岩体的工程性质及稳定性评价
岩土工程稳定性评价
第7章 岩土工程稳定性评价教学提示：通过本章的学习，要求学生在了解地基、基坑以及围岩稳定性评价的基本内容的基础上，能将工程地质学的基本知识点与工程实践紧密结合，理解岩土工程稳定性评价的重要意义。
教学要求：岩土工程在施工过程中必然受到自然和人为等不确定性因素的影响，使得系统的稳定性的分析成为更加复杂的工作。
学习本节内容时，要求能理论联系实际，对地基、基坑及围岩的稳定性进行系统的理解，重点是评价的目标及主体内容，以便更好地确保建设工程在施工和运行过程中稳定性，确保工程的安全、高效。
对任何地表建筑物而言，其地下工程部分均属于隐蔽建筑，它的勘察、设计和施工质量直接关系到整个建筑物的安危。
实践证明各种事故，均与地基基础有关，一旦发生问题，补救起来也非常困难。
岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素，以及地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需要时，路基边坡的稳定性分析就显得十分重要。
7.1 地基稳定性评价处理由于地面空间逐渐减少，在一些薄弱地段兴建工程的情况越来越多。
地层一般进入稳定变形期之后，有些建筑物不采取任何抗变形措施均可施工；但有时由于受特殊地质因素影响，地基未能达到长期稳定，将会给工程留下隐患；或者某些拟建的重要建筑物对地表稳定性要求很高，此时就应该考虑地表进入稳定期后对残余变形的影响。
地基是直接支承建(构)筑物重量的地层有天然地基与人工地基之分。
天然地基是未经加固的地基，基础直接砌置其上；人工地基是经人工加固处理后的地基，若基础埋置深度小于5 m时称为浅基，基础埋置深度等于或大于5 m时称为深基。
基础指的是建(构)筑物在地下直接与地基相接触的部分。
图7.1给出了地基与基础的示意图。
地基稳定性研究是各种建筑物与构筑物岩土工程勘察与设计中的最主要任务。
地基稳定性包括地基强度和变形两部分。
若建筑物荷载超过地基强度、地基的变形量过大，则会使建筑物出现裂隙、倾斜甚至发生破坏。
为了保证建筑物的安全稳定、经济合理和正常使用，必须研究与评价地基的稳定性，提出合理的地基承载力和变形量，使地基稳定性同时满足强度和变形两方面的要求。
岩体结构及其稳定性分析
划分岩体结构的目的：定性评价 岩体稳定性。
岩体结构类型及其特征表 7-7
完整状态
地下水
结构类型
1 块状结构
结 构 面 间 完整性系数 距（cm）
50~100 0.35~0.75
作用特征
甚微
2 镶嵌结构 ＜50 ＜0.35
含、导水不ຫໍສະໝຸດ 明显3 碎裂结构 ＜50 ＜0.35
显著,软、泥
化，渗流
4 层状结构 30~50 薄 0.30~0.60 薄 软 、 泥 化 显 层＜30 层＜0.40 著
②片岩软弱夹层——薄层云母 片岩、绿泥石片岩等，片理发育、 岩性软弱、矿物易风化。
对边坡、地下工程稳定造成影响。
⑷构造结构面——构造作用形成， 规模大，对岩体稳定性影响很大。
包括： 1 节理 2 断层 产状受构造应力场控制。 3 层间错动面——与岩层一致，
破碎，含泥质。 ⑸次生结构面——岩体受卸荷、风 化、地下水等次生作用形成。次生结 构面易造成边坡岩体破坏。 次生结构面包括：
③原生夹层。 其中①、②两种软弱夹层通常含 泥质物质，松散。形成良好的地下水 通道，夹层的水稳定性差，易软化、 泥化，强度和稳定性差。
⑵火成结构面——在岩浆活动中 形成，包括：
①侵入接触面——与围岩胶结 不良，有变质物质。
②冷凝裂隙——张性裂隙面，粗 糙。
⑶变质结构面——变质作用形成。 包括：
1 片理——沿片理面片状矿物 富集，岩体强度↓
1 赤平极射投影的实质。 2 物体的几何要素（点、线、
面）的投影。 3 结构面走向、倾斜、倾角的
