岩体的力学性质及岩体分类
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岩体力学性质-岩体结构
岩体结构单元排列
精选课件
13
完整结构岩体
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，无显结构面切割；
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；
结构 面
岩体=岩块+结构面 岩块 精选课件
4
3.1 概述
岩体是一种多裂隙介 质，存在各种尺度、规模 不等的结构面。这些结构 面切割的岩体形成多种典型的岩体结构，其两个
极端是裂隙极多的松散碎块，和裂隙较少的整体 结构。在进行矿山工程设计时必须首先确定岩体 结构的类型，然后分别选用适当的力学方法进行 分析。
结构面强度：岩块之间结合力强，一般tanφ＝0.4～0.6；
完整性：结构面间距dp＝0.5～1.0m; 水的影响：地下水作用主要表现为使较坚硬岩石软化；
工程特性：微小压缩变形，可能出现剪切滑移；块体滑移。
稳定性分析时要注意结构面的特性及组合，在深埋或地震危险区条件
下开挖，由于隐型微裂隙存在，可能出现岩爆；有一定自稳能力，可局部 出现不稳定块体，产生超挖，塌方和崩塌现象。
工程特性：整体结构的岩体，其变形、破坏与工程作用有关；
在深埋或高地应力区的坚硬岩层中开挖，引起应力释放，可能导致岩爆， 而且一般沿裂隙端部产生；
工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-1-结构面特征与结构面类型
Baidu Nhomakorabea
1)原生结构面：是岩体在成岩过程中形成的结构面，其特征与 岩体成因密切相关。因此，又可将其分为沉积结构面、岩浆结 构面和变质结构面三类。原生结构面除部分经风化卸荷作用裂 开外，多具有不同程度的连接力和较高的强度。 (1)沉积结构面
沉积岩的层理、层面、沉积间断面及沉积软弱夹层等都属 于沉积结构面。 (2)火成结构面
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。构造结构面，除被胶结者外，绝大部分都是开脱 的。
3)次生结构面：是岩体形成后在外营力作用下形成的 结构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥 化夹层卸荷及人类活动所形成的结构面等。风化裂隙 一般仅限于地表或地表以下数十米的风化带内，常沿 原生结构面和构造结构面叠加发育，使其性质进一步 恶化。
第三章 岩体的工程地质性质
一、岩体结构（面）特征及结构类型划分
岩体结构:是指岩体中结构面与结构体的排列组合特 征。岩体是由结构面和结构体两部分组成的。
结构面：指切割岩体的各种地质界面。 结构体：指被结构面所围限的岩块。 因此，岩体结构应包括两个要素或称结构单元，即结 构面和结构体，也就是说，不同的结构面与结构体以不同 方式排列组合，形成了不同的岩体结构类型。不同结构类 型的的岩体，其物理力学性质、力学效应及其稳定性都是 不同的。 1.结构面的成因类型 根据地质成因的不同，可将结构面分为原生结构面构 造结构面和次生结构面三类。
1)原生结构面：是岩体在成岩过程中形成的结构面，其特征与 岩体成因密切相关。因此，又可将其分为沉积结构面、岩浆结 构面和变质结构面三类。原生结构面除部分经风化卸荷作用裂 开外，多具有不同程度的连接力和较高的强度。 (1)沉积结构面
沉积岩的层理、层面、沉积间断面及沉积软弱夹层等都属 于沉积结构面。 (2)火成结构面
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。构造结构面，除被胶结者外，绝大部分都是开脱 的。
3)次生结构面：是岩体形成后在外营力作用下形成的 结构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥 化夹层卸荷及人类活动所形成的结构面等。风化裂隙 一般仅限于地表或地表以下数十米的风化带内，常沿 原生结构面和构造结构面叠加发育，使其性质进一步 恶化。
第三章 岩体的工程地质性质
一、岩体结构（面）特征及结构类型划分
岩体结构:是指岩体中结构面与结构体的排列组合特 征。岩体是由结构面和结构体两部分组成的。
结构面：指切割岩体的各种地质界面。 结构体：指被结构面所围限的岩块。 因此，岩体结构应包括两个要素或称结构单元，即结 构面和结构体，也就是说，不同的结构面与结构体以不同 方式排列组合，形成了不同的岩体结构类型。不同结构类 型的的岩体，其物理力学性质、力学效应及其稳定性都是 不同的。 1.结构面的成因类型 根据地质成因的不同，可将结构面分为原生结构面构 造结构面和次生结构面三类。
工程地质学第六章岩体的工程地质性质及岩体工程分类
