第四章岩体的工程地质特性
第四章 岩体的结构特征与主要力学特征-党
岩体结构特征的研究意义
岩体的结构特征是指岩体中结构面和结构体的形状、 规模、性质及其组合关系的特征。 岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定 性的控制面。 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。 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。
力学强度：较原岩大为降低，压缩性大
抗冲刷能力低，易于产生渗透变形
四、岩体的结构类型
表4-6 岩体结构分类表
《水利水电工程 地质勘察规范》， 将岩体结构划分 为：4个大类和 11个亚类，其基 本特征见表4-6。
类型 亚类 整体 整体状结构 块状 块状结构 结构 次块状结构 层状 整体层状结 结构 构 块层状结构 互层状结构 薄层状结构 碎裂 镶嵌碎裂结 结构 构 碎裂结构 散体 碎块状结构 结构 碎屑状结构
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
蠕变：在应力一定的条件下，应变随时间的持续而逐 渐增长的现象。 松弛：在变形保持不变时，应力随时间的增长而逐渐 减小的现象。 试验和工程实践表明，岩石和岩体具有流变性。
2、典型的蠕变曲线
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。
岩土体工程地质划分
一、岩体工程地质类型及特征依据岩石成因，研究区岩体可划分为岩浆岩、沉积岩二大工程地质类型。
1．岩浆岩区内岩浆岩仅发育有侵入岩，包括变质侵入岩。
变质侵入岩也可划为变质岩类副变质岩，由于研究区内变质岩类型单一，面积小，只在侵入岩类中加以叙述其特征。
依据侵入岩工程地质结构特征、岩性组合、岩石强度，分为坚硬块状闪长玢岩、正长斑岩、花岗岩、闪长岩岩性综合体和坚硬—较坚硬片状闪长岩类岩性综合体。
（1）坚硬块状闪长玢岩、正长斑岩、花岗岩、闪长岩岩性综合体：岩性组合为元古代二长花岗岩、正长花岗岩、黑云花岗闪长岩及中生代燕山期石英正长斑岩、角闪闪长玢岩岩脉。
岩石坚硬性脆，工程地质结构类型为块状结构。
岩石饱和单轴抗压强度大于60Mpa，抗风化能力强。
在裸露区风化残积土厚0—1m，隐伏区残积土厚1—3m，标贯击数14—30击，地基承载力标准值240—280kpa；全风化带厚0—2m，标贯击数40.9击，地基承载力标准值350—500kpa；强风化带厚0—4m，标贯击数60.2击，地基承载力标准值500—2000kpa。
该岩性综合体具低压缩性，是良好的天然地基。
（2）坚硬—较坚硬片状闪长岩类岩性综合体：为晚太古代阜平期片麻状中粒黑云角闪英云闪长岩。
是经过区域变质作用的片状、片麻状变质侵入岩。
片理产状45°—65°。
岩石饱和单轴抗压强度30—60Mpa，属坚硬—较坚硬；工程地质结构类型为片状结构。
岩体全风化带厚0—5m，标贯击数35击。
地基承载力标准值300—400kpa；强风化带厚5—10m，标贯击数54击，地基承载力标准值400—1500kpa。
岩体塑性变形较大，具中低压缩性，边坡稳定性差，易引起风化、流失、边坡失稳等工程地质问题。
2．沉积岩沉积岩可划分为碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碎屑岩、碎屑岩夹碳酸盐岩四种工程地质岩组。
（1）碳酸盐岩岩组依据岩组工程地质结构特征，岩性组合，岩石强度分为坚硬中厚层状碳酸盐岩岩性综合体；坚硬—较坚硬中厚层状碳酸盐岩岩性综合体；坚硬中薄层状碳酸盐岩岩性综合体；坚硬—较坚硬薄层状碳酸盐岩岩性综合体。
岩土体工程地质类型及特征
一、岩土体工程地质类型及特征岩土体工程地质类型的划分根据岩土体形成条件、结构、岩性、力学特性及工程地质特征的差别，可分为松散松软堆积层岩类、碳酸盐岩类及碎屑岩类3个岩体类型6个工程地质岩组。
（一）土体工程地质类型及物理力学特征此岩类的划分根据其结构特征、力学性质及工程特性分为中偏高压缩粘性土类岩组和低压缩碎石土类岩组2个工程地质岩组。
1、中偏高压缩粘性土类岩组（1）残坡积土（Q el+dl）残坡积层主要分布于沿线丘陵沟谷坡脚一带，多为紫红色、棕红色粉砂质粘土或浅黄色、灰黄色砂土、亚粘土、粉土夹（含）碎石，沿线厚度不一。
残坡积亚粘土天然含水量W18.8～24.00%，天然孔隙比e0.600～0.697，塑性指数Ip 8.4～12.6，液性指数I L 0.46～0.60为软塑状，凝聚力C26.6～45.1Kpa，内摩擦角φ10.1～18.7度，压缩系数a0.25～0.40为中～偏高压缩土类。
残坡积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。
（2）冲洪积土（Q4al+pl）冲洪积层主要分布于河床、河滩上，为灰色、浅灰色亚粘土、粘土及褐灰色细、粉砂土及砂砾卵石层，厚度不一。
亚粘土天然含水量W21.7～26.50%，天然孔隙比e0.619～0.838，塑性指数Ip 8.4～14.6，液性指数I L 0.46～0.87为可塑状，凝聚力C12.9～32.2Kpa，内摩擦角φ7.0～10.3度，压缩系数a0.31～0.47为中～偏高压缩土类。
粘土天然含水量W28.8～34.30%，天然孔隙比e0.838～0.978，塑性指数Ip 20.0～21.3，液性指数I L 0.54～0.77为软塑状，凝聚力C22.6～54.7Kpa，内摩擦角φ10.0～10.3度，压缩系数a0.24～0.605为中～高压缩土类。