投影表示。 4 赤平极射投影的作图方法。 5 判断岩体结构的稳定性。 ⑶评价岩体稳定性。
4 泥化夹层——地下水作用，使 原软弱夹层（粘土岩、泥灰岩、 页岩等）泥化，产状与岩层一 致。
岩体的工程性质及稳定性评价
岩体与岩石(庐山二叠泉的岩体)
节理就是裂隙，断裂是一 个大的概念，基本类型包 括了节理（裂隙）、断层， 还有劈理。
节理：是岩石中的裂隙，是没有明显位移的裂隙。也是地壳上 部岩石发育最广的一种构造
节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见 的裂缝，或称岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现的裂隙.还 有一种说法:几乎在所以岩石中都可以看到有规律的，纵横交错 的裂隙，他的专门术语就叫节理.节理即断裂岩块沿着破裂面没 有发生或没有明显发生位移的断裂构造. 裂隙应该包括的东西更多，在地学上有构造裂隙，而节理裂隙
Ⅴ级 又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩 块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。
三、 产状
走向、倾向、倾角 结构面与最大主应力
间的关系控制着岩体 的破坏机理与强度。
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强 度与结构面倾角间的关系为：
1
3
2(C j 3tg j ) (1 tg j ctg ) sin 2
断裂:地质学马丁尼兹说:“当地壳移动，板块相互撞击时会断裂， 导致其他地区的压力逐渐增加，最终引发地震。”断裂是大的， 深的断层.
（一）结构面
1、结构面的类型
(1)原生结构面 (2)构造结构面 (3)次生结构面
岩体与岩石
近100年来坝体因对岩体软弱面稳定性认
识不足而失事者达45%以上。
法国60m高的坝体， 1959年因左坝肩片麻岩 中的绢云母页岩软弱层滑动而失稳。
只是构造裂隙的一种. 断层是地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面
有明显相对移动的构造称断层。 断层是构造运动中广泛发育的构
造形态。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上 千千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。还有一种解释:断 层是地质学概念，是指因地壳的变动，引起地层发生断裂并沿断 裂面发生水平、垂直或倾斜方向的相对位移现象。
岩土工程勘察中应进行分析-评价的内容
岩土工程勘察中应进行分析\评价的内容摘要：工程岩土体的物理力学性质及其稳定性，会直接影响建(构)筑物的安全、稳定和正常使用，因此，在建筑物设计和施工前，必须对建筑场地进行岩土工程勘察，查明建筑场地的工程地质条件，分析和论证有关的岩土工程问题，对场地的稳定性、适宜性做出正确评价。
关键词：稳定性、分析、评价世界上任何建(构)筑物都是修建在地表或地表下一定深度范围的岩土体中，作为建筑结构、建筑材料和建筑环境的工程岩土体的物理力学性质及其稳定性，会直接影响建(构)筑物的安全、稳定和正常使用。
因此，在建筑物设计和施工前，必须对建筑场地进行岩土工程勘察，查明建筑场地的工程地质条件，分析和论证有关的岩土工程问题，对场地的稳定性、适宜性做出正确评价，为岩土体的整治、改造和工程的设汁、施工提供详细、具体、可靠的地质资料。
工程建设场地和地基稳定性的评价主要内容如下：一、场地稳定性评价一般从以下几个方面加以论述：（一）场地所处的地质构造部位,有无活动断层通过,附近有无发震断层。
