岩石结构面的10个方面研究内容
第3章岩石结构面、力学性质岩体力学
岩石力学
3.3.1.2 结构面的连续性 结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性，常用
迹长、线连续性系数和面连续性系数表示。 （1）迹长 结构面与勘测面交线的长度，称为迹长。 国际岩石力学学会(ISRM，1978年) 制订的分级标准(见
3.2.2 岩体结构的类型
在《岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）》中，将岩体 结构划分为5大类（见下表）。
岩石力学
岩体结 构
类型 整体状
结构
块状结 构
层状结 构
岩体地质 类型
巨块状 岩浆岩和 变质岩
厚层状 沉积岩， 块状岩浆 岩和变质 岩 多韵律 薄层、中 厚层状沉 积岩，副
结构体 形状
岩石力学
3.1 概述
工程涉及的实际岩体与实验室内测试的岩石试件的力学 性能有着很大的差别，引起这种差别的主要因素有：
（1）岩体的非连续性； （2）岩体的非均质性； （3）岩体的各向异性； （4）岩体的含水性等。 其中最关键的因素是岩体的非连续性。
岩石力学
结构面（亦称弱面）：岩体内存在的各种地质界面，
巨块状
块状 柱状
层状 板状
结构面发育情况
以层面和原生、 构造节理为主， 多呈闭合型，间 距大于1.5m，一 般为1~2组，无 危险结构
有少量贯穿性节 理裂隙，结构面 间距0.7~1.5m， 一般为2~3组， 有少量分离体
有层理、片理、 节理，常有层间 错动
岩土工程特 征
岩体稳定， 可视为均质 弹性各项同 性体
岩石力学
当试件沿结构面发生剪切破坏时，作用在结构面上的应力有：
T A
P cos
第讲-岩体结构与结构面性质
§2-2 岩体结构面的几何与力学性质
一、结构面的几何性质
1、产状
结构面产状三要素：走向、倾向、倾角； 与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。
2、分布密度
结构面的分步密度反映结构面发育的密集程度，以裂隙度和切 割度表示。 ①裂隙度K ：沿取样线方向单位长度上的结构面数量。 设取样线长度为L,单位m,该长度内出现的结构面数量n，沿取 样线方向结构面平均间距为d′，则
延伸十米~数十米，无破碎 带，面内不含泥，仅在一个 地质年代的地层中分布
延展数厘米~数米，未错动，有 的呈弱结合状态，统计结构面
微米~毫米，细小或隐微裂 面，统计结构面
区域性深大断裂
影响区域稳定性；如通过 工程区，形成岩体力学作 用边界
大中型断层、不整合 面、层间错动带、软 弱夹层等
小断层、软弱夹层、 层间错动带等
（2）力学成因类型
剪性结构面是剪应力 形成的，破裂面两侧岩 体产生相对滑移，如逆 断层、平移断层以及多 数正断层等。
张性结构面是由拉应力形成 的，如粘土岩失水收缩节理、 岩浆岩中的冷凝节理等。
逆断层 正断层
平移断层
2、分级
级序
分级依据
地质类型
对岩体稳定影响
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级
延伸数公里以上（最长达上 千公里），破碎带宽度数米 ~数十米 延伸数百米~数公里，破碎 带宽度几厘米~几米
1、法向变形与法向刚度
（1）法向变形特征 ①曲线形状，先凹，后陡；归结为接触 微凸体的弹性变形、压碎、间接拉裂隙 产生、新的接触点和面的增加。 ②初始阶段，结构面变形为主， 当σn=σc / 3时结构面变形基本完成 ③最大闭合量小于张开度。 ④卸除荷载后，有明显的迟滞和非弹性 效应。
《岩石力学》复习资料
《岩石力学》复习资料1.1 简述岩石与岩体的区别与联系。
答:岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体,力学性质可在实验室测得；岩体是指由背诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面切割的岩块组成的集合体，力学性质一般在野外现场进行测定，因此更接近岩体的实际情况，反映岩体的实际强度。
1.2 岩体的力学特征是什么？答：（1)不连续性：岩体受结构面的隔断,多为不连续介质，但岩块本身可作为连续介质看待；（2)各向异性：结构面有优先排列位向的趋势,随着受力岩体的结构趋向不同力学性质也各异；(3）不均匀性：结构面的方向、分布、密度及岩块的大小、形状和镶嵌状况等在各部位都很不一致，造成岩体的不均匀性；（4)岩块单元的可移动性：岩体的变形破坏往往取决于组成岩体的岩石块单元体的移动,这与岩石块本身的变形破坏共同组成岩体的变形破坏；（5）力学性质受赋存条件的影响：在一定的地质环境中，岩体赋存有不同于自重应力场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形迹等。