冲洪积层的主要工程地质问题是湿陷变形、压缩沉降变形、蠕滑变形。
2、低压缩碎石土类岩组崩坡积土（Q4col+dl）崩坡积层主要分布于斜坡边缘、高陡斜坡的坡脚处，碎块石成份与地层岩性有关，为黄灰、红褐色亚粘土夹块石、碎石。
土木工程地质-第四章-岩石、土的工程性质
2. 分类：
黄 土 膨 胀 土 软 土 冻 土 红 粘 土 盐 渍 土
填 土
第三节 岩石、土的工程性质
2、按颗粒级配分类（按不同粒级的含量分类）
漂石土、块石土：＞200mm的颗粒＞50％
碎石类土: 卵石土、碎石土：＞20mm的颗粒＞50％
圆砾土、角砾土：＞2mm的颗粒＞50％
砾砂：＞2mm的颗粒占25－50％
砂类土：中 粗砂 砂： ：＞ ＞00..255mmmm的的颗颗粒粒＞＞550％ 0％
细砂：＞0.075mm的颗粒＞85％
粉砂：＞0.075mm的颗粒＞50％
粉土：＞0.075mm的颗粒＜50％，塑性指IP 10
粘
土：粉 粘质 土粘 ：I土P＞： 1107＜I
P
17
第三节 岩石、土的工程性质
备注：液限：土从流动状态变为可塑状态的界限含水量。
WL 塑限：土从可塑状态变为半固体状态的界限含水
第三节 岩石、土的工程性质
一. 按岩石坚硬程度分类 坚硬岩 较坚硬岩
Rc：＞60MPa 60-30MPa
较软岩 软岩
30-15MPa 15-5MPa
极软岩
<5MPa
二. 岩土按施工工程分级（铁路部门）
I II
III IV V VI
坚石 次坚石 软石 硬土 普通 土松土
三. 岩体按结构分类 整体块状结构 层状结构 碎裂状结构 散体结构
第三节 岩石、土的工程性质
四. 土的分类 （一）一般土分类（土的颗粒分组及按颗粒级配分类）
1. 颗粒分组（又叫粒组）：
漂石、块石：＞200mm 卵石、碎石：＝20－200mm 圆砾、角砾： 2 20mm 砂： 0.075 2mm 粉砂： 0.005 0.075mm
岩块和岩体的地质特征
微结构面是指存在于矿物颗粒内部或颗粒间的软弱面或 缺陷，包括矿物解理、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层 面及片理面、片麻理面等。它们的存在不仅降低了岩块的强 度，还往往导致岩块力学性质具有明显的各向异性。
岩块的构造是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的 排列组合方式。如岩浆岩中的流线、流面构造，沉积岩中的 微层状构造，变质岩中的片状构造及其定向构造等等。这些 使岩块物理力学性质复杂化。 由上述可知岩块的结构构造不同，其力学性质及其各向 异性和不连续性程度也不同。因此，在研究岩块的力学性质 时也要注意其各向异性和不连续性。但是相对岩体而言，岩 体的各向异性和不连续性更为显著，因此，在岩体力学研究 中，通常又把岩块近似地视为均质，各向同性的连续介质。
岩块的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述。 定性指标主要有：颜色变程度、破碎程度及开挖锤击技术特 征等。定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。 风化空隙率指标(Iw)是汉罗尔(Hamral,1961)提出的。Iw是 快速浸水后风化岩的质量与干燥岩块质量之比。借此可近似 地反映风化岩块空隙率的大小。 国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)中提出用 风化岩块的纵波速度(vcp)，波速比(kv)和风化系数(kf)等指标来 评价岩块的风化程度，其中kv、kf的定义为： vcp cw' kv kf vrp cw
式中：vcp，vrp分别为风化岩块和新鲜岩块的纵波速度(m/s)；
cw, cw分别为风化岩块和新鲜岩块的饱和单轴抗压强度(MPa )。
按岩块的vcp，kv和kf将硬质岩石的风化分级划分如下表。
2.3 结构面
结构面(structural plane)是指地质历史发展过程中，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。它包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合 面、节理面、断层、片理面等。国内外一些文献中又称为不 连续面 (discontinuities) 或节理 (joint) 。在结构面中，那些规模 较大、强度低、易变形的结构面又称为软弱结构面。结构面 对工程岩体的完整性、渗透性、物理力学性质及应力传递等 都有显著的影响，是造成岩体非均质、非连续、各向异性和 非线弹性的本质原因之一。因此，全面深人细致地研究结构 面的特征是岩体力学中的一个重要课题。
工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
岩体力学04工程岩体分类资料
K1 ＞450 0
地 淋雨状或涌流状出水，水压≤0.1MPa
下
或单位水量＜10L／min
0.1
水
状
态
淋雨状或涌流状出水，水压＞
0.2
0.1MPa或单位水量＞10L／min
450~350 0.1
350~250 0.2~0.3
＜25 0.4~0.6
0.2~0.3
0.4~0.6
0.7~0.9
0.6~0.3 <0.40
以III、IV 级为 主
以III、IV 级显 著
刚性结构面柔 性结构面
柔性结构面
0.3~0.5 0.3~0.4
>300 300~100
III1
镶嵌结构
<50
<0.36
IV、V 级密集
刚性结构面碎 裂结构面
0.4~0.6
>600
碎裂结
