工程地质分析原理 第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析
第一章 地壳岩体结构特征的工程地质分析
11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 类型的结构而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、软弱奕层、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
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 ()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內 部的应力分布和应力状况。 (2)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
◼ 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
(3)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 12岩体结构特征及主要类型 12.1结构面的主要类型及特征
◼ 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, 假整合面,古冲刷面等 原生结构 生火成结构面:侵入体与围岩接 触面,岩脉、岩墙接触面,喷出岩 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
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
构芾理(X型节理,张节理) 造 ■结断层(正断层,逆断层,走滑断层) 构 ■面间错动带,羽状裂隙,破劈理
◼ 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
部卸荷断裂 浅箱 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
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贯通连续性好,延伸方向确定破坏岩体的连续性,层面,软弱夹 性宏观通常具一定厚度与方向构成岩体力学性质作层,断层面或 结构面 用边界,控制岩体变断层破碎带 形破坏方向,稳定性 计算的边界 B显现硬性结构面,随机断续分破坏岩体的完整性,各类原生和构 结构面布,延伸长度米级数十使岩体力学性质具各造裂隙,表生 米,具有统计优势方位向异性特征,影响岩破裂结构面 体变形破坏方式 c隐微短小闭合,长度从毫米级影响岩块的强度和变岩石的隐微裂 结构面至厘米级,随机分布可有形破坏特征 隙 统计优势方位
◼ 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
122岩体分类 22.1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
◼ 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1~05m。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 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
◼ 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