❖2）间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面
的平均距离。
Kd与d互为倒数关系 如果测线水平布置，且与结构面法线的夹角为α，结构面的 倾角为β时:
Kd
L sin
n
cos
sin
结构面与最大主应力的夹角为锐角时，岩体将沿结构面产生滑动破坏 （图a）；当夹角为直角时，表现为切过结构面，产生剪断、岩体破坏 （图b）；当夹角为0时，则表现为平行结构面的劈裂拉张破坏（图c）。
•
a
b
c
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工程地质学概论:第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度， • 线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长
2、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。
• 特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等 。
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工程地质学概论:第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
二、结构面特征及其对岩体力学性质的影响
1、结构面产状
• 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。如图，当
张性断裂不平整，常具次生充填， 呈锯齿状，剪切断裂较平直，具羽 状裂隙，压性断层具多种构造岩， 成带状分布，往往含断层泥、糜棱 岩
的平均距离。
Kd与d互为倒数关系 如果测线水平布置，且与结构面法线的夹角为α，结构面的 倾角为β时:
Kd
L sin
n
cos
sin
结构面与最大主应力的夹角为锐角时，岩体将沿结构面产生滑动破坏 （图a）；当夹角为直角时，表现为切过结构面，产生剪断、岩体破坏 （图b）；当夹角为0时，则表现为平行结构面的劈裂拉张破坏（图c）。
•
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2、结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度， • 线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长
2、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。
• 特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等 。
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二、结构面特征及其对岩体力学性质的影响
1、结构面产状
• 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。如图，当
张性断裂不平整，常具次生充填， 呈锯齿状，剪切断裂较平直，具羽 状裂隙，压性断层具多种构造岩， 成带状分布，往往含断层泥、糜棱 岩
岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质
p－承受板单位面积上的压力(MPa)；
D－承压板直径或边长(cm)；
∆、 ∆ e－相应于p下的岩体总变形和弹性变形
（cm）；
ω－与承压板形状与刚度有关的系数，对圆形 板＝0.785；方形板＝0.886；
μm－岩体的泊松比。
2021/8/17
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2）钻孔变形法
岩体的变形模量（Em）
计算公式：
Em
dp(1m)
（Goodman,1974）
Kn0－结构面的初始刚度
Kn－法向变形刚度
趋势：σn ↑ ，Kn ↑
➢ 当荷载去除时，将引起明显的后滞和非弹
性效应。
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2. 闭合变形量计算：
Goodman方法：
（1）基本假设
①节理无抗拉强度 ② 极限闭合量δmax ＜e（节理的厚度）
（2）状态方程
n 0 A(
n
3. 试验5组以上
计算公式：
PTsin
S
T cos
S
P、T－垂直及横向千斤顶施加的荷载；
2021/8/1S7 －试体受剪截面积。
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（三）岩体三轴强度试验
地下工程的受力状态是三维的，所以三轴力学试验非 常重要。