III
构
III2
层状碎裂结 构
<50(骨架 岩层中较
一、按岩体结构类型分类
中国科学院地质研究所谷德振教授等提出。特点是考虑到各类 结构面的地质成因，突出岩体的工程地质特性。分类将岩体结 构划分为整体块状、层状、碎裂状、散体状四种类型。前三类 又进一步划分亚类。
岩体结构类型
类
亚类
代号 名称
代号
名称
I1
I
整体块 状结构
I2
整体结构 块状结构
岩体完整性
结构面间 完整性系
•岩石的坚硬程度按岩石的饱和单轴抗压强度：
岩石饱和单轴抗压强度 σcw(MPa)
＞60
60~30
30~15
15~5
坚硬程度
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
工程地质岩组特征
工程地质岩组特征在工程地质学中，对岩组的特征进行详细的描述和分析是至关重要的。
这涉及对岩石类型、岩石结构、岩石物理性质、岩石力学性质、岩体构造、工程环境、岩土相互作用以及地球化学作用的深入理解和研究。
1.岩石类型：不同的地质环境形成了不同类型的岩石，如火成岩、沉积岩和变质岩。
这些岩石类型对工程地质有着深远的影响，因为它们的物理和化学特性会显著影响岩体的强度和稳定性。
2.岩石结构：岩石的结构，包括其矿物成分、颗粒大小和形状，以及它们的排列和取向，都会影响其物理和力学性质。
例如，具有粗糙表面的岩石通常比具有光滑表面的岩石更耐磨。
3.岩石物理性质：这些性质包括比重、孔隙率和渗透性等，它们对于评估岩石的重量、强度和稳定性以及预测其在水和应力作用下的行为非常重要。
4.岩石力学性质：岩石的力学性质包括其强度、硬度、塑性和脆性等。
这些性质决定了岩石在承受载荷和变形时的行为，对于评估岩石的稳定性和安全性至关重要。
5.岩体构造：岩体的构造包括断层、节理、层理和破碎带等，这些都会影响岩体的强度和稳定性。
例如，断层和破碎带可能会显著降低岩体的承载能力。
6.工程环境：工程地质环境包括地下水条件、温度和压力等。
这些因素对岩石的物理和化学性质产生显著影响，因此在评估工程的可行性和设计时必须考虑这些因素。
7. 岩土相互作用：在工程地质中，了解岩石与土壤之间的相互作用也是非常重要的。
例如，土壤中的水分可能会软化岩石，而岩石的风化和侵蚀可能会改变土壤的性质。
这种相互作用会影响工程的稳定性和安全性。
7.地球化学作用：地球化学作用，如风化和侵蚀，可以改变岩石的性质并影响其稳定性。
例如，某些化学物质可以与岩石发生反应，导致其逐渐分解。
对这些作用的了解可以帮助我们预测工程的长期性能并采取必要的预防措施。
在总结上述各个方面的内容时，我们可以看到工程地质岩组特征的研究具有复杂性和综合性。
它需要我们对地质学的多个领域有深入的理解，包括岩石学、矿物学、物理学、化学、土壤科学和工程学等。
岩土的工程地质性质
mi X 100 m
式中：
mi- 小于某粒径的土粒质量
m－试样总质量
颗分筛
土样筛
b.静水沉降方法
≦0.075
静水沉降方法有：密度计法、移液管法、 双洗法、虹吸比重瓶法 原理：将土样侵泡在纯水中制成悬液， 根据不同粒径在静水沉降速度不同，测定各 粒组百分含量。
密度计
②成果整理 列表法，土的累计曲线
vv n 100 % v
2.1.4 土的孔隙性
2 孔隙比
vv e vs
2.1.4 土的孔隙性
3 孔隙率与孔隙比
e n 100 % 1 e n e 1 n
2.1.4 土的孔隙性
4 砂土的相对密度
是砂土的结构（密实程度）状态指 标，反映了颗粒级配对密实程度的影响。
emax e Dr emax emin
植物学家研究的是土壤
有关概念
土层：同一层内土的物质组成及结构，构造基本一
致，工程地质亦大小相同，称之为土层。
在柱状图和剖面图上常用。 土体：是由岩石经过物理与化学风化、搬运、沉积 作用后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种 比例组成的集合体。
是指与工程建筑的安全，经济和正常使用有
关的土层组合体。
1.2 土的粒度成分
。
当它在土孔隙中流动时，对所流经的土体施加渗流力（ 亦称动水压力、渗透力），计算中应考虑其影响。
4岩体的工程地质性质
天然密度 干密度ρd 含水量w（％） 重度γ（kN/m3） ：单位体积岩石受到的重力，与密度ρ的关 系为
4.2.1岩石的主要物理性质
2)
相对密度（比重）Gs 干试样质量m（g）与4℃时同体积纯水质量（岩石固体体积与 水的密度之积）的比值
4.2.1岩石的主要水理性质
3)
孔隙度（孔隙率）n 试样中孔隙（包括微裂隙）的体积Vv（cm3）与试样总体积V （cm3）的百分比 V n v V 孔隙比e
岩体完整程度与岩体结构类型的定性划分(《工程岩体分级标准》）
岩体完 结构面发育程度 主要结构面的结合 主要结构面类 岩体结构类型 型 整程度 组数 平均间距/m 程度 完整 1～2 >1.0 结合好或结合一般 节理、裂隙、 整体状或巨厚 层面 层状结构 较完整 1～2 >1.0 结合差 节理、裂隙、 块状或厚层状 层面 结构 结合好或结合一般 块状结构 2～3 1.0～0.4 节理、裂隙、裂隙块状或中 较破碎 2～3 1.0～0.4 结合差 层面、小断层 厚层状结构 结合好 镶嵌碎裂结构 ≥3 0.4～0.2 结合一般 中、薄层状结 构 破碎 ≥3 结合差 各种类型结构 裂隙块状结构 0.4～0.2 结合一般或结合差 面 碎裂状结构 ≤0.2 极破碎 无序 结合很差 散体结构
外动力成因型结构面（表生结构面）：如卸荷裂隙（长江链子
崖危岩体）、泥化夹层及表生夹泥。
结构面的特征
1978年ISRM实验室和野外试验标准委员会制定的《岩体不连 续面定量描述的建议方法》