1.3 岩石可分为哪三大类?它们各自的基本特点是什么?答：（1）岩浆岩：由岩浆冷凝形成的岩石，强度高、均匀性好；（2）沉积岩：由母岩在地表经风化剥蚀后产生，后经搬运、沉积和结硬成岩作用而形成的岩石,具有层理构造，强度不稳定，且具有各向异性；（3）变质岩：由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石.力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。
1.4 简述岩体力学的研究任务与研究内容。
研究任务：①建模与参数辨别;②确定试验方法、仪器与信息处理；③现场测试；④实际应用；研究内容：①岩石与岩体的物理力学性质(岩石的物质组成和结构特征，岩石的物理、水理性质，岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征,结构面的变性特征和强度参数的确定等）;②岩石和岩体的本构关系(岩块的本构关系，岩体结构面分类和典型结构面本构关系,岩体的本构关系）；③工程岩体的应力、变形和强度理论（岩体初始应力测量及分布规律，岩体中应力、应变和位移计算，岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价）：④岩石(岩块）室内实验（室内实验是岩石力学研究的基本手段）;⑤岩体测试和工程稳定监测（岩体原位力学实验原理和方法，岩体结构面分布规律的统计测试,岩体的应力、应变、位移检测方法及测试数据的分析利用,工程稳定准则和安全预测理论与方法)。
确定岩石结构面产状方法的研究
确定岩石结构面产状方法的研究作者：石思来源：《商情》2013年第44期阐述了确定岩石结构面产状的重要性；指出了确定岩石结构面产状的分类方法：钻探取芯测斜法、机械标记法、古地磁法和图像法。
简要介绍了四种方法，分析了它们的特点、适用条件，有利于合理选用确定岩石结构面产状的方法。
岩石结构面产状研究1确定岩石结构面产状的意义在固体矿产勘查，石油、天然气、地热和可溶性矿产的勘探与开发方面，要求确定岩石结构面产状。
结构面产状数据对正确认识地质构造，查明矿体形态与延伸情况，弄清矿体和围岩的空间关系，准确计算矿产储量，指导勘探工程和开采坑道布置等有重大意义。
结构面产状对研究石油、天然气、地热水的分布、储聚、迁移和开采有重大价值，另外还是确定油田开发水平定向井、可溶性矿产水力开采溶腔对接孔方向的依据。
在水电工程地质勘察中，为了确保高坝安全，合理设计水工建筑物，防止水库渗漏，有效治理库岸滑坡等地质灾害，要求查明地下岩层层面和构造面的产状，特别是裂隙、节理、断层等断裂面以及软弱夹层的产状，另外还要求了解坝区和库区的地应力场特征，地应力分布规律，主应力的方向和大小。
因此，确定岩石结构面产状，是一项重要的而又经常性的工作。
通过收集、整理和分析研究确定岩石结构面产状方法，在地表无露头或露头不清楚的地区，确定岩石结构面产状的方法可分为钻探取芯测斜法、机械标记法、古地磁法和图像法。
2钻探取芯测斜法取芯测斜法是采用常规钻探方法，获得岩芯及测斜资料，确定岩石结构面产状。
由于是常规方法钻探及测斜，钻具和钻进工艺不需要变化，故成本低。
该方法分为平面计算方法和空间计算方法。
平面计算方法即要打三个孔，利用相近的三个钻孔穿过同一层面或断裂面的测斜数据，确定三点坐标值，计算出层面或断裂面产状要素。
本项目完成了此法的编程计算。
该法要求岩石标志面明显，适用于确定岩石分层层面、断层层面、软弱夹层层面的产状。
平面计算方法是假定层面或断裂面为平面的，因此它不可能反映钻孔之间层面或断裂面产状的变化；当标志层不明显时往往难以判断三个钻孔穿过的同一层面，此时会产生一些误差。
岩石力学特性研究 – 试验和模型分析
•
•
1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地
利学派（Muller和Stini）。
同年，国际大坝会议设立了岩石力学分会。
1956年，美国召开了第一次岩石力学讨论会。
1957年，第一本《岩石力学》专著出版（J.Talobre,法国）。
1959年，法国马尔帕塞坝溃决，引起岩体力学工作者的关注和研究。
•稳定性计算与评价
围岩
有压隧洞
岩基
岩坡
13
岩
石
力
学
二、研究内容与研究方法
1.研究内容
❖ 以边坡为例