准三轴（等围压）：实用 性更强。
真三轴：中间主应力在岩体
强度中起着重要作用，在多
造成岩体变形各向异性的两个基本因素： ① 物质成分和物质结构的方向性； ② 节理、结构面和层面的方向性。
工程地质学第六章岩体的工程地质性质及岩体工程分类
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
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工程地质学概论:第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长
度之和(Σa)与测线长度的比值。
❖2）间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面
的平均距离。
Kd与d互为倒数关系 如果测线水平布置，且与结构面法线的夹角为α，结构面的 倾角为β时:
KdLsinncossin Kcd' os
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工程地质学概论:第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
1节理（X型节理、张 节理） 2断层（冲断层、捩断 层、横断层） 3层间错动 4羽状裂隙、劈理
1卸荷裂隙 2风化裂隙 3风化夹层 4泥化夹层 5次生夹泥层
产状
一般与岩层产状 一致，为层间结 构面
岩脉受构造结构 面控制，而原生 节理受岩体接触 面控制
产状与岩层或构 造方向一致
产状与构造线呈 一定关系，层间 错动与岩层一致
对岩体稳定影响很大，在上述许多岩体 破坏过程中，大都有构造结构面的配合 作用。此外常造成边坡及地下工程的塌 方、冒顶
分布上往往呈不连续 状，透镜状，延展性 差，且主要在地表风 化带内发育
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工程地质学概论:第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长
度之和(Σa)与测线长度的比值。
❖2）间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面
的平均距离。
Kd与d互为倒数关系 如果测线水平布置，且与结构面法线的夹角为α，结构面的 倾角为β时:
KdLsinncossin Kcd' os
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工程地质学概论:第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
1节理（X型节理、张 节理） 2断层（冲断层、捩断 层、横断层） 3层间错动 4羽状裂隙、劈理
1卸荷裂隙 2风化裂隙 3风化夹层 4泥化夹层 5次生夹泥层
产状
一般与岩层产状 一致，为层间结 构面
岩脉受构造结构 面控制，而原生 节理受岩体接触 面控制
产状与岩层或构 造方向一致
产状与构造线呈 一定关系，层间 错动与岩层一致
对岩体稳定影响很大，在上述许多岩体 破坏过程中，大都有构造结构面的配合 作用。此外常造成边坡及地下工程的塌 方、冒顶
分布上往往呈不连续 状，透镜状，延展性 差，且主要在地表风 化带内发育
第四章岩体的基本力学性质
影响岩体力学性质的基本因素：结构体（岩石）力学性质、 结构面力学性质、岩体结构力学效应和环境因素特别是水和地应 力的作用。 岩体的赋存环境对岩体的力学性质有重要的影响。其赋存环 境包括地应力、地下水、地温三部分。
地应力对岩体力学性质的影响主要体现在： (1)地应力影响岩体的承载能力； (2)地应力影响岩体的变形和破坏机制； (3)地应力影响岩体中的应力传播的法则。
裂隙度
三、岩体破碎程度分类
（一）裂隙度K
1、单组节理 设勘测线长度为
K n
切割度
实例： k=4/10=0.4/m d=1/k=2.5m
单组结构面
多组结构面
，在
上出现
的节理的个数为n，则 ：
节理之间的平均间距为：
d l 1 n K
10m
按垂直间距分类
d>180cm 整体结构 d=30~180 块状结构 d<30 破裂结构 d<6.5 极破裂结构 K=0~1/m K=1~10/m K=10~100/m 疏节理 密节理 很密节理
规律：
1、轴向应力增大，结构面开
度变小，扩容程度降低； 2、轴向应力增大，峰值抗剪 强度强度随之增大，符合 摩尔库伦准则。
（一）结构面剪切位移曲线的本构方程 1、脆断型 应力应变关系直接用直线表示，简单。 常刚度 变刚度
（一）结构面剪切位移曲线的本构方程 2、软弱型 应力应变关系借用土力学成果
岩体力学03-岩体的力学性质
