4.1岩体结构面分析
岩体的工程地质性质
岩体是在漫长的地质历史中形成与演变过来 的地质体，它被许许多多不同方向、不同规模的 断层面、节理面、裂隙面、层面、不整合面、接 触面等各种地质界面切割为形状不一、大小不等 的各种各样的块体。所以，岩体是指一定工程范 围内，一种或多种岩石中的各种结构面、结构体 的总体。因此，岩体不能以单块岩石为代表，单 块岩石强度较高，但被结构面切割破碎时，其构 成的岩体的强度却较小。所以岩体中结构面的发 育程度，性质及连通程度等，对岩体的工程地质 性质都有很大的影响。
岩体内结构面连通性
结构面的张开度和填充情况
结构面的张开度是指结构面的两壁隔开的距离。 以张开度的大小区分，主要分为：闭合的，微张开 的，张开的，宽张的。 闭合的结构面的力学性质取决于结构面两壁的 岩石性质和结构面粗糙程度。微张的结构面的剪切 强度比张开的结构面大。张开的和宽张的结构面， 其抗剪强度取决于填充物的成分和厚度。填充物为 黏土时比为砂质时强度低；为砂质时比砾质低。
块状结构岩体
层状结构岩体
碎裂结构岩体
散体结构岩体
谢~谢！
结构面的密度
它反映了节理的发育程度和岩体的完整性， 通常以线密度（条/m）或结构面的间距来表示. 节理发育程度分级
分级 节理间距（m） 节理发育程度 岩体完整性 Ⅰ ＞2 不发育 Ⅱ 0.5～2 较发育 Ⅲ 0.1～0.5 发育 Ⅳ ＜0.1 极发育
完整
块状
碎裂
破碎
结构面的连通性（贯通性、延展性） 在一定空间范围内的岩体中，结构面的走向、 倾向方向的连通程度。如图所示：
2.结构体类型 结构体是指岩体中被各类各级结构面切 割并包围的岩石块体及岩石集合体。根据其 外形特征结构体分为柱状、块状、板状、楔 形、菱形和锥形等六种基本形态。
Chapter 4.1 岩体的结构特征
4.1 岩体的结构特征Structure Characteristics of rock massOutline☐概述☐结构面的分类☐岩体的结构分类☐工程节理岩体Outline☐概述☐结构面的分类☐岩体的结构分类☐工程节理岩体结构面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。
结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为结构体（岩石块体）。
岩体：结构面和结构体的地质统一体。
软弱结构面破坏的。
如马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等。
☐结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组成部分，控制着工程岩体的变形特性。
☐结构面是岩体中渗透水流的主☐工程岩体中应力的分布受结构面及其力学性质的影响。
上个世纪60年代以前，人们对岩石的认识还是局限于连续的、各向同性的材料。
后来发生了马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等重大岩石工程灾害，人们逐渐认识到岩体不是一种普通的材料，而是包含着大量的不连续面，并承受了漫长的地质历史时期作用。
2019/6/30What is a discontinuity （结构面）有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺Outline☐概述☐什么是结构面☐结构面的分类☐工程节理岩体结构面的分类火成结构面原生结构面构造结构面次生结构面沉积结构面变质结构面结构面按成因可分为原生结构面：岩体在成岩过程中形成的结构面。
火成结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面，包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原生冷凝节理等（如：流层、流线、火山岩流接触面、蚀变带、原生节理等）。
沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的，有层理面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。
变质结构面在变质过程中形成（分为残留结构面和重结晶结构面），如：片理、片麻理、板理、软弱夹层等。
构造结构面是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。
岩体力学性质-岩体结构
4.1~4.2 岩体的结构特征与主要力学特征
2、典型的蠕变曲线
恒定荷载大小不同分为两 种类型：一类是在较小的 恒定荷载作用下（ σ<σ∞）， 变形随时间增长，变形速 率递减最后趋于稳定；另 一类恒定荷载超过某一极 限后（ σ〉σ∞），变形随 时间不断增长，最终导致 破坏。 典型蠕变曲线可分为以下 三个阶段： 初始蠕变阶段，OA段，变 形速率逐渐减少，又称阻 尼蠕变阶段。 等速蠕变阶段，AB段，变 形缓慢平稳，应变随时间 呈等速增长。 加速蠕变阶段。BC段，变 形速率加快直到破坏。 岩石长期强度：长期应力超过某一临界应力时，岩石才经蠕变破坏，这一 临界应力称为岩石长期强度。取决于岩石及结构面的性质和含水量等因素
软弱夹层
特点
厚度薄
多呈相互平行，延伸长度和宽度不一的多层状
结构松散
岩性、厚度、性状和延伸范围，常有很大变化
力学强度低，与其结构、矿物成分和颗粒组成有关
泥化夹层 特点
成分：粘粒含量明显增多
结构：由固结或超固结变成了泥质散状结构
物理状态：干容重减小,天然含水量增高,接近塑限
具有一定的膨胀性
4、动弹性模量（Ed） 岩体中的一点受动载荷冲击后将产生振动，这种振 动以弹性波的形式向外扩散。 在生产上用动力法测定岩体的动态变形参数。 5、岩体静弹性模量（Ee）与动弹性模量（Ed）关系。 E e = jE d
J是折减系数，与岩体完整性有关。
二、岩体的流变特性