14
工
程
地
质
研
究
方
法
（地层、岩性、结构面
岩块、结构面力 应力条件（建筑物
学性质（室内试验： 作用力、天然应力、
特征及分布、地下水等）
求变形、强度参数）
边坡岩体地质特征
地质模型建立
综合
评价
法
岩体力学性质，力学参数
四个特征：
具有一定工程地质岩组
以不连续为特征的岩体结构
赋存于一定的地质物理环境
（地应力、地下水、地温）
作为工程作用对象的地质体
3
一、岩石和其物理性质
四个特性(DIANE)：
Discontinuous
Inhomogeneous
Anisotropic
Non-elastic
基本物理指标
1. 容重和密度
容重：岩石单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力。可分为：干容重、湿容重
和饱和容重。一般未说明含水状态时是指湿容重。
W
V
▪ 岩石的容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水的多少；
岩石力学复习资料
9． 结构面的剪切变形、法向变形与结构面的哪些因素有关？答：结构面的剪切变形、法向变形与岩石强度、结构面粗糙性和法向力有关。
10.结构面力学性质的尺寸效应体现在哪几个方面？答：结构面试块长度增加，平均峰值摩擦角降低，试块面积增加，剪切应力呈现出减小趋势。
此外，还体现在以下几个方面：（1）随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大；（2）试块尺寸增加， 剪切破坏形式由脆性破坏向延伸破坏转化；（3）尺寸增加，峰值剪胀角减小，结构面粗糙度减小，尺寸效应也减小。
12.具有单结构面的岩体其强度如何确定？答：具有单结构面的岩体强度为结构面强度与岩体强度二者之间的最低值。
结构面强度为：σ1 = σ3+2 ⋅ (C j +σ3⋅tg φj )(1 -tg φj ctg β ) ⋅ sin 2β岩体强度为：σ=1 + sin φσ +2 ⋅C ⋅ cos φ 1- sinφ3 1 - sin φ118.岩体质量分类有和意义？答：为了在工程设计与施工中能区分岩体质量的好坏和表现在稳定性上的差别，需要对岩体做出合理分类，作为选择工程结构参数、科学管理生产以及评价经济效益的依据之一，也是岩石力学与工程应用方面的基础性工作。
19.CSIR 分类法和Q 分类法各考虑的是岩体的哪些因素？答: 岩体地质力学分类是由岩体强度、RQD 值、节理间距、单位长度的节理条数及地下水５种指标分别记分，然后累加各项指标的记分，得出该岩体的总分来评价该岩体的质量。
CSIR=A+B+C+D+E＋FA——岩体强度（最高15分）；B——RQD 值（最高分20分）；C——节理间距（最高分20 分）D——单位长度的节理条数（最高分30 分）E——地下水条件（最高分15 分）。
F——节理方向修正分（最低－60，见表2-17b）巴顿岩体质量（Q）分类由Barton 等人提出的分类方法：Q ＝RQD⋅J r⋅Jw J n J aSRF考虑因素: RQD——岩石质量指标；J n——节理组数；J r——节理粗糙系数；J a——节理蚀变系数；J w——节理水折减系数；SRF——应力折减系数。
岩体结构及其完整性
散体结构
岩性：复杂，呈松散状态； 结构面发育情况：有的为块夹泥，有的泥夹块； 结构面强度：岩体的tanφ<0.2； 水的影响：地下水作用强烈，可引起泥化、软化、崩解、膨胀，甚至化学
反应；
工程特性：
此类岩体具有明显的塑性或流变特征，变形破坏严重，持续时间长，应予 以特别关注。
2.2 结构面的表观
引子：结构面的形态有闭合度、粗糙度、贯通性等，统称为结构面的表
断层较大
延展数百米至数公里， 1. 形成块裂体边界；
II级 破碎带宽度比较窄，几 2. 控制岩体变形和破坏方式；
厘米至数米
3. 构成次级地应力场边界
属于软弱结构面
小断层，层间错 动面
III级
延展十几米至几十米， 1. 参与块裂岩体切割；
无破碎带，面内不夹泥， 2. 划分II级岩体结构类型的重要依据；
结合性
定义：是岩体结构面形态、坚固程度的综合表现，取决于结构面的闭合
度、粗糙度、贯通性、充填物的性质和厚度等因素。
分类：
若结构面闭合、干净且无充填物，结构面粗糙，结构体之间刚性接触， 则结合性好，结构面抗剪强度高；相反，结构面贯通性好且多为张开的， 结构面中为岩屑、岩粉、泥质物所充填，则结构面结合性差，抗剪强度 低。