的危害，影响到区域稳定性，并影响山体稳定性和岩体 稳定性。一般工程应尽量避开，如不能避开，则应进行 研究并采取适当的处理措施。
Ⅱ级结构面：
延伸长而宽度有限的区域性地质界面，如较大的断
层、层间错动、接触破碎带、不整合面、原生软弱 夹层、风化夹层等。
贯穿整个工程岩体，长度一般数百米~数千米，破
Ⅴ级 结构面： 又称微结构面，包括隐节理、微层面、微裂
隙及不发育的片理、劈理等。 规模小，连续性差，常包含在岩块中。 主要影响岩块的物理力学性质。
结构面分级及其特性
级序 I 分级依据 地质类型 力学属性 对岩体稳定性的作用 延伸数十千米，深度 影响区域稳定性，山体稳定， 属于软弱结构面，构 可切穿一个构造层， 主要指区域性深大断 如直接通过工程区，是岩体变 成独立的力学介质单 破碎带宽度在数米至 裂或大断裂 形或破坏的控制体结，形成岩 元 数十米 体力学作用边界 主要包括补正河面、 延伸数百米至数千米，假整合面、原生软弱 控制山体稳定性，与I级结构面 属于软弱结构面，形 破碎带宽度比较窄， 夹层、层见错东带、 可形成大规模的块体破坏，即 成块裂边界 数十厘米至数米 侵入接触带、风化夹 控制岩体变形和破坏方式 层等 延伸数十米至数百米， 破碎带数厘米至，面 控制岩体的稳定性，与I、II级 内不含泥，有的具泥 各类型的断层、原生 多数属于坚硬结构面，结构面组合可形成不同规模的 膜，仅在一个地质时 软弱夹层、层间错动 少数属软弱结构面 块体破坏，划分II类岩体结构 代的地层中分布，有 带等 的重要依据 时仅仅在某一岩性中 分布 划分II类岩体结构的基本依据， 延展数米，未错动， 节理、劈理、片理、 是岩体力学性质、结构效应的 不夹泥，有的呈弱结 层理、卸荷裂隙、风 坚硬结构面 基础。破坏岩体的完整性，与 合状态，统计结构面 化裂隙等 其他结构面形成不同类型的边 坡破坏方式 分布随机，降低岩块强度，是 连续性极差，刚性接 微小结构面，隐微裂 岩块力学性质效应基础。若十 触的细小或隐微裂面， 硬性结构面 隙和线理等 分密集，又因风化，可形成松 统计结构面 散介质 （结构面内夹有软弱物质者属于软弱结构面，无充填物者则属于坚硬结构面）
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。
4岩体的力学性质及工程分类
岩体结构
整体结构 块状结构 层状结构 碎裂结构
散体结构
岩体结构控制论
工程实践表明，岩体的应力传播、变形破坏以 及岩体力学介质属性无不受控于岩体结构。岩体结 构对工程岩体控制作用主要表现在三方面：
岩体的应力传播特征 岩体的变形与破坏特征
工程岩体的稳定性
岩体变形与连续介质变形明显不同，发育于岩体中的 结构面，是抵抗外力的薄弱环节。软弱结构面是岩体变形 破坏的重要控制因素或边界。
结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩 体工程稳定性分析中，结构体的块度决定了岩体 工程围岩的破坏方式，从而决定了支护和加固方 法。在开挖过程中结构体的块度影响施工及临时 支护。
三、结构体的形状
§4-2 岩体的结构
按岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征，可将岩体结构 划分为以下几种基本类型：
0
（5）取决于地下水状态的岩体评分值R5
每米隧道的涌水 节理水压力与最 量（L/min） 大主应力的比值
无
0
总的状态 完全干燥
评分值 15
<10
<0.1
潮湿
10
10～25 25～125
>125
0.1～0.2 0.2～0.5
>0.5
湿
7
有中等压力水， 滴水
4
有严重地下水 问题，流水
0
工程岩体分级标准
工程岩体分级标准
工程岩体分级标准是指根据岩体的力学性质、岩体结构和岩体稳定性等特征，对岩体进行分类和评定的标准。岩体在工程施工中扮演着重要的角色，其稳定性直接关系到工程的安全性和可靠性。因此，对岩体进行科学合理的分级评定，是保障工程施工质量和安全的重要环节。
一、岩体力学性质。
岩体的力学性质是指岩石在外力作用下的变形和破坏特性。根据岩石的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等指标，可以将岩体分为强、中、弱三个等级。强岩体具有较高的抗压强度和抗拉强度，适合用于大型工程的基础和支护结构；中岩体的力学性质一般，适合用于中小型工程的基础和支护结构；弱岩体的力学性质较差，需要采取特殊的支护措施才能保证工程的安全施工。
二、岩体结构。
岩体结构是指岩石的裂隙、节理、岩层倾角等特征。根据岩体结构的复杂程度和对工程施工的影响程度，可以将岩体分为简单、
中等、复杂三个等级。简单岩体结构指岩石中裂隙和节理较少，对工程施工影响较小；中等岩体结构指岩石中存在一定数量的裂隙和节理，对工程施工有一定影响；复杂岩体结构指岩石中存在大量的裂隙和节理，对工程施工影响较大，需要采取相应的支护措施。
三、岩体稳定性。
