工程地质5

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质。
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3.1.4 结构面状态
1)结构面贯通类型和连续性 a. 贯通类型 ①非贯通性结构面:较短、不能贯通,岩块强度降低、变形增大. ②半贯通性结构面:有一定长度、不能贯通,岩块强度降低、变 形增大.
③贯通性结构面:长度较长、连续好、贯通整个岩体、构成岩体 边界,它对岩体有较大的影响,破坏常受这种结构面控制.
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3.1.3 结构面分级及其特性-4 级 序 分级依据 力学属 对岩体稳定性影 地质类型 性 响
划分 II 类岩体结构 的基本依据
IV 级
延展数米, 未错动, 不夹泥, 有的呈弱结 合状态,统 计结构面
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节理、 劈理、 是岩体力学性质和 片理、 坚硬结 结构效应基础 层理、 构面 破坏岩体的完整性, 卸荷裂隙 与其他结构面形成 等。
可能发生的岩 上工程问题
块 状 结 构
只具有少量贯穿 厚层状机 性较好的节理裂 积岩、正 隙.裂隙结构面 变 质 岩 、 块状 问距0.7~ 块 状 岩 浆 柱状 1.5m 。一般为 2 ~ 岩、变质 3 组.有少量分离 岩 体
整体强度较 高.结构面互 相牵制.岩基 本稳定,接近 弹性各向同性 体
不稳定结构体 的局部滑动或 坍塌.深埋洞 室的岩爆
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结构面(Structural plane)类型-1 成因类型 沉积 结构面 地质类型 层面、层理、沉积间断面(不整 合面、假整合面)、原生软弱夹 层 流层、流线、火山岩流接触面, 蚀变带、挤压破碎带、原生节理
原 生 结 构 面
火成 结构面 变质 结构面
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片理、板理、软弱夹层
第五章 地下建筑工程地质问题
岩体是指在一定工程范围内,由包含软
弱结构面的各类岩石所组成的具有不连 续性、非均质性和各向异性的地质体。 隧道与地下洞室围岩、水工建筑地基的 岩体,道路工程边坡、港口岸坡、桥梁 岸坡、库岸边坡的岩体等,都属于工程 岩体。
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工业与民用建筑地基、道路与桥梁地基、
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易引起规模较 大的岩体失稳、 地下水加剧岩 体失稳
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JRC(joint roughness coefficent)
巴顿(Barton,1977)提出:
粗糙度标准及粗糙系数
挪威岩土工程研究所 (Norwegian Geotechnical Iinsitute)
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5)结构面张开度:
①张开度:结构面两壁间的垂直距离。
②点接触:起伏、锯齿的凸起点,粘聚力降低。 ③张开:强度决定于充填物。 结构面按张开度分级
④后层充填:厚度远大于起伏、强度取决于充填物、易滑移。
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3.1.5 岩体结构类型-1
岩 体 构 类 型 主要 岩 体 地 质 结构 结构面发育情况 类型 体形 状 以原生构造节理 均质,巨 为主.多呈闭合 块状岩浆 型,裂隙结构面 岩 、 变 质 巨块 间距大于 1.5m, 一 岩.巨厚 状 般不超过l~2 层沉积岩、 组.无危险结构 正变质岩 面组成的落石掉 块
K=n/L , d′ =1/K=L/n
线密度Kd:若取样线垂直结构面,则裂隙度被称为线密度。 间距d:同一组结构面法线方向上结构面平均距离。
Kd=n/L , d =1/Kd=L/n
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按结构面间距d的分级表 描 述 极密集的间距 很密的间距 密集的间距 中等的间距 宽的间距 削 距(mm) <20 20~60 60~200 200~600 600~2000
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3.1.5 岩体结构类型-3
岩 体 构 类 型 主要 岩体地质 结构 结构面发育情况 类型 体形 状
可能发生的岩 岩土工程特征 上工程问题
层 状 结 构
接近均一的各 向异性体.其 多韵律的 层状 变形及强度特 薄层及 有层理、片理、 板状 征受层面及岩 中厚层状 节理带有层间错 透镜 层组合控.可 沉积岩、 动面 体 视为弹塑性 副变质岩 体.稳定性较 差
不同类型边坡破坏 方式。
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3.1.3 结构面分级及其特性-5
级 序