（二）地震基本烈度,地震动峰值加速度。
（三）场地所在地貌部位,地形平缓程度,是否临江河湖海,或临近陡崖深谷。
（四）场地及其附近有无不良地质现象,其发展趋势如何。
（五）地层产状,节理裂隙产状,地基土中有无软弱层或可液化砂土。
二、岩土工程勘察中水文地质评价内容岩土工程勘察中水文地质调查的主要内容包括地下水位埋深、地下水的类型和腐蚀性、补给排泄条件、主要含水层以及渗透性能、地表水与地下水的水利联系、近五年的地下水位变化情况与主要影响因素、工程区域的气象资料等。
在地基基础、地下结构施工中，应考虑地下水对主体结构的上浮作用；验算边坡稳定性时，考虑地下水及其动水压力对边坡稳定性的影响；在地下水位上升时要考虑岩土的回弹和附加浮托力；在地下水水位下降时要考虑可能的地面沉降以及引起的其它工程地质灾害。
三、地基均匀性的评价（一）地基均匀性的评价范围对天然地基的均匀性评价时应首先确定其评价的平面范围和深度范围，天然地基的均匀性评价平面范围多以建筑物水平投影面积范围为标准，也即通常以建筑物角点包络线所占的面积为评价范围；但地基均匀性的评价深度范围应掌握以下几条原则：1、地基主要受力层情况：对于条形基础为基底下3b(b为基础底面宽度)，对于独立基础为基底下1．5b，且评价深度均不小于5m； 2、在压缩层深度范围：对于天然地基浅基础，独立基础或条形基础其压缩层深度按变形比法确定其评价深度；3、对于桩基础按等效实体深基础的底面积按应力比确定评价深度。
隧道围岩的稳定性分析与评价
隧道围岩的稳定性分析与评价隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道的稳定性对于交通运输的安全性和效率起着至关重要的作用。
因此，对隧道围岩的稳定性进行分析与评价显得至关重要。
本文将从不同的角度对隧道围岩的稳定性进行探讨。
首先，我们需要了解隧道围岩的特点。
隧道围岩是指隧道开挖时所遇到的周围岩石或土层，其特点主要包括力学性质和岩层结构。
力学性质包括岩石的强度、变形特性和破坏模式，而岩层结构则主要涉及岩层的纵向和横向切割裂缝、节理等。
了解这些特点可以为后续的稳定性分析提供基础。
其次，隧道围岩的稳定性分析可采用多种方法。
其中一种常用的方法是数值模拟，通过使用计算机程序模拟隧道开挖过程中的围岩响应，进而评估其稳定性。
这种方法可以考虑多种因素，如地下水位、地应力分布、围岩强度等，从而较为准确地预测隧道的稳定性。
另外，实验模型也是评价隧道围岩稳定性的重要手段。
通过在实验室中制作隧道围岩模型，并施加不同的荷载，可以观察和测量模型的变形和破坏情况，从而获得对真实工程的参考和指导。
接下来，我们需要关注隧道围岩稳定性评价的指标。
常用的评价指标包括围岩的变形和破坏程度、岩体的开挖后裂隙扩展情况以及周围环境对隧道围岩稳定性的影响等。
这些指标可以通过观测和记录岩体的位移、应力、应变、岩石裂隙的发育情况以及地下水位的变化等来评价。
此外，也可以通过进行各种力学实验获得更准确的参数值，从而提高评价的可靠性和准确性。
最后，我们需要考虑隧道围岩的稳定性评价的应用。
首先，对于已经建成的隧道，在设备和材料条件允许的情况下，可以通过监测围岩的稳定性指标，及时发现问题并采取措施进行修复和加固，以确保隧道的安全使用。
其次，对于正在建设中的隧道，稳定性评价可以帮助设计者选择合适的支护措施和参数，并为施工过程中的安全措施提供依据。
最后，对于规划中的隧道项目，稳定性评价可以帮助决策者选择合适的线路，避免潜在的围岩稳定性问题。
综上所述，隧道围岩的稳定性分析与评价对于交通运输的安全和效率至关重要。
工程岩体试验方法标准
工程岩体试验方法标准工程岩体试验方法标准是指在工程岩体勘察、设计和施工过程中，为了获取准确的岩体力学参数和岩体工程性质，以及评价岩体的稳定性和承载能力，所制定的一系列规范的试验方法和标准。