岩体稳定性是指岩体在外力作用下的稳定性和变形能力。根据岩体的稳定性和变形能力，可以将岩体分为稳定、较稳定、不稳定三个等级。稳定岩体指岩石在外力作用下变形能力较强，不易发生破坏；较稳定岩体指岩石在外力作用下变形能力一般，可能发生一定程度的破坏；不稳定岩体指岩石在外力作用下变形能力较差，容易发生破坏，需要采取有效的支护措施。
综上所述，工程岩体分级标准是工程施工中重要的一环，对岩体进行科学合理的分类和评定，有助于制定合理的支护措施，保障工程施工的安全和可靠。在实际工程中，应根据岩体的力学性质、结构和稳定性等特征，综合评定岩体的分级，并采取相应的支护措施，确保工程施工的顺利进行。
岩体分级最新规范标准
岩体分级最新规范标准
岩体分级标准是根据岩体的地质特征、物理力学性质、结构面发育程度以及岩体的完整性等因素进行的。最新的规范标准通常包括以下几个方面：
1. 岩体分类：根据岩体的成因、岩石类型、结构面特征等，将岩体分为不同的类别，如硬岩、软岩、破碎岩等。
2. 岩体质量评价：采用定量化的方法对岩体的质量进行评价，常用的评价体系包括RQD（岩心钻探质量指数）、Q系统等。
3. 结构面特征分析：对岩体中的裂隙、节理、断层等结构面进行详细的调查和分析，评价其对岩体稳定性的影响。
4. 岩体完整性评价：根据岩体的完整性指数（如Jv值），评估岩体的整体稳定性。
5. 水文地质条件评价：考虑地下水的存在对岩体稳定性的影响，评价岩体的渗透性、含水性等。
6. 岩体力学参数确定：根据岩体的物理力学性质，确定其弹性模量、泊松比、单轴抗压强度等参数。
7. 工程适用性评价：综合考虑岩体的地质条件、力学性质和水文地质条件，评价岩体对不同工程类型的适用性。
8. 风险评估与管理：对岩体可能存在的风险进行评估，并提出相应的风险管理措施。
9. 监测与反馈：在工程实施过程中，对岩体的稳定性进行实时监测，
并根据监测结果对分级标准进行必要的调整。
10. 规范的更新与维护：随着地质工程实践的深入和科学技术的发展，岩体分级规范需要定期进行更新和维护，以适应新的工程需求和技术
进步。
结束语
岩体分级规范标准的制定和实施对于确保工程安全、提高工程效率具
有重要意义。随着地质工程领域的不断发展，岩体分级标准也将不断
完善和更新，以更好地服务于工程实践和科学研究。
CH2第二章岩石力学
K K 1 K 2m 1 1 m 1 2cd 1 o1 scd o 22s
K n cosi i1 di
d>180cm 岩体为整体结构
d=30~180cm 岩体为块状结构 d=6.5~30cm 岩体为碎裂结构 d<6.5cm 极碎裂结构
（2）切割度 x e
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：
爬坡(爬坡角)：沿斜面的滑动现象称为 爬坡；粗糙角i又称爬坡角。
2、粗糙结构面的抗剪强度
于是，作用在锯齿上的正应力si和剪应力
ti，可分别由下式计算：
si scoi stsiin
ti tcoi sssiin
在推力T达到极大值，试样即将发生破坏
的式瞬：间，正应力si和剪应力ti应该满足下
大多数结构面，两表面之间相互还有一定粘结力。因此， 试验所得结果，C值一般不为零。(等同于抗剪断试验)。
抗剪断试验以后，如果对这同一组试样再做一次直剪试 验（抗摩擦试验，即残余抗剪强度），此时所得的C值等 于零。
tCpstanp
r 为残余摩擦角，一般比 峰值摩擦角 p 小。
2、粗糙结构面的抗剪强度
得出不同的结构面抗剪
强度ti 。于是可计算出
结构面的抗剪强度Cj和fj。
K n cosi i1 di
d>180cm 岩体为整体结构
d=30~180cm 岩体为块状结构 d=6.5~30cm 岩体为碎裂结构 d<6.5cm 极碎裂结构
（2）切割度 x e
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：
爬坡(爬坡角)：沿斜面的滑动现象称为 爬坡；粗糙角i又称爬坡角。
2、粗糙结构面的抗剪强度
于是，作用在锯齿上的正应力si和剪应力
ti，可分别由下式计算：
si scoi stsiin
ti tcoi sssiin
在推力T达到极大值，试样即将发生破坏
的式瞬：间，正应力si和剪应力ti应该满足下
大多数结构面，两表面之间相互还有一定粘结力。因此， 试验所得结果，C值一般不为零。(等同于抗剪断试验)。
抗剪断试验以后，如果对这同一组试样再做一次直剪试 验（抗摩擦试验，即残余抗剪强度），此时所得的C值等 于零。
tCpstanp
r 为残余摩擦角，一般比 峰值摩擦角 p 小。
2、粗糙结构面的抗剪强度
得出不同的结构面抗剪
强度ti 。于是可计算出
结构面的抗剪强度Cj和fj。
第六章 岩体的工程地质性质及其分类
dW
d p dW
2
2
0
加压过程中W随p成正比增加。岩体岩性均匀、结构面 不发育或结构面分布均匀多呈这种状态。
（2）上凹型：
