工程地质一一

第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析1.1基本概念及研究意义

岩体（rockmass）通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的地质环境、被各种结构面所分割。岩体具有一定的结构特征，它由岩体中含有的不同类型的结构面及其在空间的分布和组合状况所确定。

结构面是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。

结构体：结构面在空间的分布和组合可将岩体切割成形状、大小不同的块体，称结构体。工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象，意义如下：⑴岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。只有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体不同荷载下内部的应力分布和应力状况。⑵岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定性的控制面，各结构面分别为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。

⑶靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的改造进程。这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活动的部位，也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道，往往发展为重要的控制面。总之，对岩体的结构特征的研究，是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。研究结构面最关键的是研究各类结构面的分布规律、发育密度、表面特征、连续特征以及它们的空间组合形式等。

1.2岩体结构特征及主要类型

1.2.1结构面的主要类型及特征

结构面的成因分类：原生结构面、构造结构面及浅表生结构面沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，原假整合面，古冲刷面等。生火成结构面：侵入体与围岩接结触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩构的流线、流面，冷凝节理面变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软弱夹层。构节理（X型节理，张节理）造结断层（正断层，逆断层，走滑断层）构面层间错动带，羽状裂隙，破劈理。

浅部卸荷断裂浅结、构重力扩展变形破裂表面生结表卸荷裂隙构部风化裂隙面结风化夹层构泥化夹层面次生夹泥

结构面规模等级划分：按其对岩体力学行为所起控制作用，可划分为三个等级，即贯通性宏观软弱面（A类）；显现结构面（B类）；和隐微结构面（C类）。

类型主要特征力学性质代表性结构面A.贯通性宏观结构面连续性好，延伸方向确定，通常具一定厚度与方向破坏岩体的连续性，构成岩体力学性质作用边界，控制岩体变形破坏方向，稳定性计算的边界层面，软弱夹层，断层面或断层破碎带B.显现结构面硬性结构面，随机断续分布，延伸长度米级-数十米，具有统计优势方位破坏岩体的完整性，使岩体力学性质具各向异性特征，影响岩体变形破坏方式各类原生和构造裂隙，表生破裂结构面C.隐微结构面短小闭合，长度从毫米级至厘米级，随机分布可有统计优势方位影响岩块的强度和变形破坏特征岩石的隐微裂隙1.2.2岩体分类

1.2.2.1岩体结构分类按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。

块体状结构：代表岩性均一，无软弱面的岩体，含有的原生结构面具有较强的结合力，间距大于1m。通常出现在厚层的碳酸盐岩、碎屑岩；花岗岩、闪长岩；原生节理不太发育的流纹岩、安山岩、玄武岩、凝灰角砾岩中等。

块体结构：代表岩性较均一，含有2-3组较发育的软弱结构面的岩体，结构面间距1～0.5m。成岩裂隙较发育的厚层砂岩或泥岩，槽状冲刷面发育的河流相砂岩体等沉积岩，原生节理发育的火山岩体等。

层状结构：代表一组连续性好，抗剪性能显著较低的软弱面的岩体，一般岩性不均一。可进一步分为层状（软弱面间距50～30cm），薄层状（间距小于30cm）。还可以据不均一程度划分出软硬相间的互层状结构。

碎块状结构：代表含有多组密集结构面的岩体，岩体被分割成碎块状，以某些动力变质岩为典型，如溪洛渡泡灰岩。另外按岩体的改变程度可划分为完整的、块裂化或板裂化，碎裂化、散体化的等四个等级。1.2.2.2岩体的工程分类

工程应用分类是以岩体稳定性或岩体质量评价为基础的分类。为综合性分类，目前主要考虑三方面因素的指标：即与岩石工程性质有关的指标（力学性质）、岩体后期改造有关的指标(岩体结构)和岩体赋存条件方面的指标（地下水或地应力）。通常有:RMR(宾尼亚斯基分类，Bieniawski);

巴顿的Q分类;谷德振的岩体质量指标Z系统分类（1979）。(见表1-3。)

分类方案岩体质量指标计算公式及方法参数RMR系统RMR=A+B+C+D+E+F和差综合法（并联系统）（T.Bieniawski,1973)A—岩石强度（点荷载.单轴压)分数15—0B—RQD(岩石质量指标）分数20—3D—不连续面性状（粗糙—夹泥）分数30—0C—不连续面间距（>2m—<3m)分数20—5E—地下水（干燥—流动）分数15—0F—不连续面产状条件（很好—很差）分数0—-12等级划分I很好RMR100—81II好RMR80—61III中等RMR60—41IV差RMR40—21V很差RMR<=20RSR系统RSR=A+B+C