1、定义
流变性：物体在外部条件不变的情况下，应力或变形 随时间而变化的性质。有蠕变和松弛。
岩体结构面几何参数的确定
岩体结构面几何参数的确定摘要：岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。
岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。
结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。
关键词：岩体结构面 几何参数 确定岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。
岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。
结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。
结构面的几何特征直接控制岩体中岩块的大小，同时控制岩质边坡稳定性分析和地下洞室围岩稳定性分析中的边界条件，即控制滑体的形状、规模及其趋势。
具有工程意义的岩体结构面主要包括地层层面和节理等。
在某抽水蓄能电站坝址区进行了大量的岩体结构面调查之后，利用所取得的资料，应用EXCEL软件，对有关几何参数进行统计分析，并利用数学模型和检验原理，确定了具有一定置信程度的置信区间。
1 结构面几何参数岩体结构面几何参数主要包括产状、间距、连通性等，结构面的产状由其走向、倾向和倾角组成，而结构面的走向和倾向可以相互换算，即只要确定其一即可（本文中以倾向为例）。
岩体结构面几何参数主要从天然露头、剖面（例如采矿剖面，道路剖面等）、平硐、钻孔中实测而得。
2 结构面倾向以结构面的倾向（方位角）为例，在工程区现场调查了二组结构面的305个公文易文秘资源网始建于2003年，是专业的文秘写作资源网站，海量的范本、专业的内容，欢迎访问数据，输入到EXCEL电子表后，得到的统计结果为：一组节理面（节理1）倾向的范围为80° ~147° ，其均值为111.4° ；另一组节理面（节理2）倾向的范围为154° ~270° ，其均值为200.9° 其分布见图1。
图1 结构面倾向统计图先对节理1进行分析，在模型的对比中可知，节理1服从伽马分布。
第四章岩体的基本力学性质
结构面的状态对岩体的工程性质的影响是指结构面的产状、形 态、延展尺度、发育程度、密集程度。 结构面的产状：结构面的产状对岩体是否沿某一结构面滑动起控 制作用。 结构面的形态：结构面的形态决定结构面抗滑力的大小，当结构 面的起伏程度较大，粗糙度高时，其抗滑力就大。 结构面的延展尺度：在工程岩体范围内，延展尺度大的结构面， 完全控制岩体的强度。 结构面的密集程度：以岩体的裂隙度和切割度表征岩体结构面的 密集程度。
又A=h2，节理面的法向弹性变形量δ0=2δ，代入Boussnisq解，得 接触面为方形时，m=0.95，μ≅0.25，则上式变为
（二）节理的闭合变形 含啮合变形（配称实验）和压碎变形（非配称实验）。 下面介绍Goodman方法：
（1）结构面闭合试验（VmC的确定） 步骤： 1）备制试件； 2）作ζ-ε曲线（a）； 3）将试件切开，并配 称接触再作曲线（b）； 4）非配称接触，作曲线（c）; 5）两种节理的可压缩性法向 Nhomakorabea切向
（1）有n个点接触,每个接触 面边长为h
（2）每个接触面受力相同
（3）每个接触面力学特性 相同
2、计算公式 半无限体上作用一个集中力的布辛涅斯克（Boussnisq）解
δ－变形量；Q－荷载；A－荷载作用面积；E、μ－弹性模量、泊 松比；m－与荷载面积形状因素有关的系数，方形面积m=0.95 设节理面的边长为d，作用于节理面上的应力为ζ，则作用 在每一个接触面上的荷载
统计结构面 实测结构面
V 级结构面--细小的结构面
• Ⅰ级 指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳 定性，直接影响工程岩体稳定性；
• Ⅱ级 指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。 • Ⅲ级 指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较 好的层面及层间错动等。 Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件 和破坏方式，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面 ，直接威胁工程安全稳定性
岩体基本质量分级
岩体基本质量分级4．1 基本质量级别的确定4．1．1 岩体基本质量分级，应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ两者相结合，并应按表4．1．1确定。
表4．1．1 岩体基本质量分级4．1．2 当根据基本质量定性特征和岩体基本质量指标BQ确定的级别不一致时，应通过对定性划分和定量指标的综合分析，确定岩体基本质量级别。
当两者的级别划分相差达1级及以上时，应进一步补充测试。
4．1．3 各基本质量级别岩体的物理力学参数，可按本标准表D．0．1确定。
结构面抗剪断峰值强度参数，可根据其两侧岩石的坚硬程度和结构面结合程度，按本标准表D．0．2确定。
4．2 基本质量的定性特征和基本质量指标4．2．1 岩体基本质量的定性特征，应由本标准表3．2．1和表3．2．3所确定的岩石坚硬程度及岩体完整程度组合确定。
4．2．2 岩体基本质量指标的确定应符合下列规定：1 岩体基本质量指标BQ，应根据分级因素的定量指标R c的兆帕数值和K v，按下式计算：2 使用公式(4．2．2)计算时，应符合下列规定：1)当R c＞90K v＋30时，应以R c＝90K v＋30和K v代入计算BQ值；2)当K v＞0．04R c＋0．4时，应以K v＝0．04R c＋0．4和R c代入计算BQ值。