分级依据
力学属 对 岩 体 稳 定 性 地质类型 性 影响
分布随机,降低岩 块强度,是岩块力 学性质效应基础。
V 级
连续性极差、 微小节理 刚性接触的 硬性结 细小或隐微 隐微裂隙 构面 若十分密集,又因 裂面,统计 风化,形成松散介 结构面 线理等。
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岩体结构-主要内容
1 岩体结构要素
2 结构面类型
3 结构面分级及其特性
4 结构面状态
5 岩体结构类型
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岩体结构要素
坚硬结构面干净的 结构面 软弱结构面夹泥的,夹层 岩体结构要素(单元) 块状结构体(短轴的) 结构体 于15的) 板状结构体(长厚比大
a.胶结充填物成分对结构面力学性质的影响:
①铁硅质胶结强度高;
②钙质胶结强度较差; ③黏土、泥质胶结强度最差。 b.胶结充填物厚度对结构面力学性质的影响: ①薄膜充填:厚度小于1mm、应力矿物、强度明显降低; ②端续充填:厚度小于起伏、强度与充填物和结构面有关; ③连续充填:厚度稍大于起伏、强度取决于充填物。
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可能发生的 岩土工程特 岩上工程问 征 题 完整性破坏 较大,整体 强 度 很 低.并受断 裂等软弱结 构面控制, 多呈弹塑性 介.稳定性 很差
碎 裂 状 结 构
易引起规模 较大的岩体 失稳、地下 水加剧岩体 失稳
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3.1.5 岩体结构类型-5
岩 体 构 类 型 主要 岩体地质 结构 结构面发育情况 类型 体形 状
很宽的间距
极宽的间距
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2000~6000
>6000
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多组结构面裂隙度K 的计算:
Ka=1/max =cosξa/da , Kb=1/mbx =cosξb/db , · · · · · · , Kn=1/mnx =cosξn/dn
K=Ka+Kb+· · · +Kn
结构面按裂隙度K分类: k=0~1为蔬节理, k=1~10为密节理,
很低连续性
低的连续性
中等连续性
1~3
3~l0
高连续性
很高连续性
10~20
>20
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2)结构面密集程度 结构面的密集程度反映结构面发育的密集程度。 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
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b. 连续性
结构面的连续性反映结构面的贯通程度。
①线连续性系数K1 :沿结构面延伸方向上,结构面各段长度 之和与测线长度比值.
K1=∑a/(∑a+ ∑b)
K1变化在0~1之间变化, K1值愈大说明结构面的 连续性愈好, 当K1=1时,结构面完全 贯通。 21:30
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3.1.3 结构面分级及其特性-3 级 序
分级依据
力学属 对 岩 体 稳 定 性 地质类型 性 影响
控制岩体的稳定性 与 I 、 II 级 结 构 面 组合可形成不同规 模的块体破坏 划分 II 类岩体结构 的重要依据
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各 种 类型 延展十米或数 多数属 的断层 十米, 于坚硬 无破碎带, 结构面 III 原 生 软弱 级 面内不含泥, 夹层 少数属 有泥膜。在一 软弱结 个地质时代地 层 间 错动 层中分布。 构面。 带等
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不稳定结构体 可能产生滑 塌.特别是岩 层的弯张破坏 及软弱岩层的 塑性变形
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3.1.5 岩体结构类型-4
岩 体 构 类 型 主要 岩体地质 结构 结构面发育情况 类型 体形 状 断层、断层破碎 带、Hale Waihona Puke Baidu理、层理 及层间结构面较 构造影严 碎块 发育,裂隙结构 重的破碎 状 面 间 距 0.25— 岩层 0.5m ,一般在 3 组 以上.由许多分 离体形成
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可能发生的 岩土工程特 岩上工程问 征 题
整 体 状 结 构
整体性强度 高,岩体稳 定,可视为 均质弹性各 向同性体
不稳定结构 体的局部滑 动或坍.深 埋洞室的岩 爆
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3.1.5 岩体结构类型-2
岩 体 构 类 型
主要 岩体地质 结构 结构面发育情况 类型 体形 状
岩土工程特征