和差综合法（并联系统）（G.Wickham,1974)A—地质（岩石类型：按三大岩类由硬质至破碎划分四个等级。构造由整体—强烈断裂褶皱分为四等），分数30—6B—节理裂隙特征（按整体至极密集分为6个等级，按走向倾角与掘进方向关系折减）分数45—7C—地下水（无至大量）分数25—6RSR的变化范围25—100Q系统Q=RQD/Jn

.Jr/Ja

.Jw/SRF乘积法串联系统（Baton,1974)RQD—岩石质量指标0—100Jn—裂隙组数，无裂—破裂，0.5—20Jr—裂隙粗糙度，粗糙—镜面，4—0.5Ja—裂隙蚀变程度，新鲜—蚀变夹泥，0.75—20Jw—裂隙水折减系数，干燥—特大水流，1—0.05SRF—应力折减系数，表示洞室开挖中岩性和地应力对围岩抗变形能力的折减，高者可达20（高应力状态岩石趋于流动），低者2.5（接近地表的坚硬岩石）

很好Q400—1000极好Q100—400

很好Q40—100好Q10—40一般Q4—10坏Q1—4很坏Q0.1—1坏Q0.01—0.1特坏Q0.001—0.01Z系统Z=I

.

f

.

R乘积法（串联系统）谷德振，1979I—完整性系数，I=V2m/V2rVm—岩体中纵波速Vr—岩石中纵波速f—结构面抗剪强度系数R—岩石坚固系数（为岩石湿单轴抗压强度的百分之一）Z的变化范围为0.01—20表1—3岩体质量分类代表性方案1.货2.栗2.坐3胃分尽类标辆准的捉定量罩化—币岩体麦质量隙指标70煤年代旧以来夸岩体徐分类成中采盾用了既“岩柱体质勾量指沃标”死或“逢综合慰特征悠指标坚”来咸判别拉岩体稀性能迈的优害劣，药因而惭含有缠这类布指标傲的分狮类又紫被称杀为岩哭体质挡量分暑级，搁如上延所述般的RM菜R、纤Q和Z系统此。分类姨中有亏了定末量指景标作蒙为依备据，针更便江于将其作过兵详细廊勘探画测试雕研究黄的场李地的铅经验旗和成劣果应静用于躺研究毒程度提较差绒或处否于勘戚探初暴级阶臣段的肤工地棚，从伯而达满到简蜓化或泼减少陷勘探划程序射和工熔作量谜的目呼的。分类奴中，浪为了胡探讨缠不同你分类澡方案谎之间铸的相哄关性趴，鲁荣弗里道奇等斑根据慈新西砌兰多糖个工息程的旦经验盏，对RM傍R、渔RS截R和Q系统今三者她得出饿的如枪下关画系式漆：RM丸R=越1.掀35评lg挡Q+陶43RS聚R=臂0.概77捧RM咬R+赖12棵.4RS续R=革13利.3找lg房诚Q+幸46悬.51.案3恶岩博体原汉生结村构特严征的海岩相秆分析岩相瓣的横慨向变喝化引达起岩朽性及糟厚度将的变山化，笨从而采引起馅岩体乔的力组学性忙质在迟横向沈上的熟差异派性。降充分帽了解查岩相她变化型可以虫更好种地提会供面飘上资胶料，舅为工芹程建角设服风务。1.绵3.采1锄河棉流相兔沉积熔岩岩军体结择构特线征的辨岩相良分析⑴：沙主要仁相模久式及之其工偿程地荣质特皱征①高蓄弯度胡河流学沉积蓝相模摸式及航该相胀岩体盗的主速要工亚程地劲质特杆征坡降绪缓，岁弯度骄大，妨流态殊稳定葱，水燃流较疯深，仪单向根环流迈为主申。其主确要工诞程特急征有希：a.岩体择具层这状或猎软硬芦相间兴互层升状结董构特匹征；b.砂岩趟体抗员风化投性能枕弱，舟强度盾具明扎显自令下而壶上的躺递变鸽规律络如村四川星白垩钢系红恰层的贴砂岩戏。②辫竖状（散游荡播型）件河流重沉积毯相模殃式特点迫：坡晚降陡活，河林床不竿稳定用，弯扭度小引，水沟浅，并流态钟不稳席定，定具复航杂环愿境的支河流光沉积廊模式晒。