5 工程岩体级别的确定5．1 一般规定5．1．1 对工程岩体进行初步定级时，应按本标准表4．1．1确定的岩体基本质量级别作为岩体级别。
5．1．2 对工程岩体进行详细定级时，应在岩体基本质量分级的基础上，结合不同类型工程的特点，根据地下水状态、初始应力状态、工程轴线或工程走向线的方位与主要结构面产状的组合关系等修正因素，确定各类工程岩体质量指标。
5．1．3 岩体初始应力状态对地下工程岩体级别的影响，应按本标准表C．0．2以相应初始应力和围岩强度确定的强度应力比值作为修正控制因素。
5．1．4 岩体初始应力状态，有实测的应力成果时，应采用实测值；无实测成果时，可根据工程埋深或开挖深度、地形地貌、地质构造运动史、主要构造线、钻孔中的岩心饼化和开挖过程中出现的岩爆等特殊地质现象，按本标准附录C作出评估。
岩石力学4 Mechanical properties of Rock mass
Rock mass is the total in situ medium containing bedding planes, faults, joints, folds and other structural features. Rock masses are discontinuous and often have heterogeneous and anisotropic engineering properties.
5) Shear zones
Shear zones are bands of material, up to several metres thick, in which local shear failure of the rock has previously taken place. They represent zones of stress relief in an otherwise unaltered rock mass throughout which they may occur irregularly. Fractured surfaces in the shear zone may be slickensided or coated with low-friction materials, produced by the stress relief process or weathering. Like faults, shear zones have low shear strengths but they may be much more difficult to identify visually.
4.1 概述 / Introduction
1) Different between rock material and rock mass Rock differs from most other engineering materials in that it contains fractures of one type or another which render its structure discontinuous. Thus a clear distinction must be made between the rock element or rock material and the rock mass.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、岩体破碎程度分类
裂隙度 切割度
单组结构面
（一）裂隙度K
多组结构面
1.单组节理
设勘测线长度为 ，在
上出现的节理的个数为n，
则
k
n
节理之间的平均间距为
d l 1
nk
10m
实例： k=4/10=0.4/m d=1/k=2.5m
按间距分类
d>180cm 整体结构 d=30~180 块状结构 d<30 破裂结构
第四章 岩体的基本力学性质 4.1 岩体结构面分析
一、结构面：断层、节理、褶皱……统称
完整性很好——连续介质力学方法
岩体 非常破碎——土力学方法
两者之间——裂隙体力学方法
结构面影响
岩体不连续性，各向异43;节理强度
图4－1节理岩体的强度特征与岩石强度的区别 Ⅰ－岩石；Ⅱ－节理化岩体：Ⅲ－节理
（三）岩体破碎程度分类（表4-3）
四、结构面的几何特征
反映节理的外貌—几何要素
1．走向 例如：N30oE
倾向 2．倾斜
倾角
3．连续性
沿走向 沿倾角 （切割度为依据）
4．粗糙度：节理表面粗糙程度
5．起伏度
幅度a
长度
图4－5 节理面的起伏度与粗糙度
A↑和 ↓的节理表面起伏越急峻。
返回
按裂隙度分类
d<6.5 极破裂结构
K=0~1/m
疏节理
K=1~10/m 密节理
K=10~100/m 很密节理
K=100~1000/m 糜棱节理
2.多组节理 K
K1 K 2
1 m1
1 m2
cos1
d1
cos 2
d2
K n cos i
i 1
di
图4－3两组节理的裂隙度计算图
（二）切割度 xe
节理并非在岩体内全部贯通，用“切割度”来
描述节理贯通度，在岩体中取一平直断面，总
截面积为A，其中被节理面切割的面积为a；则
切割度为
Xe
a A
多处不连续切割叠加：
n
a ai
i
实例
表4-2 按切割度分类 切割度与裂隙度的关系
Xr XeK 式中： X r －岩体体积内部被某组节理切割
的程度，单位m2/m3.
二、结构面的分类
按照工程的要求分类
细小结构面 延长 ≤1m
1．绝对分类
中等结构面 巨大结构面
≤1～10m ≥10m
2．相对分类——相对工程而言的分类见表4-1。
破坏面
3．按力学观点分类 破坏带 行两者之间
充填
非充填 见表4－2
表4－1结构面的相对分类
羽毛状 单节理 节理组 节理群 节理 破碎带 无 充 填 有 充 填 充有 填粘 物性