岩性：单一且构造变形轻微的巨厚层沉积岩、变质岩和火成岩体； 结构面发育情况：不发育，延展性差，组数一般不超过2组； 结构面强度：结构面摩擦系数tanφ≥0.6，结构体间结合力强； 完整性：岩体呈完整或基本完整状态，结构面间距dp>1.0m; 水的影响：地下水作用不明显，渗流对岩体特性影响不大； 工程特性：
相同粗糙程度的强度由台阶形到平坦形到平面形依次降低 如：I > IV > VII ，II > V > VIII，III > IX，VI > IX。
岩石结构面粗糙度尺寸效应分析
岩石结构面粗糙度尺寸效应分析陈世江;王创业;王超;郑文翔;郭灵飞【摘要】在实验室内用石膏粉人工制作类岩石试件,剪切后形成结构面,采用数字图像灰度信息表示结构面的粗糙度.将该类岩石结构面按照5种不同划分方案由小尺度到大尺度划分为10个等级(100像素×100像素,200像素×200像素,…,1 000像素×1 000像素).采用变异函数表征结构面粗糙度的方法,即SRv表征法,分别计算各个方案不同尺度下结构面各个方向上的SRv值.结果表明各方案:①在同一方向上,尺度较小时,SRv值较大,随着尺度增大,SRv值逐渐减小,达到一定尺度时,SRv值趋于稳定;不同方向上,SRv收敛尺度不尽相同.②结构面尺寸范围不同,其各向异性特征均有差别.由此,只有充分认识结构面在不同尺度下的各向异性特征,才能准确把握其尺寸效应特征;只有在准确把握其尺寸效应的前提下,才能有效地掌握其各向异性特征.这一认识为准确把握结构面力学性质提供一种新思路.%The artificial rocks specimen are made of gypsum powder in the laboratory and the surface structure is formed after the cutting.Then,the surface roughness of the structure is described by the digital gray images method.Secondly,the surface structure is divided into ten sampling windows according to five different programs with ranges from 100 Pixel× 100 Pixel,200 Pixel×200 Pixel to 1 000 Pixel× 1 000 Pixel.Finally,the values of SRv in all directions of the surface structure under different size are calculated by the SRv characteristics method,that is,the surface roughness is characterized by variogram.The results by each scheme show that (1) in the same direction,the smaller size is,the larger SRv value is.As the size increases,the SRv value decreases and then reaches a stable value.But in differentdirections,the threshold values of SRv are not the same.(2) In addition,the anisotropic characteristics are different among the different scale structural planes.Only by fully understanding the anisotropic characteristics of structure surface under different scales can accurately grasp the characteristics of size effect;Only accurate grasp of the size effect can effectively grasp the anisotropic characteristics.This understanding provides a new way to accurately grasp the mechanical properties of discontinuity.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】6页(P138-143)【关键词】结构面;尺寸效应;各向异性;粗糙度【作者】陈世江;王创业;王超;郑文翔;郭灵飞【作者单位】内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TD313研究[1-5]表明，岩石结构面的剪切力学性质存在尺寸效应特征，而这一特征主要源于结构面的表面几何形态。