岩体屠主要内工程堂地质布特征征：a.岩体胀具层浑状或习块状搁结构轮特征暗：岩堆体中受以含启泥砂牧砾的某滞留严砾石烛层为衔其主伯要软料弱层长，断怎续分柿布，扩起伏荷差大勾，多努呈槽补状；b.砂岩两体具赴较高妇的抗谢风化懒能力主和强赖度。⑵.抢岩体无原生食结构模特征谷的亚宝相、降微相塌分析a.软弱澡夹层番的亚界相、关微相晒分析b.砂岩枣体中源原生烘结构辅面的急微相狡分析。1.杠3.眯2莫变豆质岩贯岩体蜓结构困特征楼的岩酷相分惕析1.耗3.银2.旁1芹叶衣理发弃育程笑度的逼岩相偿分析糊及其网应用变质毛岩叶逮理质泥量分盘级可勒以为敏评价剪变质击岩岩治体工杨程地惠质特义性提痕供了茶重要米依据木。具同体来暂说，伶叶理拼指标起可对辟同一云地区耻或不奇同地猜区类满型岩停石的遗叶理剃发育件程度蠢（表平1-配5）信作出捐对比罩评价朴，还其可用苍于定返量评貌价岩夜石（肥体）蒙的各循向异傲性特余征，锦通过廉相关良分析羽，作棒为确熟定岩棉石（西体）麻某些道重要所力学稻参数集的依夫据。近叶理锣指标轧还可逼作为岩体素潜在迁剪动箭（滑坊动）临带演拥变程悄度的寇判据剪。1.朵3.借2.握2变眨质软均弱岩锁带的赖岩相值分析纪及其捷应用韵：①.软弱福岩带映工程修地质躬特征赖的演偏化分赠析a.空间六展布佛特征球受气翅—液霸通道松断裂铜控制b.断裂猾的演顾化经换历确皱定了晌变质德岩带距的力肥学特唉征c.表生临改造懒确定虾了变锻质岩据性能东的近金期变狱化②.软弱收岩带袜岩体钩质量秘分级哗中的波岩相柿分析对岩矿石展轨开薄决片岩司相鉴鼠定、X射线告衍射裕分析闷、有宣效空悲隙率柜、弹踢性波阅速、傻磁化蒸率、混传导瓣率和惧有关叙力学吊实验界，证改明变忌质岩盐的蚀佣变程更度可牲以作父为岩叹体分搭级的老一个雹重要巾依据勇。1.够4监岩兼体构射造结宴构特鞠征的刃地质廉力学弯分析1.播4.殿1茂构捉造断污裂的驻基本牢组合抬模式⑴.根据唱构造须断裂村组合吵规律滚去分段析评贤价区调域构猪造稳甲定性盛或岩传体稳堆定性绑具有输重大涂影响辉的构圈造结饰构特兴征。⑵.尖通过诱追溯扮应力付场演梅变史衰来阐母明具转有复规杂历捆史的肌构造断裂潜的工缸程地红质性馒质。构造附地质迹学构扒造地半质学嫁的现晕代研初究，金提出活按变身形(剑破坏临)力固学机膨制对却构造鸭断裂科进行吗分类勤(Ma道tt彩au颗er等，备19外80晕)，狂将其昂划分害为剪抬切可(sh代ea惹ri叼ng古)，代表替断层滋和与渐断层蛋相伴排的张券性拉绕裂(fr写ac轮tu陆ri拖ug度)；弯曲珍(be垂nd海in柏g)雀，代表必柔性砍“同迹心”严或“架平行吗”褶罩皱；基压扁专(fl禁at筛te久ni色ng怀)，代表兵强烈徒挤压铸条件得下劈奋理、匪叶理此等韧芝性变烈形；誉流动隆（fl怒ow枪in晶g)代表脊高温由条件得下岩掘石呈房诚固熔肠状态剃的粘扒滞流巷动变棍形。构造刚断裂感的形继成过档程，黑表现看为两凑种机裹制类盒型的西组合常。通示常随封深度磁加深暂和温赛度增邻高，揭呈如棵下序矿列：窜剪切络或拉吗裂焦拉依裂与寄弯曲宰弯仔曲划弯曲煤与压候扁裳压狂扁舒压扁尿与流歌动瘦流动贴。1.察4.丙2舟大型咐推覆全构造驻岩体择结构席特征望分析龙门从山中在北段驼推覆编构造顺发育悬，按碍构造铺分区庆，可耗将岩蓝体划病分成母厚皮君构造旺、薄隆皮构摔造和勿接触生扰动识带。2.宋4.铸2.外1孟厚皮固构造码结构箭特征这一隔带岩捕体主捷要由昆高角倘度的渡逆断洲层推姜至接比近地勤表的艺中下锄构造扰层物裁质组黑成。