曲线方程为：
p＝f(W)，dp/dW， E0随p增大而递增，d2p/d2W＞0
层状及节理岩体多呈这 类曲线。
（3）上凸型：
曲 线 方 程 为 p ＝ f(W) ， dp/dW 随 p 增 加 而 递 减 ， d2p/dW2＜0。 ①软岩：p增大微裂纹扩展,W 增大。 ②充泥裂隙岩体，p增大，泥 向两侧挤出,W增大。 ③较深处埋藏有软弱夹层。
五 密度 结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 1、线密度(Kd) 指结构面法线方向单位测线长度上交切结 构面的条数(条/m)。 2、间距(d) 指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的 平均距离。
Kd与d互为倒数关系
结构面间距分级表
描述
极密集的间距
间距（mm）
<20
很密集的间距
密集的间距 中等的间距 宽的间距 很宽的间距 极宽的间距
2 pb1 Ee
WP 变形系数： D W0
W
e
（反映卸荷曲 线的斜率）
（反映了岩体的残余变形特征 ）
P——承压板单位面积上的压力（MPa）；b——承压板边 长（直径）；ω——与承压板刚度和强度有关的系数 （方形取0.886，圆形取0.785）；W0——总变形；μ— —泊松比（一般室内试验决定）；We——弹性变形；
d p dW
2
2
0
加压过程中W随p成正比增加。岩体岩性均匀、结构面 不发育或结构面分布均匀多呈这种状态。
（2）上凹型：
曲线方程为：
p＝f(W)，dp/dW， E0随p增大而递增，d2p/d2W＞0
层状及节理岩体多呈这 类曲线。
（3）上凸型：
曲 线 方 程 为 p ＝ f(W) ， dp/dW 随 p 增 加 而 递 减 ， d2p/dW2＜0。 ①软岩：p增大微裂纹扩展,W 增大。 ②充泥裂隙岩体，p增大，泥 向两侧挤出,W增大。 ③较深处埋藏有软弱夹层。
五 密度 结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 1、线密度(Kd) 指结构面法线方向单位测线长度上交切结 构面的条数(条/m)。 2、间距(d) 指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的 平均距离。
Kd与d互为倒数关系
结构面间距分级表
描述
极密集的间距
间距（mm）
<20
很密集的间距
密集的间距 中等的间距 宽的间距 很宽的间距 极宽的间距
2 pb1 Ee
WP 变形系数： D W0
W
e
（反映卸荷曲 线的斜率）
（反映了岩体的残余变形特征 ）
P——承压板单位面积上的压力（MPa）；b——承压板边 长（直径）；ω——与承压板刚度和强度有关的系数 （方形取0.886，圆形取0.785）；W0——总变形；μ— —泊松比（一般室内试验决定）；We——弹性变形；
第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
二、岩体结构面的分类（成因类型） 岩体结构面的分类（成因类型）
结构面的地质成因分类： 结构面的地质成因分类：
原生结构面： 原生结构面： 成 因 分 类 构造结构面 次生结构面（ 次生结构面（浅、表生结构面） 表生结构面）
1、 原生结构面 定义：指的是岩体在成岩过程中形成的结构面 定义：指的是岩体在成岩过程中形成的结构面。 岩体在成岩过程中形成的结构面
结构面延续性分级表
描述 延续性很差的 延续性差的 中等延续性的 延续性好的 延续性很好的
延续长度（m） <1 1~3 3~10 10~30 >30
4、粗糙度 粗糙度是指结 粗糙度是指结 构面侧壁的粗糙程 度。一般将结构面 分为台阶形 台阶形、 分为台阶形、波浪 平直形三种 三种， 形、平直形三种， 每种剖面又分为粗 糙的、平坦的、 糙的、平坦的、光 滑的三种类型，如 滑的三种类型， 所示。 图1-3所示。
Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断 指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、 层及较发育的片理、劈理面等。 层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界 破坏岩体的完整性， 面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质 及应力分布状态。 及应力分布状态。 Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和 级结构面主要控制着岩体的结构、 物理力学性质，数量多且具随机性， 物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具 统计规律，需用统计方法进行研究。 统计方法进行研究 统计规律，需用统计方法进行研究。 又称微结构面。常包含在岩块内， 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。 岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。