这些标准的制定和实施，对于保障工程建设的安全和可靠性具有重要意义。
一、岩体勘察。
在进行工程岩体试验前，首先需要进行岩体的勘察工作。
岩体的勘察内容包括岩石的种类、岩体的结构、岩体的变形特征、岩体的强度参数等。
常用的岩体勘察方法包括现场观测、岩芯取样、地质雷达探测等。
通过岩体勘察，可以为后续的试验工作提供必要的数据支撑。
二、岩石力学参数试验。
岩石的力学参数是评价岩体工程性质的重要依据。
常用的岩石力学参数试验包括抗压强度试验、抗拉强度试验、剪切强度试验等。
这些试验方法可以通过岩石试样的实验数据，来确定岩石的力学参数，如弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、剪切强度等。
这些参数对于岩体的稳定性评价和工程设计具有重要的指导作用。
三、岩体变形特性试验。
岩体的变形特性是评价岩体稳定性和变形特征的重要依据。
常用的岩体变形特性试验包括岩石压缩试验、岩石拉伸试验、岩石弯曲试验等。
通过这些试验可以获取岩体的变形模量、抗拉强度、抗压强度等参数，从而对岩体的变形特性有所了解。
四、岩体稳定性评价。
岩体的稳定性评价是工程岩体试验的重要内容之一。
通过对岩体的力学参数、变形特性等试验数据的分析，可以对岩体的稳定性进行评价。
在评价岩体稳定性时，需要考虑岩体的地质构造、岩层倾角、岩体裂隙等因素，综合分析岩体的稳定性。
五、岩体承载能力试验。
岩体的承载能力是评价岩体工程性质的重要指标之一。
常用的岩体承载能力试验包括岩石轴向抗压试验、岩石轴向抗拉试验等。
通过这些试验可以获取岩体的承载能力参数，为工程设计提供重要的参考依据。
六、结论。
工程岩体试验方法标准的制定和实施，对于保障工程建设的安全和可靠性具有重要的意义。
通过对岩体的勘察、力学参数试验、变形特性试验、稳定性评价和承载能力试验等工作的实施，可以为工程设计和施工提供重要的数据支撑，保证工程岩体的安全可靠性。
水利水电物探规程岩体质量判别标准
水利水电物探规程岩体质量判别标准
水利水电物探规程是指在水利水电工程中进行物探工作时所需遵循的规范和标准。
岩体质量判别标准则是指在进行岩体工程评价时，根据岩体的各项物理力学性质以及工程要求，对岩体质量进行判别和评定的标准。
首先，岩体质量的判别标准通常包括岩石的强度、稳定性、均质性、裂隙密度、裂隙发育程度等方面的指标。
强度是指岩石抵抗破坏的能力，通常通过岩石的抗压强度、抗拉强度等来评定。
稳定性则是指岩体在外力作用下的稳定性能，包括岩体的滑动稳定性、倾倒稳定性等。
均质性是指岩体内部的均匀程度，裂隙密度和裂隙发育程度则是评定岩体内部裂隙情况的重要指标。
其次，岩体质量的判别标准还应该考虑工程要求，例如在水利水电工程中，岩体的质量将直接影响工程的安全性和稳定性，因此在判别标准中需要考虑工程的具体要求，比如岩体的承载能力、渗透性等。
此外，不同的岩体工程可能会有不同的判别标准，比如在水电工程中，对于岩体的判别标准可能会更加注重岩体的稳定性和渗透
性，而在其他工程领域可能会有其他重点。
总的来说，岩体质量判别标准是根据岩体的物理力学性质和工程要求，综合考虑岩体的强度、稳定性、均质性、裂隙密度、裂隙发育程度等方面的指标，来评定岩体的质量和适用性。
这些标准对于水利水电工程中的物探工作具有重要的指导意义，能够保障工程的安全和稳定。
岩土工程稳定性分析
岩土工程稳定性分析
岩土工程是土壤和岩石力学的应用学科，其主要任务是对土体和岩体的力学性质进行研究，并利用这些性质设计、施工和维护工程结构。
岩土工程稳定性分析是指对地下土体和岩石体的稳定性进行研究、分析和判断，以保证工程的安全和可靠性。
岩土工程稳定性分析与工程安全密切相关，任何一个土木工程的建设都必须经过稳定性分析。
一般而言，岩土工程稳定性分析的步骤如下：
第一步：确定岩土工程物理性质。