方位：结构面的产状（走向、倾向、倾角）
间距：反映岩体完整程度和块体大小 延续性：反映结构面的连通率 粗糙度：反映结构面的起伏状况 结构面侧壁强度：反映结构面受风化影响的程度 张开度：又称隙宽，即裂隙的宽度 充填物：不同物质充填对力学特性有显著影响 渗流：反映地下水的活动状况 节理组数：反映岩体被切割的状况 块体大小：可用块度和体积节理数反映
岩石及岩体的工程地质性质
岩石的孔隙率的大小，主要决定于 岩石的 结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、构 造运动和变质作用的影响。
（3）吸水性 岩石的吸水性，反映岩石在一定条件下的吸
2.岩石的主要力学性质
岩石的力学性质是指岩石抵抗外力作用的 性能。岩石在外力作用下，首先发生变形，当 外力增加到某一数值时，岩石便开始破坏。所 以在研究岩石的力学性质时，既要考虑岩石的 变形特性，也要考虑岩石的强度特性。 （1）岩石的变形
岩石典型的应力～应变曲线岩石在外力作 用下产生变形，且其变形性质分为 弹性和塑性 两种。 根据曲率的变化，可将岩石变形过程划 分为四个阶段：
岩石和岩体过去统称岩石。实际上．从工程 地质观点看，岩石是矿物的集合体，没有显著软 弱面的石质材料，岩体则是岩石的地质综合体。 岩石的工程地质性质，是岩体的基础，岩体工程 地质性质，严格受其结构面的控制。
§4.1 岩石工程地质性质
就大多数的工程地质问题来看，岩石的工程 地质性质主要决定于岩体内部裂隙系统的性质及 其分布情况，但岩石本身的性质也起着重要的作 用。岩石的工程地质性质包括 物理性质和力学性 质二个主要方面。
形由压缩转变为膨胀。应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破
损范围逐渐扩大形成员通的破裂面，导致岩石“破坏”。c点对应的应力
达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
(4)峰值后阶段（图中c点之后） 岩石被环后，经过较大的变形，应力下
降到一定程度开始保持常数，d点对应的应力称为残余强度。
E
由于大多数岩石的变形具有不同程度的弹 性性质，且工程实践中建筑物所能作用于岩石 的压应力远远 低于单轴极限抗压强度。因此， 可在一定程度上将岩石看作 准弹性体，用弹性 参数表征其变形特征。
4岩体的力学性质及工程分类
0.35~0.15 <0.15
破碎
极破碎
4、按岩芯质量指标（RQD）分类
蒂尔（Deer,1968)提出根据钻探时岩芯完好程度来判断岩 体的质量，对岩体分类。
RQD li 100% L
式中：li —所取岩芯中≥10cm长度的岩芯段的长度； L—钻进岩芯的总程度，m。
RQD（％） 0～25
等级
Ⅰ
分类
很差
25~50 Ⅱ 差
50~75 Ⅲ
较好
75~90 Ⅳ
良好
90～100 Ⅴ
很好
例 某钻孔的长度为250cm，其 中岩芯采取总长度为200cm,而 大于10cm的岩芯总长度为 157cm(如图所示)， 则岩芯采取率： 200/250=80%
RQD=157/250=63% 岩体分类为：Ⅲ类、中等岩体
面
岩体的破坏机制也受控于岩体结构： 结构控制有：岩体破坏难易程度、岩体破坏的规模、岩 体破坏的过程及岩体破坏的主要方式等。
岩体破坏机制受岩体结构控制
整块体结构岩 体
①张破裂 ②剪破坏
块状结构岩 体
结构体沿结 构面滑动
碎裂状结构岩体
①结构体张破裂
②结构体
剪破裂
③结构体流动变形 ④结构体沿
结构面滑动
⑤结构体转动
分类的目的：为岩体工程建设的勘察、设计、施工和 编制定额提供必要的基本依据。
按分类目的，可分为综合性和专题性两种；按其所涉及的因素 多少，可分为单因素分类法和多因素分类法两种。
一、工程岩体分类的参考影响因素
1、岩石的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方面。
2、岩体的完整性。岩体完整性取决于不连续面的组数和
5、地下水的影响。渗流，软化，膨胀，崩解，静、动水 压力等。
岩体的工程地质特征
岩体的工程地质分区
1
岩体的工程地质分区是根据岩体在工程地质条件 方面的相似性和差异性，将岩体划分为若干个区 域。
2
分区的目的是为了更好地认识和评价岩体的工程 地质特征，为工程设计和施工提供依据。
3
分区的方法包括地貌、地层、构造和岩石性质等 多个方面，需要综合考虑各种因素。
岩体的工程地质勘探
岩体的工程地质勘探是获取岩体 详细信息的重要手段，包括钻探、
研究目的和意义
通过对岩体工程地质特征的研究，可以深入了解岩体的形成 、演变和分布规律，为工程选址、设计和施工提供科学依据 。
研究岩体的工程地质特征有助于提高工程质量和安全性，减 少工程风险和损失，对于保障人民生命财产安全和社会经济 发展具有重要意义。
02 岩体的基本特征
岩体的定义与分类
定义
岩体是由岩石和其赋存的介质共 同组成的自然体，具有复杂的结 构和不均匀性。
分类
根据岩石的成因、结构和工程地 质特性，可以将岩体分为沉积岩 、变质岩和岩浆岩等类型。
岩体的结构特征01ຫໍສະໝຸດ 0203结构面
岩体中存在的各种破裂面、 节理、层理和软弱夹层等， 对岩体的力学性质和稳定 性有重要影响。
结构体
岩体被结构面切割成各种 形状和大小不一的块体， 这些块体在空间排列组合 形成特定的结构体。
对未来研究的建议
进一步深入研究不同地区、不同类型岩 体的工程地质特征，为工程设计和施工
提供更加全面和准确的地质资料。
加强岩体工程地质特征与工程实践的结 合研究，探索更加科学合理的岩体工程
地质勘察、评价和治理方法。