岩石结构面剪切强度研究现状及实验的研究
岩石结构面剪切强度研究现状及实验的研究◎符其山陈辉刘诗桐一、岩体构成及其强度影响因素天然存在的岩体经过多次的地质作用，岩体遭受变形和破坏，形成一定的成分和结构。
岩体内部又有着各式各样的地质界面，它包括物质分异面和不连续面，例如：假整合、不整合、褶皱和断层等。
由于它们形成的成因和特性不同，导致其物理性质也有所差异，我们把这些不同的地质界面统称为结构面（弱面）。
有的岩体通过被结构面切割形成岩块，又被称为结构体。
结构体（岩块）是岩体基本组成部分。
岩石就是由结构面和结构体（岩块）共同组成的。
结构面对岩体的力学性质起着非常关键的控制作用，由于结构面影响着岩体的力学性质以及连续性，大自然中各种自然灾害与结构面有关。
例如：山体崩塌、滑坡、岩爆等。
开展结构面的力学性质研究是评价岩体稳定性的重要因素。
山体的滑坡以及岩爆对人们的生产和生活存在这非常重大的影响，而发生诸多事故的影响因素主要为岩体结构面对岩体强度的影响，所以研究岩石结构面的抗剪切强度以及抗拉强度存在着重要的意义。
在工程中，岩体结构面的破坏主要为剪切破坏，而结构面的抗拉强度几乎可以被忽略，故研究岩体结构面的抗剪特性具有重大意义。
而岩石结构面剪切强度的影响因素也有很多，例如：JRC（岩石结构面粗糙度）、JCS（壁面强度）、法向应力以及结构面充填物等影响因素，而其中较为关键的JRC（结构面的粗糙度），其具有许多性质，二、国内外对岩石结构面剪切强度的研究现状早在1966年国外学者Bardon就提出齿状节理直剪实验，1977年又提出JRC 的概念，归纳了十条标准JRC曲线，从而建立了岩石剪切强度与粗糙度之间的关系。
在此模型基础上，B.I ndraratna在不同法向正应力下，对规则结构面岩体进行直剪实验，证明了法向应力与抗剪切强度的关系。
G.G rasselli（2003）为了力求更真实的结构面粗糙度，通过3D扫描、研究采样方向、采样精度、采样尺寸等评价结果的影响，提出了三维岩体结构面粗糙度评价方法。
岩石力学(岩石的性质及分类)
第一章岩石的物理性质及岩石工程分类学习对象岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的各项指标。
学习内容岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的容重、密度比重、孔隙率和孔隙比；含水量、吸水率与饱和系数；渗透系数。
学习目的掌握有关概念，特别是掌握岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的各项指标。
掌握岩石的容重、密度比重、孔隙率和孔隙比；含水量、吸水率与饱和系数；渗透系数等计算。
1.1 岩石及岩石的结构特征1岩石工程岩石力学的研究对象是岩石。
岩石是构成地壳的基本材料，是经过地质作用而天然形成的（一种或多种）矿物集合体。
岩石通常按地质成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种类型，下图为三类岩石的部分岩体。
a、岩浆岩岩浆岩是岩浆冷凝而形成的岩石，绝大多数岩浆岩是由结晶矿物所组成，由于组成它的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定，它们之间的联结是牢固的，因此岩浆岩通常具有较高的力学强度和均质性。
工程中常遇到的岩浆岩有花岗岩、玄武岩等。
b、沉积岩沉积岩是母岩（岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩）经风化剥蚀而产生的物质在地表经搬运沉积和硬结成岩作用而形成的岩石组成。
沉积岩的主要物质成分为颗粒和胶结构。
颗粒包括各种不同形状及大小的岩屑及某些矿物；胶结物常见的成分有钙质、硅质、铁质以及泥质等。
沉积岩的物理力学性质不仅与矿物和岩屑有关，而且也与胶结物性质有关。
沉积岩具有层理构造，这使得它的物理力学性质具有方向性。
工程建设中常见的沉积岩有灰岩、砂岩、页岩等。
c、变质岩变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。