第3章_岩石的力学性质与分级
答：
(1)岩体分类基础等级值
R1：原岩强度为55MPa，因此强度等级的保守值是6； R2：对于平均RQD值为60%，其等级值约为12； R3：平均弱面间距0.4m，其等级值约为10；
R5：开挖位于200m深度的岩体为泥岩。在200m的深度，垂直
应力分量为5MPa左右(假设岩石的单位重量为25kN.m-3)，这个 应力可能足以使断裂面处于紧密闭合状态。加之泥岩具有很 低的主、次渗透性，可以推断地下水条件可能在潮湿和湿润 范围内，等级值范围为7~10。 将这四个等级值加在一起得到总的等级值为6+(7～10)+12+10 =35～38。
类。专门分类是专为某类工程目的服务而编制的分类，所
涉及的面窄一些，考虑的影响因素少一些，但更深入一些， 细致一些。
（二）工程岩体分类的原则 1.工程岩体的分类应该与所涉及的工程性质联系在一起。 2.分类应该尽可能采用定量的参数。
3.分类的级数应合适，一般分为4～6级。
4.工程岩体分类方法与步骤应简单明了，分类的参数在 工程现场容易获取，参数所赋予的数字便于记忆，便于应 用。 5.各个因素应有明确的物理意义，并且还应该是独立的
☆ 工程地质RMR分类
☆ 边坡稳定的SMR分级
☆ 岩体分类实例
☆ 作业
第一节 岩石（岩体）的基本力学性质
基本物理力学性质主要有强度、弹性、塑性、脆性、
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层泥，呈松散堆积或压密堆积。
完整性系数：<0.2
岩土工程特征：稳定性极差，岩体属性接近松散体
介质。
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三、 岩体的强度
岩体强度特征
岩体的强度取决于结构面的强度和岩石的强度。
1、岩体的抗剪强度包络线介于结构面强度包络线和 岩石强度包络线之间。
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二、 岩体的结构
岩体的结构是指岩体中结构面和结构体的形态和组合特征。 按岩体被结构面分割的程度或结构体的形态特征，可将岩体 结构划分为以下几种基本类型：
岩体结构
整体结构 块状结构 层状结构 碎裂结构 散体结构
镶嵌结构 层状碎裂结构 碎裂结构
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I级结构体：由I级结构面切割成的结构体(地质体)。
II级结构体：由I级结构体经II级结构面切割而成的结构体(山体)。
III级结构体：II级结构体再经III级结构面切割而成的结构体。 IV级结构体：III级结构体再经IV级结构面切割而成的结构体（完整 岩石或岩块）。
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岩体中有多组结构面：
岩体的强度图像将为各单组结构面岩体强度图像的叠加，如图
中阴影部分。如果结构面分布均匀、且强度大体相同时，则岩体表现 出各向同性的特性，但强度却大大削弱了。
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岩体强度的测定（现场测试）
1、岩体单向抗压强度和准岩体强度 （1）单向抗压强度σc
试件:边长(0.5～1.5）m，高 度不小于边长的立方块。
式中:P—试件破坏时的作用力，N; A—试件横截面面积，m2。
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(2)、 准岩体强度
V岩体 2 完整性系数K： K ( ) V岩石
式中：V岩体、 V岩石分别为弹性波在岩体和岩石中传播的纵波速度。
一、结构面、结构体、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）。 岩体：结构面和结构体的地质统一体。
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（一）、结构体的大小 按规模结构体可分为：
岩体的工程地质特性
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本章内容： 1 2 结构面、结构体、岩体 岩体的结构
3
4
岩体的强度
岩体破坏机理及破坏判据
5
6
岩体的变形特性
岩体质量评价及其分类