这一步是分析过程的基础，需要确定土壤和岩石实际的力学性质，包括密度、粘聚力、内聚力、摩擦系数、抗剪强度等等。
第二步：确定外力作用。
外力作用要分析地下水的水位变化、工程荷载、地震、气象等可变因素的影响。
第三步：选择稳定性分析方法。
在确定了岩土工程物理性质和外力作用后，需要选择合适的稳定性分析方法，常用的有直接力学法、解析法和数值方法。
第四步：分析计算。
在选择了适合的分析方法后，就可以进行计算和分析，得出形成稳定性的主要措施。
第五步：确定稳定性方案。
在进行了计算和分析后，根据实际
情况选择合适的稳定性方案。
岩土工程稳定性分析是一项十分复杂的工程，涉及数学、力学、地质学和工程实践等方面的知识与技能。
为了在岩土工程建设中
确保安全，岩土工程稳定性分析应该得到足够的重视。
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一、岩体概述
1、岩体（rockmass）:
与工程活动有关的那部分地 质体，地壳的一部分。
岩体的范围：
取决于工程的形状、位置、 工程类型、工程规模等。
一、岩体概述
2、岩体分类
按岩体对工程作用特征可分为三大类： 地基岩体:房屋、桥梁、路基等下岩体； 边坡岩体:人工开挖暴露出来的斜坡岩体； 周围岩体:隧道等地下工程周围的岩体。
(一)地质成因类型
1.
岩体在成岩过程中形成的结构面。
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。
岩浆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。
变质结构面在变质过程中形成，分为残留结构面和重结晶
的平整光滑程度。 结构面壁的粗糙程度对
抗剪强度有利。
2、结构面的特征 (4)粗糙度： 大规模的粗糙度：
也称起伏度
ｉ
起伏度： 用起伏坡面与结构面平 均平面夹角i表示。
2、结构面的特征
(4)粗糙度：
对
中等规模粗糙度——分三种 结
台阶形
构
波浪形
面 抗
平面形
剪
小规模的粗糙度——分三种 强
粗糙的
过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和 长度，厚度相对较小的地质界面或带。 岩块（Rock block 或 Rock）指不含显著结构面 的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。 岩体（Rockmass）是指地质历史过程中形成的， 由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并 赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境 中的地质体。
由于风化及蚀变作用，岩块表 面即结构面壁的强度会低于岩 块内部新鲜岩石的强度。
2、结构面的特征
(6)裂缝开度
张开结构面相邻岩壁间的垂直 距离。
只是构造裂隙的一种. 断层是地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面
有明显相对移动的构造称断层。 断层是构造运动中广泛发育的构
造形态。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上 千千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。还有一种解释:断 层是地质学概念，是指因地壳的变动，引起地层发生断裂并沿断 裂面发生水平、垂直或倾斜方向的相对位移现象。
结构面。
2.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。