它在矿物成份、结构构造上具有变质过程中产生的特征，也常常残留有原岩的某些特点。
因此，变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关，而且与变质作用的性质及变质程度有关。
工程建设中常见的变质岩类有大理岩、片麻岩、板岩等。
岩石的组成知识点总结
岩石的组成知识点总结岩石的组成结构岩石是由成千上万种矿物组成的，但其中只有极少数的矿物是地球上的主要成分。
地质学家把地球上的所有矿物分成了几十个大类，然后将它们按照其化学成分划分成几个小-—类。
地球上所有的矿物都可以分到某个以上的主要类别。
矿物是一种由固定的化学成分和结晶结构的自然物质。
地球上已知的矿物约有3000多种。
矿物是构成岩石的主要元素，岩石的种类就是由其中的主要矿物种类决定的。
构成岩石的矿物从数量上来说有非常多的种类，比如石英、长石、云母、角闪石、辉石、硬玉、白云石、方铅矿等，这些矿物在地球上广泛存在，并构成了大部分的岩石。
矿物的物理性质和化学性质对于岩石的特点和性质都有重要的影响。
了解矿物的成分和结构，可以帮助我们更好地了解岩石的构成和性质。
岩石的分类岩石的分类主要依据其成分和形成方式来进行区分。
根据岩石的成分，可以将岩石分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。
1. 火成岩火成岩是在地壳深部由岩浆冷却凝固形成的岩石。
根据冷却的速度和环境的不同，火成岩又可分为火山岩和深成岩两大类。
火山岩是在火山喷发时形成的岩石，包括玄武岩、安山岩等；深成岩是在地壳深部的岩浆冷却凝固形成的岩石，包括花岗岩、辉长岩等。
火成岩主要由石英、长石、辉石等矿物组成。
2. 沉积岩沉积岩是由岩屑、生物残骸和化学物质在水体中沉淀形成的岩石。
根据沉积环境和沉积物的性质不同，沉积岩可以进一步分为碎屑岩、生物岩和化学岩三大类。
碎屑岩由岩屑堆积而成，包括砂岩、页岩等；生物岩主要由生物残骸堆积而成，包括石灰岩、煤等；化学岩由水体中的化学物质沉淀形成，包括盐岩、石膏等。
3. 变质岩变质岩是在高温、高压环境下，原有的岩石发生物理化学变质而形成的岩石。
根据变质作用的程度和形成条件的不同，变质岩主要分为片岩、云母片岩、片理岩、变质石英岩等。
变质岩主要由云母、角闪石、石英等矿物组成。
岩石的重要性岩石是地壳的组成部分，是构成地球的基本物质。
对于地质学、地质勘探、矿产勘探以及地质工程等领域都有着非常重要的意义。
岩体结构面的产状三要素
岩体结构面的产状三要素一、引言岩体结构面是指岩石中存在的各种断层、节理、层理等裂隙或平面。
研究岩体结构面的产状三要素是地质学中的基础工作，它包括倾向、倾角和延伸方向。
岩体结构面的产状三要素对于地质灾害评价、工程设计和资源勘探等具有重要意义。
本文将对岩体结构面的产状三要素进行全面详细、完整且深入的介绍。
二、倾向倾向是指岩体结构面在水平方向上与北方向之间的夹角。
通常以度数表示，从0°到360°之间。
其中，0°表示北方向，90°表示东方向，180°表示南方向，270°表示西方向。
在实际测量中，我们可以通过指南针或者仪器测量仪来确定岩体结构面的倾向。
首先，在测点上放置一个基准线，并保持其与地图上的北方向平行。
然后，在测点上观察目标结构面，并记录下其与基准线之间的夹角。
最后，根据观察到的夹角，计算出岩体结构面的倾向。
三、倾角倾角是指岩体结构面与水平面之间的夹角。
通常以度数表示，从0°到90°之间。
其中，0°表示平坦的结构面，90°表示垂直于水平面的结构面。
在实际测量中，我们可以使用倾角仪或者测斜仪来确定岩体结构面的倾角。
首先，在测点上放置一个水平基准线，并将测斜仪固定在目标结构面上。
然后，通过读取测斜仪上的刻度，确定目标结构面与水平线之间的夹角。
最后，根据观察到的夹角，计算出岩体结构面的倾角。
四、延伸方向延伸方向是指岩体结构面在地理空间中延伸的方向。
它可以用一个二维向量来表示，该向量由两个分量组成：东西分量和南北分量。
其中，东西分量表示延伸方向相对于东方向的偏移量；南北分量表示延伸方向相对于北方向的偏移量。
在实际测量中，我们可以使用罗盘或者全站仪来确定岩体结构面的延伸方向。
首先，在测点上放置一个基准线，并保持其与地图上的北方向平行。
然后，在测点上观察目标结构面，并记录下其与基准线之间的夹角。
最后，根据观察到的夹角，计算出岩体结构面的延伸方向。
岩体的结构面名词解释
岩体的结构面名词解释引言岩体是地球表面的岩石体系，由各种不同类型的岩石组成。
岩体结构是指岩石内部或岩石体系中存在的特定特征和形态。
在岩体结构中，结构面是一种重要的地质特征，对了解岩石的形成和演化过程非常关键。
