2017造价-技术与计量-精讲班-05、2017造价土建精讲班第5讲：第一章：工程地质-第一节：岩体的特征.doc

1、2017造价-技术与计量-精讲班-05、2017造价土建精讲班第5讲：第一章：工程地质-第一节：岩体的特征(3)断裂构造 断裂构造是构成地壳的岩体，受力作用产生变形，当变形到达1定程度后，使岩体的连续性和完全性遭到破坏，产生各种大小不1的断裂。分为裂隙和断层两类。 1)裂隙。裂隙也称为节理， 在数值上1般用裂隙率表示，即岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反之，则表示裂隙不发育。 公路工程对裂隙发育程度划分的等级及对工程的影响见下表。 表1.1.4 裂隙发育程度分级表 发育程度等级 基本特点 附注 裂隙不发育 裂隙12组，规则，构造型，间距在1m以上，多为

2、密闭裂隙。岩体被切割成巨块状 对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大 裂隙较发育 裂隙23组，呈X形，较规则，以构造型为主，多数间距大于0. 4m,多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状 对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响 裂隙发育 裂隙3组以上，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大部份为张开裂隙，部份有填充物。岩体被切割成小块状 对工程建筑物可能产生很大影响 裂隙很发育 裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，1般均有填充物。岩体被切割成碎石状 对工程建筑物产生严重影响 注：裂隙宽度：密闭

3、裂隙小于1mm;微张裂隙为13mm;张开裂隙为35mm;宽张裂隙大5mm。 【例题】对工程建筑物可能产生很大影响的裂隙发育情况是（ ）。 A.不发育 B.较发育 C.发育 D.很发育 【答案】C 【解析】A-对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大; B-对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响 ; C-对工程建筑物可能产生很大影响; D-对工程建筑物产生严重影响; 根据裂隙的成因，-般分为构造裂隙和非构造裂隙两类。 构造裂隙 它在空间散布上具有1定的规律性。 张性裂隙 主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，1般很少有擦痕，裂隙间距较大且散布不匀

4、，沿走向和偏向都延伸不远。 扭(剪)性裂隙 多是平直闭合的裂隙，散布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，1般出现在褶曲的翼部和断层附近。 非构造裂隙 具有普遍意义的是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的部份。裂隙散布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成份也有明显变化。 岩体中的裂隙，在工程上除有益于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。当裂隙主要发育方向与线路走向平行，偏向与边坡1致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易产生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果； 【2015真题】61.岩体中的张性裂隙主要产生在

5、（ ）。 A.向斜褶皱的轴部 B.向斜褶皱的翼部 C.背斜褶皱的轴部 D.背斜褶皱的翼部 E.软弱夹层中 【答案】AC 【解析】本题考核的是岩体的结构。按裂隙的力学性质，可将构造裂隙分为张性裂隙和扭（剪）性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽。这个题目难度也不大，想通了，都是在轴部受力复杂，翼部受力相对好些，所以才可能有张性裂纹。考题这两年越来考的越偏，实际上是考的原理的利用愈来愈多。 2）断层。了解内容。记住：4个断层名称；3个基本类型；理解2个影响便可。 (1)断层要素 断层面和破碎带。其产状可以通过断层面的走向、偏向和倾角来表示。范围大的断层，常常是沿着1个错动带产生，

6、称之为断层破碎带。断层的范围越大，破碎带也就越宽，越复杂。 断层线。是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层面的形状和地面的起伏情况。王双增 讲授 断盘。是断层面两侧相对位移的岩体。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘，位于断层面下部的称为下盘。若断层面直立则无尚下盘之分。 断距。是断层两盘相对错开的距离。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，其水平份量称为水平断距，垂直份量称为垂直断距。 (2)断层基本类型 正断层。是上盘沿断层面相对降落，下盘相对上升的断层。在构造变动中多在垂直于张应力的方向上产生，但也有沿已有的剪节理产生。 逆断层。断层线的方向常和岩层走

7、向或褶皱轴的方向近于1致，和压应力作用的方向垂直。断层面从陡倾角至缓倾角都有。 平推断层。大多数与褶皱轴斜交，与“X节理平行或沿该节理构成，其倾角1般是近于直立的。这类断层的破碎带1般较窄，沿断层面常有近水平的擦痕。 2岩体结构类型 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。 (1)整体块状结构 整体强度高，变形特点接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力、抗滑能力、抗风化能力较强。是较理想的各类工程岩体。 (2)层状结构 岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合或微张状、1般风化微弱、结协力较弱，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体整体变形