3.次生结构面 是岩体形成后在外营力作用下产生的结构面， 包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。
（一）结构面
(1)原生结构面：
岩浆岩冷凝收缩而成的 原生节理面。
沉积中层理面（不整合 面）等物质分界面。
2、结构面的特征
(1)产状： 结构面在空间的分 布状态。
以结构面倾向和倾 角表示。
在很大程度上决定 着单独岩块的形状 及岩体的稳定性。
2、结构面的特征
(2)间距: 同组相邻结构面间的 垂直距离
通常指平均间距或 常见的间距
在很大程度上控制 着单独岩块的尺寸
对岩体的破坏形式 有重要影响
2、结构面的特征
度 影
平坦的
响
光滑的
很
大
标准的粗糙度断面
2、结构面的特征
(4)粗糙度： 结构面抗剪强度:
标准的粗糙度断面
τ=σn tg（φ+i）+C
σn : 结构面上法向应力
C :粘聚力
(结构面上无垂直或很 陡的台阶状起伏时：C=0)
2、结构面的特征
(5)结构面壁强度 结构面相邻岩壁的等效抗
压强度。
它与岩体结构面的抗剪强度、 变形特征有密切关系
变质岩中的片理面。
（一）结构面
(2)构造结构面
节理裂隙 断层
（一）结构面
(3)次生结构面
风化裂隙面 卸荷裂隙面 爆破裂隙面 滑坡裂隙面 溶蚀裂隙面等
（一）结构面
2、结构面的特征 表征结构面地质特征的参数如下：
⑴产状 ⑵间距 ⑶持续性 ⑷粗糙度 ⑸结构面壁强度
⑹裂缝开度 ⑺充填物 ⑻渗透性 ⑼节理组数 ⑽岩块尺寸
一、岩体概述
3、岩体与岩石（比较）
岩体：
是地壳的一部分，有结构体及结构面组成， 即由各种岩石块体组合而成的岩石结构物。
岩石：
指天然的石料，其性质取决于矿物成分、结构和 构造。岩石可以看成是均质、各向同性的材料。
“岩体”概念的出现已成为一个重要的研究课 题，标志该学科发展达到了一个重要阶段。
断裂:地质学马丁尼兹说:“当地壳移动，板块相互撞击时会断裂， 导致其他地区的压力逐渐增加，最终引发地震。”断裂是大的， 深的断层.
（一）结构面
1、结构面的类型
(1)原生结构面 (2)构造结构面 (3)次生结构面
岩体与岩石
近100年来坝体因对岩体软弱面稳定性认
识不足而失事者达45%以上。
法国60m高的坝体， 1959年因左坝肩片麻岩 中的绢云母页岩软弱层滑动而失稳。
(3)持续性:
暴露面上能够见到的结构面迹线的 长度。
区域性断层面持续长度可达数 百～数千米，若贯穿工程区域， 对工程稳定有全局性影响。
结构面持续性对不同工程有不同 作用。
平面状结构面无分叉地延伸 5～10m，对隧道围岩稳定性有 较大影响。
2、结构面的特征
(4)粗糙度： 相对于结构面平均平面
岩体与岩石(庐山二叠泉的岩体)
节理就是裂隙，断裂是一 个大的概念，基本类型包 括了节理（裂隙）、断层， 还有劈理。
节理：是岩石中的裂隙，是没有明显位移的裂隙。也是地壳上 部岩石发育最广的一种构造
节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见 的裂缝，或称岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现的裂隙.还 有一种说法:几乎在所以岩石中都可以看到有规律的，纵横交错 的裂隙，他的专门术语就叫节理.节理即断裂岩块沿着破裂面没 有发生或没有明显发生位移的断裂构造. 裂隙应该包括的东西更多，在地学上有构造裂隙，而节理裂隙
1963年，意大利一水库，2亿m3此岩体下滑 淤满水库，死2600余人，震动了整个岩土工 程与工程地质界。
二、岩体结构概述
岩体：
被各种结构层面、软弱片理面等不连续面切 割成的岩块组：
岩体中的岩块。
§ 2.1 几个基本概念
岩石（Rock）矿物、岩屑的集合体。 结构面（Structural Plane） 指地质历史发展