本文将解释岩体的结构面相关名词，以帮助读者更好地理解岩体结构。
节理（Joint）节理是岩石中的裂缝或断裂面，其形成主要是由于岩石受到外力的作用，在应力作用下发生的岩石折断现象。
节理面通常较直且平行，其间隙也较窄。
节理可以垂直或倾斜于岩体的水平面，也可以和其它节理面交叉形成一定的角度。
节理的形成可能是由于构造运动、热胀冷缩、溶蚀和沉积作用等引起的。
剪切节理（Shear joint）剪切节理是一种具有切削性质的节理，常发生在岩体受到剪切应力作用时。
剪切节理的特点是倾角较小，一般小于45°，并且节理面之间的间隙呈蜈蚣状分布，具有明显的切削痕迹。
剪切节理的存在与构造运动密切相关，通过对剪切节理的研究，可以了解构造运动的性质和历史。
层理面（Bedding plane）层理面是沉积岩中最常见的结构面，也是岩石中最具有方向性的结构面之一。
层理面主要是由于沉积物在沉积过程中形成的。
这种结构面通常水平、平行且间隔相等，反映了沉积物沉积的层次性和方向性。
层理面对于岩石和地质调查非常重要，可以帮助我们理解沉积岩的堆积环境和构造演化。
断层（Fault）断层是岩石中发生断裂的地质现象，通常由于地壳板块的运动引起。
断层可以是垂直的，也可以是倾斜的。
垂直断层将岩石分隔开来，形成断层面，这些断层面具有显著的位移。
断层的存在常常会导致地震活动和地壳变形，对地质灾害的研究和预防具有重要意义。
褶皱面（Fold plane）褶皱面是由于岩层受到外力作用而发生弯曲变形时形成的。
褶皱面通常是倾斜的，呈波浪状或弧形分布。
褶皱面的形成与岩石的变形和构造作用密切相关，它们记录了岩石受到的应力和压力。
通过对褶皱面的研究，可以揭示地壳变形的规律和地质历史。
学习岩石结构面心得
学习岩石结构面心得岩体结构面的本质是岩体中发育的特定方向的薄弱面，换句话说，岩体结构面说明这个岩体在力学性质上不是各向同性的。
也就是说，如果对这个岩体做抗剪试验或者抗拉试验，在某个方向上，强度显著的低。
这说明这个岩体在这个方向上存在薄弱面，也就是结构面，也就是说明这个岩体不是各向同性的。
反之，如果对这个岩体做抗剪试验，如果在任何一个方向上，强度没有显著降低，说明这个岩体是不存在薄弱面，也就是结构面的，换言之就是这个岩体是各向同性的。
不存在薄弱面的岩体的边坡稳定性分析，是可以使用和土体一样的力学模型来进行分析，即，边坡的稳定性主要取决于岩体的内聚力和内摩擦角两个参数（当然还有岩体的质量密度和边坡空间形状等等）。
而土体边坡主要取决于土体的内聚力和内摩擦角两个参数。
岩体结构面多发育在层状构造的沉积岩或原岩为沉积岩的变质岩中。
很多人对结构面的这个本质认识不清，包括毕业很多年，工作很多年的人。
为什么很少提土体的结构面？因为土层多数情况下都是各向同性的，你从任何一个方向上去剪他，表现出来的强度基本一致，这说明土层多数是各向同性的。
当然也有例外，比如湿陷性黄土就是各向异性的，所以土层也是有结构面的，只不过这种情况并不多见。
岩体则经常出现结构面，即便是在一小块完整的岩芯里面，也表现出各向异性，这在沉积岩中尤为常见。
这就是比较专业的实验室，在给你做岩石抗剪强度的时候，会问你如何选择剪切方向，野鸡实验室基本不会问你。
再说明一下，岩体的结构面和完整性确实不完全是一回事，破碎岩体不一定存在结构面，反之较完整岩体则不一定不会有结构面（相反在许多案例中，较完整岩体发生沿结构面破坏的案例相当多，而且破坏的后果往往很严重，因为这类岩体中的失稳往往发生很突然。
）为什么呢？如果一个岩体发育很多裂隙，但是这些裂隙的发育方向是无序的，任何方向上都有，没有优势方向，这样，在宏观上，岩体仍然表现出各向同性，但是岩体本身确实会很不完整。
这个时候，可以把岩体当做土体来看待。
岩石力学课本
第一章绪论第一节岩体力学与工程实践岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。
岩体力学的研究对象是各类岩体，而服务对象则涉及到许多领域和学科。
如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂(如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等)以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。
但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。