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ห้องสมุดไป่ตู้
本章重点难点：
1、岩体结构； 2、岩体的强度特征 3、岩体的破坏机理 4、岩体分类。
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3、层状结构
由中厚（0.25～0.5 m）及薄层（<0.25m）的均一、坚硬、软弱或 软硬相间的沉积岩或沉积变质岩形成的岩体。结构面以层理、片理、 节理为主，往往有层间错动，结构体呈板状、片状互相紧密叠合。 完整性系数：层状 结构面间距：层状 0.3～0.6; 薄层状 <0.4 0.25～0.5 m ；薄层状 <0.25 m
（二）、结构体的块度
结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩
体工程稳定性分析中，结构体的块度决定了岩体工程
围岩的破坏方式，从而决定了支护和加固方法。在开 挖过程中结构体的块度影响施工及临时支护。
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（三）、结构体的形状
1、板状结构体： 2、柱状结构体：
3、锥形结构体： 结构体的形状与岩石类型有关；与区域构造运动强度有关； 与工程围岩的破坏方式有关。
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1、整体结构 岩性单一，节理不发育，无软弱结构面或夹泥， 层面 结合良好，渗流对岩体特性影响不大，结构 尺寸大于工程尺寸。 完整性系数 > 0.75 结构面间距 > 1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，岩体稳定，可视
为均质、各向同性的连续介质。
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岩石，属不均一的不连续介质，稳定性很差。
岩体 镶嵌结构 完整性系数 结构面间距
<0.36
<0.5m
层状碎裂结构
破碎结构
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<0.4
<0.3
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<0.5m
<0.5m
5、散体结构
主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。 结构面相当发育，呈网状，岩体极度破碎，并混有断
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2、岩体强度的各向异性 岩体强度受加载方向与结构面夹角θ的控制，因此，表现出
岩体强度的各向异性。
1
3 0
3
石墨片岩在三向压缩下强度随加载方向的变化。
1
3
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岩体中只有一组结构面：
(1).当σ1与结构面垂直，岩体强度与 结构面无关，为岩石强度； (2).当θ＝450－φj/2，岩体将沿结构 面破坏，其强度为结构面强度； (3).当σ1与结构面平行，结构面的抗 拉强度小，岩体将因结构面的横向扩展 而破坏。
岩土工程特征：工程范围内，一组节理明显发育，在层内具有均一 的地质特征与力学特性，属各向异性、层内均质的连续介质。其变 形和强度特征受层面及岩层组合控制，岩体稳定性较差。
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4、碎裂结构 构造发育，各种结构面与断裂交叉发育，且多为泥质充填。
岩体破碎，呈块状或片状，局部裹有坚硬的大块或条块状
2、块状结构
节理发育，有若干软弱夹层或贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、 块状或菱形等结构体。工程范围内，有两组以上节理明显发育， 构成影响工程稳定性的危险岩块，其尺寸小于工程几何尺寸。 完整性系数 0.35～0.75 结构面间距 0.7～1.5 m 岩土工程特征：整体性强度高，结构面相互牵制，岩体基本稳 定，接近弹性各向同性体。
关键术语：岩体结构，岩体强度，准岩体强
度；岩体变形，岩石RQD质量指标；完整性 系数 ；岩石坚固性系数
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要求：
1、掌握本课程重点难点内容； 2、了解几种有代表性的岩体分类方法； 3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）。
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