8、模量和承载能力均较高。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力1般均能满足要求。但当结构面结协力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，1般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低。这类岩体作为边坡岩体时，结构面偏向坡外时要比偏向坡里时的工程地质性质差很多。 (3)碎裂结构 镶嵌结构岩体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。 (4)散体结构 属于碎石土类，可按碎石土类斟酌。 2、岩体的力学特性 岩体的力学特点主要是岩体的变形、流变和强度特点。 (1)岩体的变形特

9、点 （1）1般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反应的。由于岩体中发育有各种结构面，所以岩体的弹塑性变形较岩石更加显著。 (2)岩体的流变特点.1般有蠕变和松弛两种表现情势。 蠕变是指在应力1定的条件下，变形随时间的延续而逐步增加的现象。 松弛是指在变形保持1定时，应力随时间的增长而逐步减小的现象。 （3）岩石和岩体均具有流变性。特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，蠕变特点显著。有些工程建筑的失事，常常不是由于荷载太高，而是在应力较低的情况下岩体产生了蠕变。 (2)岩体的强度特性

10、 1般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是2者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育，呈完全结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如果岩体沿某1结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。 【2010真题】5.建筑物结构设计对岩石地基主要关心的是（ ）。 A.岩体的弹性模量 B.岩体的结构 C.岩石的抗拉强度 D.岩石的抗剪强度 【答案】A 【解析】就大多数岩体而言，1般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反应的。由于

11、岩体中发育有各种结构面，所以岩体的弹塑性变形较岩石更加显著。 【2011真题】4.结构面结协力较差的工程地基岩体的工程特性是（ ）。 A.沿层面方向的抗剪强度高于垂直层面方向 B.沿层面方向有错动比有软弱夹层的工程地质性质差 C.结构面偏向坡外比偏向坡里的工程地质性质好 D.沿层面方向的抗剪强度低于垂直层面方向 【答案】D 【解析】岩体当结构面结协力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，1般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低。 【2011真题】5.工程岩体沿某1结构面产生整体滑动时，其岩体强度完全受控于（ ）。 A.结构面强度 B.节理的密集性

12、C.母岩的岩性 D.层间错动幅度 【答案】A 【解析】工程岩体沿某1结构面产生整体滑动时，其岩体强度完全受控于结构面强度。 3、岩体的工程地质性质 (1)岩石的工程地质性质 1、岩石的物理力学性质 1、重量 比重 是岩石固体(不包括孔隙)部份单位体积的重量 岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。 重度也称容重 重度=岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)/整体积(包括孔隙体积)。 岩石重度的大小决定于岩石中矿核的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。 干重度 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度 饱和重度 孔隙全部被水充满时的重度， 1般来说，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，

13、则岩石的重度就大。在相同条件下的同1种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性较高。 2孔隙性 空隙度（%）= 岩石中各种空隙的整体积 / 岩石的整体积 空隙性对岩石的强度和稳定性产生重要影响。岩石空隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。 未受风化和构造作用侵入岩和某些变质岩，其空隙度1般是很小的，而砾岩、砂岩等1些沉积类的岩石，则常常具有较大的空隙度。 3、吸水性 吸水率=岩石的吸水重量 / 同体积干燥岩石重量 岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关。 岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作

14、用的影响也就越大。 4软化性 粘土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。 软化系数=岩石饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下极限抗压强度 软化系数越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大 5抗冻性 岩石抵抗孔隙中的水结冰时体积膨胀的能力。 在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的1个重要指标。 (2)岩石主要力学性质 1）岩石的变形 岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。 弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。 泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。 通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在1定条件

15、下的平均值。 2）岩石的强度：抗压强度，抗拉强度，抗剪强度 抗压强度。 在数值上等于岩石受压到达破坏时的极限应力。岩石的抗压强度相差很大。 胶结不良砾岩和软弱页岩的小于20MPa，坚固岩浆岩的大于245MPa。 抗拉强度。 在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层遭到挤压构成褶皱时，常在曲折变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。 抗剪强度。 抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在1定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值1般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等产生剪切滑动时的指标，其强

16、度远远低于抗剪断强度。 3项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。岩石越坚固，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。抗剪强度约为抗压强度的1040，抗拉强度仅是抗压强度的216。岩石越坚固，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石(岩体)稳定性的主要指标。 2岩石的分级 鉴于土和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度，由松软至坚实共分为16级，分别以I-X表示，其中I的4级为土，VX的12级为岩石。土分为1、 2、3、4类，岩石分为松石、次坚石、普坚石、特坚石4类。（见第5章有关内容） 【2009真题】3某岩石的抗压强度约为200MPa，则其抗剪强度和抗拉强度可能约为( )。 A100MPa和40MPa B60 M