概括起来，可分为三个方面：①为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。
②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。
③为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。
以上三方面的研究虽各有侧重点，但对岩石及岩体基本物理力学性质的研究却是共同的。
本书主要是以各类建筑工程和采矿工程为服务对象编写的，因此，也可称为工程岩体力学。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。
以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。
然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。
其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。
岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。
岩体结构面分级
岩体结构面分级引言：岩石是地球表面最常见的固体材料之一，它们的结构面是岩石中最基本的构造特征之一。
岩体结构面是指在岩石中形成的具有一定大小和形态的断裂面。
岩体结构面的分级是指对岩体结构面按照一定的标准和规则进行分类和分级。
本文将从不同角度介绍岩体结构面的分级。
一、按照发育程度分级1. 初生结构面：初生结构面是指在岩石形成过程中，与岩石同时形成的结构面。
它们通常是由于岩石内部的应力作用和岩浆的流动而形成的。
初生结构面的发育与岩石的成因有关，不同成因的岩石形成的初生结构面也不同。
2. 次生结构面：次生结构面是指在岩石形成之后，由于外界力学作用或地壳运动等原因而形成的结构面。
次生结构面的发育与岩石的构造环境和运动历史有关。
常见的次生结构面有节理、层理、褶皱等。
3. 再生结构面：再生结构面是指在岩石形成过程中，经历了一次或多次变质作用后形成的结构面。
再生结构面的发育与岩石的变质程度和变质作用的类型有关。
再生结构面的形态和排列方式常常与岩石的变质作用有关。
二、按照形态特征分级1. 平行结构面：平行结构面是指与地层或岩石层理平行的结构面。
它们通常由于岩石中的物理和化学性质的差异而形成。
平行结构面在岩石中的分布较广泛，常常具有一定的规则性。
2. 斜交结构面：斜交结构面是指与地层或岩石层理呈一定角度交叉的结构面。
它们通常由于岩石中的构造应力和地壳运动的影响而形成。
斜交结构面在岩石中的分布较少，通常具有不规则的形态。
3. 随交结构面：随交结构面是指在岩石中两个或多个结构面相互交叉形成的结构面。
它们通常由于岩石中的多次构造运动和变形作用而形成。
随交结构面在岩石中的分布较少，形态复杂多样。
三、按照地质构造分级1. 褶皱结构面：褶皱结构面是指由于地壳运动和构造应力作用而形成的褶皱构造面。
褶皱结构面通常呈弧形或波浪形，具有一定的规则性。
褶皱结构面在岩石中的分布较广泛，常常与岩石的成因和构造环境有关。
2. 断层结构面：断层结构面是指由于地壳运动和构造应力作用而形成的断层面。
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国际岩石力学学会推荐结构面的10个方面研究内容
方位（产状）。
间距
相邻结构面的垂直距离，通常指一个节理组的平均或常见的间距。
分为极窄的﹤20mm；很窄的20～60mm；窄的60～200mm；中等的200～600mm；宽的600～2000mm；很宽的2000～6000mm；极宽的﹥6000mm。
线裂隙率（Ks）（乘/m）
面裂隙率（Ka）
Ka=各裂隙面积（长×宽度）之和/所测量的岩体面积×100﹪
体积裂隙率（Kv）
Kv＝各裂隙体积（长×宽度×厚度）之和/所测量的岩体体积×100﹪
3．延续性
分为延续性很差的﹤m；差的1~3m；中等的3～10m；好的10～30m；很好的﹥30m。
4．粗糙度
用起伏度与起伏差表征。
初步的可用三类九型。
详细的要求：起伏度用起伏角i表示，波状的用波峰与波谷之间的距离表示起伏差h（cm）。
5．侧壁强度
6．张开度
7．充填物
典型的充填物有：砂、粉土、粘土、角砾、断层泥、糜棱岩、方解石、石英、石膏等。
8．渗流
9．节理组数
10．体积大小
（1）巨块状；（2）块状；（3）不规则状；（4）板状；（5）柱状；（6）碎裂状
体积裂隙数Jv=1/S1+1/S2+1/S3+……1/SN
ROD=115-3.3Jv。