开展长期监测和研究，了解岩体在长期 自然因素和人类活动作用下的变形、破 坏和演化规律，为工程安全和环境保护
岩体力学04工程岩体分类详解
＜250
（2）岩体稳定性分级
当地下洞室围岩处于高天然应力区或围岩中有不利于岩体稳定的软弱结 构面和地下水时，岩体BQ值应进行修正，修正值［BQ］按下式计算：
［BQ］＝BQ－100(K1＋K2＋K3)
K1-地下水影响修正系数； K2-主要软弱面产状影响修正系数； K3-天然应力影响修正系数。
地下水影响修正系数(K1)表
•岩石的完整程度也可按结构面系数：
Jv(条/m3)
＜3
3~10
Kv
＞0.75
0.75~0.55
结构面系数Jv=单位体积岩体中结构面的条数。
10~20 0.55~0.35
20~35 0.35~0.15
＜5 极软岩
＜0.15 极破碎
＞35 ＜0.15
•岩体基本质量分级指标BQ BQ=90+3σcw +250 Kv
•岩石的坚硬程度按岩石的饱和单轴抗压强度：
岩石饱和单轴抗压强度 σcw(MPa)
＞60
60~30
30~15
15~5
坚硬程度
坚硬岩 较坚硬岩 较软岩
软岩
•岩石的完整程度按完整性系数：
岩体完整性系 数Kv
＞0.75
0.75~0.55
完整程度
完整
较完整
0.55~0.35 较破碎
0.35~0.15 破碎
完整性系数Kv=岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。通常根据声波测试确定。
BQ
天然应力状 态
极高应力 区
高应力区
＞550 1.0 0.5
K3 550~450
450~350
350~250
1.0
1.0~1.5 1.0~1.5
0.5
注册土木工程师水利水电工程水土保持专业基础教材目录版
精心整理第一章项目管理第一节工程项目建设管理综述1 一、工程基本建设程序 二、项目立项审批制度 三、建设阶段管理制度2（一）项目建议书阶段 （二）可行性研究报告阶段 （三）初步设计阶段 （四）施工准备阶段 （五）建设实施阶段 （六）生产准备阶段（七）竣工验收 （八）后评价第三节建设工程招标投标管理9 一、实行招标投标的目的和意义（一）规范工程建设活动 （二）建设工程投标报价的依据 （三）建设工程编制投标文件的方法和步骤第四节工程建设监理14 一、工程建设监理的概念二、工程建设监理的基本职责与权力15三、工程建设监理的工作程序、方法和制度四、工程建设监理活动的基本准则16（一）守法（四）工程项目管理的基本原理三、工程建设项目经理责任制19（一）项目经理的作用（二）项目经理应具备的条件（三）项目经理的职责四、项目信息管理与动态管理系统20（一）项目信息管理（二）项目动态管理系统第六节水利工程管理22一、水利工程项目性质（一）基本资料内容（二）基本资料复核二、水文要素经验频率及统计参数30（一）经验频率（二）频率曲线的线性及统计参数三、径流分析计算31（一）径流分析计算内容（二）径流还原（三）径流资料的插补延长（四）径流系列代表性分析（五）径流计算33证值一、水资源评价的基本要求二、地表水资源量评价（一）评价内容（二）单站径流资料统计分析的要求（三）分区地表水资源数量计算的要求（四）地表水资源时空分布特征分析的要求三、地下水资源量评价3940（三）《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005）中关于细粒土的分类二、土的主要物理水理性质49三、图的主要力学性质及指标50第二节岩体工程地质特性一、岩石的工程地质特性（一）岩石分类（二）岩石的主要物理、水理性质及指标（三）岩石的主要力学性质及指标54二、湿陷性黄土60（一）基本概念（二）湿陷性黄土的工程地质特性（三）黄土湿陷性判别三、软土61（一）基本概念（二）软土的工程地质特性四、红黏土（一）基本概念（二）红黏土的特性分类（二）填土的工程性质第四节区域构造稳定性66一、区域构造稳定性评价二、地震安全性评价（一）主要术语（二）地震安全性评价的工作内容（三）水利水电工程对地震危险性分析工作的规定三、中国地震动参数区划图67四、活断层68（一）水库诱发地震的特征（二）水库诱发地震的成因类型（三）水库诱发地震的工程地质条件分析第六节拦河坝（闸）工程地质75一、坝（闸）址工程地质勘察（一）规划阶段（二）可行性研究阶段（三）初步设计阶段（四）施工详图设计阶段78第八节天然建筑材料勘察88一、各勘察设计阶段勘察任务和精度（一）规划阶段（二）可行性研究阶段（三）初步设计阶段二、各类天然建筑材料质量评价指标89（一）砂砾料（二）土料（三）人工骨料（四）碎（砾）石类土料92（三）分洪工程三、治涝工程系统101（一）治涝工程系统组成（二）治涝标准（三）治涝规划设计的一般原则（四）蓄涝区规划（五）承泄区规划四、治涝工程水利计算104（一）排水够到设计排涝流量计算（二）排水泵站设计水位和设计扬程计算106本概念（三）调峰容量平衡的基本概念四、装机容量选择113（一）水电站装机容量组成（二）装机容量选择的主要因素五、水轮机的类型及额定水头选择116（一）水轮机的类型（二）水轮机的适用范围（三）水轮机额定水头选择六、抽水蓄能电站的工作原理118（三）水资源供需分析和配置三、城镇供水工程123（一）城镇需水量预测（二）城镇供水四、调水工程125（一）调水工程必要性论证原则（二）调水工程调水量的确定第四节灌溉工程126一、农田灌溉工程规划设计的主要内容和灌溉设计保证率（一）灌溉需水量（二）农业节水灌溉（三）非充分灌溉第五节河道整治135一、河道整治主要任务二、河道整治规划（一）编制河道整治规划的原则（二）国民经济各部门对河道的要求（三）整治方案139征库容的形式（二）防洪与兴利库容结合形式的适用条件三、水