索以塑纽奉性、拍韧性朵变形挠破裂肢为主床，叠弟加接泪近地落表处裤所产蚊生的福脆性区破裂杠。具仍体特牙征为（1书）系尖列陡乱倾逆育冲断螺裂构不成岩捕体个搁宏观腥格架闭。（2汤）变揉质岩是以压弹扁流胜动形播成的求密集结片理杂化为诊其主呜要特小征。（3驱）岩眼浆岩沾以S型花葵岗岩孤为典扭型代怪表，烦属地浸壳重雨溶型净（与靠逆冲强断层主摩擦绩热有绩关）漂岩浆嫂岩中确韧性造断裂拔和其械他类症型类斤型动验力变伴质现戒象发源育。上述弟特征号也是与这一初带岩晓体遭奋受风作化，它并在脉重力立作用槽下容很易发肢生变状形破反坏的迎重要冈原因耍。较悠完整私的岩逗浆岩何可储这备很绣高的借弹性奥应变泽能，毅在区绳域剥东蚀和康现代康地貌龟形成崭过程谜中，赶容易鸣产生甜应变秘能释好放而菜造成戒的浅监表生异变形啄破裂澡结构伟。1.昌4.悬2.禽2厦薄皮蝇构造异岩体袄结构垂特征这一利带以品弯曲毁和剪灯切造忌成的植浅部挂褶皱训断裂纱为其乖主要抹特征时，伴岭有表乌部重桑力滑翻动构您造。膊具体吵特征袜为：（1宋）系识列上抵叠式蔑弧型缓断裂滑构成械岩体截的宏献观格唇架。（2值）浅撑部岩业层强警烈弯倍曲褶吼皱，虾层间肯错动对发育衣。错贝动在趋硬软僵接触启面尤刺为明还显，励削弱刚了层羡间联妹结能蒙力和扩抗剪贯强度辣，成世为岩炎体在荣重力剑场条姑件下什变形趟破坏埋的重句要控粱制面吨。1.听4.蚕3叠伸展户带岩趋体结育构特迅征分迈析裂谷赔是区皱域隆宫起背皮景上请以断桑陷谷酒为特像征的模大型传复杂难地堑升系；拉如大惭洋裂妨谷、君大陆栽裂谷瘦和陆锤间裂肢谷。（1裳）裂闻谷深宣部断掩裂的饺基本羊形式断裂乖基本发模式（见扛图）（2作）裂舌谷区怒覆盖族岩体桌结构幸特征上述袄不同佣模式段断裂奶系统航的近勿期活销动，午在区蚊域稳骄定性欠分析判中具肤有重与要的贡意义绒。如禾它对谣浅表独层岩助体构漏造结车构的写形成骨和演劳化的置控制指作用添。第一却类断愿裂模证式，宋盖层拥结构俭以垂威向或暖陡倾更大断咱裂为批分割厕边界架，呈滔明显拥分带聪或分追块特炉征，丧裂网来络受腿深部浸断裂材格架仰控制奸，拉族张最乌强烈淋的部劫位往屑往出救现在嗓地幔蔬隆起库轴附咏近。第二厅类断迈裂模察式，羊盖层参随裂起谷扩升展而季出现胡拉张慈破裂辈，但识断裂逃网络绘并不奏一定滚与深茧部断督裂相侦吻合酬。拉肢张最辜强烈抵的部盏位往花往出炭现在帐裂谷岛的一阁侧(姑如图乞1一属17永模式b的东遍侧)察，或牌两侧江（如桑模式C）1.摸4.赢4最走箭滑断掘裂区睁岩体编结构颜特征顿分析（1凭）走唱滑断毕裂的妨基本馒组合南模式典型亿的走规滑断恼裂系跃统发黄育在穴相对具稳定允的地蜓块中扬，也蚊可于板钻块转营换断洁层接制触带店，它晃是最桌大、助最小叔主应宴力近条于水签平的仍地应弹力环其境下痕的产次物，条大多卖属于宾脆性橡剪切茎破裂车。按刮地质参力场学观枯点，匀断裂捎组合的可有经多种未形式贿，但鄙某一攀主干脱断层滋与其奶伴生楚的不搬同次痕序的苍断裂右的组锣合形杀式，菠可视岁为基招本模苗式。肺巴费杰利兼（1浴95活9）灵曾提饮出一诸对共仿额走歉滑断肠层与团各序诱次断剥裂共餐生严组扶合的辛理想众模式绸（图鸭1-数19去）。泳80贴年代算以来欲大量你调查吸证明观，实廊际情默况要协复杂偶一些汤（图猾1-棕20泳）1.甲5舍岩处体结址构特冷征的叨统计台分析结构沃面统团计主拍要统晒计优牵势方喇位，决间距纤，长婶度，谅连续慎率等规。结构蒜面统稍计中甘