹泥状，较土体好些，其变形模量、承载能力差。弱风化岩体：具有碎裂结构，结构面性质差，一般作为工业与民用建筑地基是可以的，但对重大的水工建筑物地基需加固处理。微风化岩体：裂隙面轻微风化，岩体工程性质与新鲜岩体相近，一般可作为各类工程建筑物的良好地基。但对边坡、洞室围岩仍应注意其结构面的不利组合。第三节：岩基的变形特征与承载能力岩基的变形特征与岩体结构特征、结构体的性质、软弱结构面的数目、产状、性质有关，还与工程荷载的性质有关。研究岩基稳定性的变形特征和承载特性，给出岩基的力学指标和承载力指标，在此基础上才能定性和定量全面评价工程岩体的稳定性。一、岩基的变形特征沉降量沉降差倾斜局部倾斜1.岩基压缩变形特征地基变形特征值和允许值建筑物变形特征值对于新鲜～微风化的整体块状结构的岩体，在工程荷载下的压缩量很小。基岩的沉降变形对层状结构、碎裂结构的裂隙岩体或软质岩石，对高层建筑物地基、大型水工建筑物地基、高的桥墩地基，应考虑其变形对建筑物的影响。在剪切荷载作用下的岩体变形包括沿结构面的错动、结构体转动和挤压变形、剪切变形等。2.基岩的剪切变形特征岩体的剪应力～剪位移关系有三种类型。岩体的剪应力～剪位移关系有三种类型。第一种类型：呈直线关系，一般完整块状结构岩体具有这种变形特征。第二种类型：弹塑性体，一般层状结构、碎裂结构岩体具有这种变形特征。第三种类型：破坏阶段与破坏后区呈平缓过渡特征，一般散体结构及软弱岩体常具有这种变形特征。二、岩基承载力1.持力层的选择上覆土层很薄（＜5m）荷载较大；荷载不大，上覆土层又比较均匀，能承受上部荷载，上覆土层可以利用。

上覆土层厚度中等（10～40m），土层不能满足荷载要求。上覆土层很厚（＞50m），地基系软弱土层，不能满足高层建筑的要求。表6-6岩石承载力标准值frk(Mpa)风化程度岩石类别强风化中等风化（弱风化）微风化硬质岩石5～1015～25≥40软质岩石2～57～1215～202.规范法确定岩基的承载力①《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89见表6-6。②岩基承载力设计值取值时，对硬岩考虑其结构面的间距、产状及其组合；对软岩考虑其水稳定性。对微风化岩石取0.20～0.33，中等风化岩石取0.17～0.25。第四节：岩体的稳定性分析

1)地壳板块的相对运动的强弱导致构造变动和产生高构造应力，从大范围控制了区域地层和岩体变形、位移或失稳。2)活动性深大断裂活动（水平或垂直位移）引起区域地壳及其表层发生水平或升降运动，可引起位于断裂带的岩体变位或失稳。3)地震活动在我国有些地区十分强烈，常引起大范围的构筑物的失稳和破坏。一、岩体稳定性与区域稳定性的关系区域稳定性的主要控制因素，也制约岩体的稳定性。二、岩体破坏类型分析①受区域地壳稳定性控制。②受岩体的结构特征、变形特征、强度特性、水稳性等控制。③失稳的边界条件：岩体失稳要有一定的边界条件，即存在临空面和结构面组成的分离体。④荷载的类型、大小和方向决定了岩体的受力状态。⑤工程类别对岩体失稳方式有重要影响。1.岩体失稳的主要影响因素2.岩体破坏类型分析①当区域稳定性为相对稳定，工程岩体条件较好时，岩体失稳破坏的类型取决于边界条件、工程类型及工程荷载性质的组合特点，岩体失稳破坏的方式往往以剪切滑移方式为主。②当区域稳定性为相对活动，工程的场地条件较好时③区域环境和工程场地均处于突出的高水平构造应力状态时④当区域相对稳定，岩体抗压强度较高，不具备滑移的边界条件，地面建筑物承受强大的风荷载时，可能发生张拉破坏导致建筑物倾倒。⑤区域相对稳定