库调节计算和调度图148（一）水库的调节性能（二）兴利调节计算（三）水库调度图四、水库回水计算149（一）计算目的（二）计算方法（二）山区、丘陵区水利水电工程的永久性水工建筑物（三）平原区水利水电工程永久性水工建筑物（四）其他水利工程的永久性水工建筑物（五）城、乡防洪标准四、水利水电工程抗震设防标准160第二节工程选址及总体布置160一、择物（变电站）（六）通航、过木及过鱼建筑物（七）堤防及河道整治建筑物三、工程总布置应考虑的主要因素164（一）枢纽布置设计的一般原则（二）枢纽布置方案选择考虑的主要因素第六章水工建筑物167第一节土石坝一、土石坝筑坝材料选择与填筑标准（一）土石坝的筑坝材料选择（二）土石坝各种筑坝材料的填筑171171173（一）坝基处理的一般原则（二）砂砾石坝基的渗流控制第二节重力坝178一、重力坝布置、设计基本要求及安全标准（一）重力坝布置（二）重力坝设计基本要求（三）重力坝设计安全标准二、重力坝坝体结构及构造设计182（一）坝顶高程（二）廊道计185（二）基础处理主要方法第三节拱坝188一、拱坝布置、设计基本要求及安全标准（一）拱坝布置（二）拱坝设计基本要求（三）拱坝设计安全标准二、拱坝坝体结构及构造设计192（一）坝顶布置（二）横缝、纵缝与接缝灌浆195（二）水工隧洞洞线的选择（三）进出口布置二、水工隧洞横断面型式及尺寸201（一）横断面型式（二）横断面尺寸第五节溢洪道202一、溢洪道的布置原则（一）一般规定（二）进水渠（三）控制端一、水闸枢纽、闸室布置原则（一）枢纽布置（二）闸室布置二、水闸防渗排水、消能防冲及两岸连接布置与设计208（一）防渗排水布置（二）消能防冲布置（三）两岸连接布置第七节堤防210一、堤线布置及堤型选择（一）一般规定（二）坡式护岸（三）坝式护岸（四）墙式护岸（五）其他防护型式第八节渠道及渠系建筑物214一、引水枢纽工程（一）概述（二）无坝引水的布置型式（三）有坝（闸）引水的布置型式置纽第九节水电站建筑物221一、水电站厂房布置（一）水电站厂房的作用和组成（二）水电站厂房的类型（三）水电站厂房布置二、水电站进水建筑物布置及设计224（一）进水口类型（二）进水口布置（三）开敞式进水口布置及孔口尺寸拟定（二）闸门按结构形式和动作特征分类二、闸门的布置、选型230（一）闸门布置的一般要求（二）闸门选型的一般原则（三）表孔溢洪道闸门的布置于选型（四）深孔泄水孔闸门的布置与选型（五）引水发电系统闸门的布置与选型与选型（一）导流建筑物级别划分（二）导流建筑物设计洪水标准选择（三）坝体施工期临时度汛洪水标准选择（四）导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准选择（五）封堵工程施工期间的导流设计标准及水库初期蓄水标准（六）截流标准的选择238二、土石方明挖240（一）岩石开挖级别（二）坝基开挖顺序与开挖方法（三）高边坡开挖原则（四）出渣道路布置原则三、地基处理241（一）基岩灌浆（二）防渗墙施工四、碾压式土石坝施工242（一）料场规划原则二、施工总进度编制原则、表示形式、建设期划分245（一）施工总进度编制原则（二）施工总进度表示形式（三）工程建设期的划分三、施工总进度编制方法246（一）施工总进度编制步骤（二）轮廓性施工进度的编制（三）控制性施工进度的编制第八章征地移民248第一节征地移民概论250一、移民安置规划设计概述二、水利工程移民前期工作主要内容和工作深度252（一）项目建议书阶段（二）可行性研究报告阶段（三）初步设计阶段三、水电工程移民前期工程主要内容和工作深三、建设征地移民界线258第四节实物调查258一、有关专业术语二、社会经济调查259（一）社会经济调查的内容（二）在不同设计阶段相应社会经济调查的方法三、实物调查内容及范围界定260（一）实物调查内容（二）农村、城镇、集镇和专业项（一）基本情况调查（二）用地调查（三）人口调查（四）房屋和附属设施调查（五）机关事业单位调查（六）企业调查（七）基础设施调查（八）其他调查六、专业项目（含企业）调查内容270（一）企业调查八、调查精度要求275第五节农村移民安置规划276一、有关专业术语（一）规划设计基准年（二）规划设计水平年（三）移民安置规划目标（四）人口自然增长率（五）生产安置人口（六）搬迁安置人口（七）环境容量（四）建设用地规模（五）基础设施二、工业企业处理规划282三、专业项目处理规划283第七节水库库底清理与防护工程283一、水库库底清理范围和对象（一）清理范围和对象（二）清理调查二、水库库底清理284（一）建筑物拆除与清理划分及费用构成287（一）项目划分（二）费用构成四、投资概（估）算编制基本方法289（一）农村部分补偿费（二）城镇、集镇部分补偿费（三）工业企业补偿费（四）专业项目补偿费和防护工程费用（五）库底清理费用（六）环境保护和水土保持费用（六）水力侵蚀与风力侵蚀（七）重力侵蚀和混合侵蚀（八）冻融侵蚀和其他侵蚀（九）正常侵蚀和加速侵蚀（十）古代侵蚀和现代侵蚀（十一）地面径流与水损失（十二）水土流失防治责任范围、项目建设区和直接影响区（十三）水土流失治理度和植被覆盖率二、我国土壤侵蚀类型及分区295（一）前期工作程序（二）各阶段的内容与深度要求三、建设项目水土保持前期工作302（一）前期工作程序（二）各阶段主要内容和设计深度第三节水土保持规划305 