k=10~100为非常密集节理, k=100~1000为压碎、糜棱化。
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②裂隙度K与的线密度Kd关系: 假设测线OC是水平布置的,且与结构面法线OA在水平面上的 投影线OB的夹角为α ,结构面的倾角为β ,则
③体切割度Xv:
Xe 面切割度Xe与裂隙度K的乘积; Xv= K·
表示一组结构面对岩体的切割程度。
岩体结构包括结构面和结构体两个要素。结构
面是指存在于岩体中的各种不同成因、不同特 征的地质界面,如断层、节理、层理、软弱夹 层及不整合面等。
结构体是指岩体被结构面切割后形成的岩石块
体。结构面和结构体的排列与组合特征便形成 了岩体结构。它既表达岩体中结构面的发育程 度及组合,又反映了结构体的大小、几何形式 及排列。
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结构面分级及其特性-1 级 分级依据 序
延伸数十公里 深度可切穿一 个构造层 破碎带宽度在 数米、数十米 以上
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力 学 属 对岩体稳定性影 地质类型 性 响 属于软 影响区域稳定性 弱结构 区 域 性 深 面, 是岩体变形或破 大断裂 坏的控制条件, 构成独 或大断裂 立 的 力 形成岩体力学作 学介质 用边界。 单元
②面连续性系数(面切割度)Xe:在岩体中沿结构面延展平 面上,结构面各块面积之和∑a与该断面面积A之比.
Xe=∑a/A
Xe变化在0~1之间变化;
Xe 值愈大说明结构面的连 续性愈好; 当Xe =1时,结构面完全贯。
当Xe =0时,岩体完整。
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岩体按切割度Xe的分类表
名称
完整的
切割度Xe
0.1~0.2
弱节理化
中等节理化
0.2~0.4
0.4~0.6
强节理化
完全节理化
0.6~0.8
0.8~1.0
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③迹长:在岩体中沿结构面延展迹线的长度。
描 述
迹长(m) <1
国际岩石力学学会 (ISRM,1978)建议: 用结构面的迹长来描述 和评价结构面的连续性, 并制订了相应的分级标 准
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3)结构面产状: ①要素:走向、倾向、倾角
②与主应力之间的关系:控制岩体的破坏机理与强度。
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4)结构面形态:
①要素:起伏形态、起伏角、粗糙度。 ②对岩体的力学性质和剪切强度有影响。 ③起伏角:i=arctan(2h/L)
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④粗糙度系数:
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I 级
级 序
结构面分级及其特性-2 分 级 依 对岩体稳定性影 地质类型 力学属性 据 响
不整合面
II 级
延伸数百 米 至 数 公 假整合面 里, 原生软弱夹 破碎带宽 层 度比较窄, 几 厘 米 至 层间错动带 数米 风化夹层
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控制山体稳定性
属于软弱 结构面 与I级结构面可 形成大规模的块 形成块裂 体破坏,即控制 边界 岩体变形和破坏 方式。
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结构面(Structural plane)类型-2
成因类型
构 造 结 构 面
地质类型
劈理
节理
断层
层间破碎夹层
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结构面(Structural plane)类型-3
成因类型
地质类型
卸 荷 裂 隙
次 生 结 构 面
爆 破 裂 隙 风 化 裂 隙 风 化 夹 层
泥 化 夹 层
描 述 很紧密 紧 密 部分张开 张 开 中等宽的 宽 的 很宽的 极宽的
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结构面张开度(mm) <0.1 0.1~0.25 0.25~0.5 0.5~2.5 2.5~10 >10 10~100 100~l 000
张开情况 闭合结构面
裂开结构面
张开结构面
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6)结构面的胶结充填物:
可能发生的岩 岩土工程特征 上工程问题
散 体 状 结 构
断层破碎带交 构造影响 叉.构造及风化 完整性遭到极 剧烈的 碎屑 裂隙密集.结构 大破坏.稳定 断层破碎 状 及组合错综复杂, 性极差.岩体 带,强风 颗粒 并 多 充 填 粘 性 属性接近松散 化带,全 状 土.形成许多大 体介质 风化带 小不一的分离岩 块
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