一、水土保持综合调查（一）综合调查（二）土地利用调查（三）土壤侵蚀遥感普查二、水土流失重点防治区划分308309313（三）水土保持种草（四）封育治理（五）防风固沙造林（六）固沙种草（七）农林复合生态工程（八）生态修复三、耕作措施315四、风沙治理措施316第五节建设项目水土保持设计316一、建设项目水土保持措施类型和作业价第六节水土保持投资概（估）算及效益321一、水土保持工程概（估）算编制（一）编制依据（二）水土保持生态建设工程概（估）算编制规定（三）开发建设项目水土保持工程概（估）算编制规定（四）开发建设项目水土保持工程概（估）算与水土保持生态建设工程概（估）算的区别322设施验收第十章水资源保护329第一节水功能区划分一、目的和意义二、水功能区划分体系330三、一级区划的条件和指标330（一）保护区（二）保留区（三）开发利用区（四）缓冲区四、二级区划的条件和指标331一、基本概念（一）水环境容量（二）水功能区纳污能力（三）污染物入河控制量（四）排污削减量二、水功能区污染物入河量控制方案与排污削减量333三、入河排污口整治334（一）基本要求（二）入河排污口布局（五）纵向联通性（六）地下水开采率二、水生态系统保护与修复措施338（一）生态需水保障措施（二）水源涵养区保护措施（三）重要生境保护与修复第四节饮用水源地保护和地下水保护341一、饮用水源地保护（一）基本要求（二）水源地保护对策措施措施七、环境质量标准345第二节环境影响识别和预测评价345 一、环境影响识别（一）工程分析（二）环境影响识别与筛选二、环境影响预测评价346（一）预测评价的原则（二）预测评价内容和要求第三节环境保护对策措施351一、基本要求351一、环境监测（一）环境监测任务（二）监测站及监测点布设二、环境管理354三、环境监理354四、环境敏感区保护及管理355（一）自然保护区（二）风景名胜区第十二章经济评价357第一节概述357一、国民经济评价与财务评价的区别与联系一、财务评价的概念及水利水电项目财务评价的特点（一）财务评价的一般概念（二）水利项目财务评价的特点二、财务评价中的费用组成和综合利用工程费用分摊366（一）费用构成及其估算方法（二）综合利用水利建设项目费用分摊三、财务评价中成本费用估算369（一）总成本费用的构成第四节资金筹措374一、水利建设项目分类和资金筹集来源二、水利水电建设项目贷款能力测算375（一）贷款能力测算目的与适用范围（二）贷款能力测算原则（三）贷款能力测算主要内容三、水利水电建设项目资本金及其筹措375（一）投资项目资本金的概念（二）水利水电建设项目的资本金。
工程地质学》课本习题与答案
工程地质学》课本习题与答案第一章绪言1.何谓工程地质学？答：工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科2.何谓工程地质学的主要任务？答：①阐明建筑场地的工程地质条件，并指出其对建筑物有利的和不利的因素。
②论证建筑场地存在的工程地质问题，进行定性和定量评价，给出确切的结论。
③选择地质条件优良的建筑场地，并根据场地的地质条件合理配置各个建筑物。
④根据建筑场地的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理化建议，以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求。
⑤研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势，并提出对地质环境合理利用和保护的建议。
⑥为拟订改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。
3.何谓工程地质学的研究内容？答：①岩土工程性质的研究。
②工程动力地质作用的研究。
③工程地质勘查理论技术方法的研究。
④区域工程地质的研究。
4.何谓工程地质条件？答：工程地质条件是与工程建筑有关的地质因素的综合。
①岩土的类型及其工程性质。
②地质构造。
③水文地质条件。
④动力地质作用。
⑤地形地貌条件。
⑥天然建筑材料。
5.何谓工程地质问题？工程地质题目指已有的工程地质前提在工程修建和运行期间产生的一些新的变革和开展，组成威胁影响工程修建的安全。
主要的工程地质题目包括①地基不乱性题目。
②斜坡不乱性题目。
③洞室围岩不乱性题目。
④地区不乱性题目。
6.简述工程地质学与岩土工程的干系。
答：工程地质是岩土工程的基础，岩土工程是工程地质的延伸。
7.简述工程地质学的发展历史、现状和趋势。
答：17世纪以后开始出现地质环境对建筑影响的文献资料，工程地质学产生了萌芽。
20世纪初工程地质研究已经由欧美国家向发展中国家扩展并稳定发展。
未来工程地质学会与其他学科更加紧密相连，与各相关学科更好地交叉和结合，促进基本理论、分析方法和研究手段等各方面不断更新和前进，进而使工程地质学的内涵不断变化、外延扩展。
8.简述本课程的研究要求。
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构 造 结 构 面
节理（X型节理，张节理） 断层（正断层，逆断层，走滑断层） 层间错动带，羽状裂隙，破劈理。
浅 、 表 生 结 构 面
浅 部 结 构 面
表 部 结 构 面
卸荷断裂 重力扩展变形破裂
卸荷裂隙 风化裂隙 风化夹层 泥化夹层 次生夹泥
第四章 岩体的工程地质特性
1.1
第一节 岩体的结构特征 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。岩体是由结构面和结构体两部分组成。 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。Leabharlann 第二节 岩体的主要力学特性
a.
岩石力学指标的用途 划分岩石工程类型、岩体工程评价
利用岩石饱和抗压强度划分岩石工程类型
饱和抗压强度 ≥60MPa 60-30MPa ＜30MPa ＜15MPa
岩石类型
坚硬岩
中硬岩
软岩
极软岩
b.
岩石力学指标的用途
岩体质量分类或洞室围岩类型划分 RMR分类：地质力学分类，南非 Q分类：隧道围岩质量分类，欧洲 国内：如水利水电规范、岩土工程规范，其他部们如铁道、 公路、总参、建设部，个人方面有王思敬、陶振宇、杨子文。 评价岩体强度 利用结构面网络模拟、蒙特卡洛法等
泥化夹层：w≥wp。具有结构松散、孔隙比大、密度小、含水 量大、粘粒含量高、力学特性差的特点， f’=0.45-0.6，E0＜ 50MPa。如葛洲坝水电站
泥化夹层形成的三个基本条件：
a.
物质基础：粘土岩类夹层，粘粒含量高，且以蒙脱石为主的 粘土矿物。
构造作用：完整性被破坏，有利于地下水的运动；矿物颗粒 的性质和成分受到破坏。 地下水的作用：泥化作用，孔隙水压力作用，溶解作用等。
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。
1.2
岩体结构特征及主要类型
结构面的主要类型及特征
1.2.1
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
原 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。 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 变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软 弱夹层。
模量，则每级荷载作用下要进行卸载；
若要反映岩体正交各向异性变形特性，可以沿不同方向进行 试验，主要有垂直加载和水平加载两种方式。
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 现场试验加压方式
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 现场试验变形稳定判定标准
方位：结构面的产状（走向、倾向、倾角） 间距：反映岩体完整程度和块体大小 延续性：反映结构面的连通率 粗糙度：反映结构面的起伏状况 结构面侧壁强度：反映结构面受风化影响的程度 张开度：又称隙宽，即裂隙的宽度 充填物：不同物质充填对力学特性有显著影响 渗流：反映地下水的活动状况 节理组数：反映岩体被切割的状况 块体大小：可用块度和体积节理数反映
1.5d 硐底位臵 1.5d
2.0d
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 现场试验设备
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
a. b.
岩体变形试验——承压板试验 现场试验加压方式 逐级一次循环法（推荐方式）： 逐级多次循环法
若只要变形模量，则不需卸载；而既要弹性模量、又要变形
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
动力法测岩体动弹性模量 动力法或弹性波法（地震法、声波法） 基本公式
Ed Ed Vp Vs
2 V p 1 1 2u
2 Vs2 3V p 4Vs2
V
1 u
Vs2
2 p
二、结构面的特征
结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。国际岩石力学学会 （ISRM）实验室和野外试验标准化委员会于1978年提出了《岩体不连续 面定量描述的建议方法》，规定从方位、间距、延续性、粗糙度、侧壁强 度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小十个方面进行研究。
P
U
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 试验曲线类型及特征
d.
长尾型：试验所在平硐开挖面上有松弛的岩体，或平硐开挖 时间长，已形成松动圈。曲线上后段模量较前段模量大。若 要真实反映“原位岩体”的模量，则应将 u0→0，即以u0点作 为0点进行计算。
P
U0
U
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
21 1 2
式中：Vp-纵波波速（m/s）； Vs –横波波速（ m/s ）；ρ-岩体的 密度；u-泊松比。
4 Ee
4 E0
d
式中：E0（ Ee ）-岩体变形模量（弹性模量）； W0（ We ）岩体的总变形（弹性变形）； p-按承压板单位面积计算的压 力；d-承压板的直径；u-泊松比。
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 平硐中试验需满足的边界条件： Boussniesq课题的基本前提 是半无限空间，但实际试验时是不可能满足的。一般而言， 平硐中试验需满足如下图中的边界条件。
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。
岩体变形试验——承压板试验 试验曲线类型及特征
b.
上凹型：裂隙岩体、中等质量岩体。若按实际荷载取各点的 模量便是该点在曲线上的切线，所以模量是变化的，但通常 取各级荷载下计算模量的平均值。
P
U
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 试验曲线类型及特征
c.
下凹型：软岩或断层带及岩体质量较差的岩体，同样按实际 荷载取各点的模量时是变化的，一般按与实际的荷载（或地 应力）相当的点进行取值。
岩体变形试验——承压板试验 试验曲线类型及特征
e.
折尾型：试验所在平硐开挖后有应力集中（残余应力）或有 硬壳层。若要真实反映“原位岩体”的模量，则应将 σ0→0， 即以σ0点作为0点进行计算。
P
P0
U
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 变形模量或弹性模量的计算公式
三、软弱夹层
基本定义：软弱夹层（尤其是泥化夹层）是岩体中非常软弱 的结构面，是坝基岩体、边坡岩体和洞室围岩稳定性的制约
因素。一般软弱夹层的强度和变形参数：
a. b. c.
摩擦系数f<0.5；饱和抗压强度Rb≤10MPa；变形模量E0 ≤1000MPa 软弱夹层的分类 按成因分类：参照P127的表4-5。 按夹层的物质组成分类：长委会建议的分类 软岩夹层 碎块夹层 碎屑夹层
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 压力～变形曲线与应力～应变关系
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
岩体变形试验——承压板试验 试验曲线类型及特征
a.
直线型：坚硬岩体或碎裂岩体，比较均匀，E0=Ee，各级荷载 下进行计算均可以。
P
U
岩体变形测试技术、变形特性及参数取值
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。
W0 Ee
1 2 p d 1 2 p d
4We
4W0
式中：E0（ Ee ）-岩体变形模量（弹性模量）； W0（ We ）-岩体的总 变形（弹性变形）； p-按承压板单位面积计算的压力；d-承压板的 直径；u-泊松比。 岩体类型 岩体分类 泊松比u 坚硬岩体 I、II 0.24-0.26 中硬岩体 III 0.27-0.9 软岩 IV 0.30-0.31 断层带 V 0.32-0.33