工程地质学第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类PPT课件
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工程地质讲稿-第6章岩石岩体工程性质
弱夹层等力学不连续面。
✓结构体 —岩体被结构面切割成的不同形状和大
小的岩块。
✓ 岩体的结构特征 — 岩体中结构面、结构体
的形状、规模、性质及其组合关系的特征。
h
13
1、结构面的成因类型 原生结构面
✓ 沉积结构面 层理面 沉积间断面 软弱夹层
✓ 火成结构面
原生节理 多期岩浆岩之间的接触面 侵入体与围岩的接触面 流纹和流层面
22
▲ 泥化夹层的特征
成分：粘粒含量明显增多。 结构：由固结或超固结变成泥质分散结构。 物理状态：天然含水量高，接近或超过塑限。
力学强度：软弱，μ≈0.2。
h
23
4、结构体 形状 （取决于结构面的组数及产状 ）
大小 （取决于结构面组数及各组间距 ）
h
24
➢ 结构体
的形状大 小相同，
1>
产状不同
G Ws
Vs • w
W、V
气 水
固体物质
Vn Ww、Vw
Ws、Vs
— 重量
W V
* 干容重、天然容重及饱和容重 *
✓ 空隙性
n Vn V
坚硬岩石 0.2~4.5% 半坚硬岩石 5.0~20.0% 松散沉积物 25.9~47.6%
h
4
二、岩石的水理性质
➢ 吸水性
• 吸水率
• 饱和吸水率
• 饱和系数
标志：其天然含水量等于或大于塑限。 特点：湿度高、密度小、强度低、变形大。
① 物质基础：粘土矿物含量较高的原生软弱夹层，
如粘土岩、粘土质页岩、粘土质粉砂岩、泥质板岩、 泥灰岩、千枚岩等夹层。
② 构造作用
③ 地下水的作用：结合水膜减弱颗粒间连接力，岩
石处于塑态甚至接近流态；溶解盐类、水化和水解
✓结构体 —岩体被结构面切割成的不同形状和大
小的岩块。
✓ 岩体的结构特征 — 岩体中结构面、结构体
的形状、规模、性质及其组合关系的特征。
h
13
1、结构面的成因类型 原生结构面
✓ 沉积结构面 层理面 沉积间断面 软弱夹层
✓ 火成结构面
原生节理 多期岩浆岩之间的接触面 侵入体与围岩的接触面 流纹和流层面
22
▲ 泥化夹层的特征
成分：粘粒含量明显增多。 结构：由固结或超固结变成泥质分散结构。 物理状态：天然含水量高，接近或超过塑限。
力学强度：软弱，μ≈0.2。
h
23
4、结构体 形状 （取决于结构面的组数及产状 ）
大小 （取决于结构面组数及各组间距 ）
h
24
➢ 结构体
的形状大 小相同，
1>
产状不同
G Ws
Vs • w
W、V
气 水
固体物质
Vn Ww、Vw
Ws、Vs
— 重量
W V
* 干容重、天然容重及饱和容重 *
✓ 空隙性
n Vn V
坚硬岩石 0.2~4.5% 半坚硬岩石 5.0~20.0% 松散沉积物 25.9~47.6%
h
4
二、岩石的水理性质
➢ 吸水性
• 吸水率
• 饱和吸水率
• 饱和系数
标志：其天然含水量等于或大于塑限。 特点：湿度高、密度小、强度低、变形大。
① 物质基础：粘土矿物含量较高的原生软弱夹层，
如粘土岩、粘土质页岩、粘土质粉砂岩、泥质板岩、 泥灰岩、千枚岩等夹层。
② 构造作用
③ 地下水的作用：结合水膜减弱颗粒间连接力，岩
石处于塑态甚至接近流态；溶解盐类、水化和水解
岩体的工程地质性质
Xe
a1
a2 an A
岩体按切割度分类： Xe＝0.1～0.2 完整岩体； Xe＝0.2～0.4弱节理化岩体； Xe＝0.4～0.6中等节理化岩体； Xe＝0.6～0.8强节理化岩体； Xe＝0.8～1.0完全节理化岩体； 岩体被某组结构面切割的程度Xr为：
Xr K Xe
式中：K为岩体的裂隙度； Xe 为沿某一平面的切割度。
（2）切割度Xe——指岩体被节理分割的程度。
假设岩体仅有一个结构面，可沿结构面在岩体中取一个贯
通性的假想平直断面，则结构面面积a与该断面面积A之比， 即为该岩体的切割度。
a Xe A
可见,当: 0<Xe<1, 岩体部分切割； Xe＝1, 岩体被整个切割； Xe＝0, 即岩体为完整连续体。
如果岩体沿某断面上同时存在着面积为a1、a2…an的n个结 构面时，则岩体沿该断面的切割度为
路、总参、建设部，个人方面有王思敬、陶振宇、杨子文。 c. 评价岩体强度 ✓ 利用结构面网络模拟、蒙特卡洛法等
影响岩石工程性质的因素
内部因素（岩石的地质特征） •矿物成分 •结构 •构造 外部因素
•水的作用
•风化作用
4.3 结构面特征及力学性质
结构面的发育程度、规模大小、组合形式等是决定结构体 的形状、方位和大小，控制岩体稳定性的重要因素。尤以结 构面的规模是最重要的控制因素。按结构面发育程度和规模 可以划分为如下五级：
构面的成因类型
➢ 原生结构面：岩石成岩过程中形成的结构面。 ✓ 沉积结构面：层理、层面、沉积不整合面、沉积软弱夹层。 ✓ 火成结构面：岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面。 ✓ 变质结构面：包括残余的变余结构面和变成的重结晶结构面。 ➢ 次生结构面 ✓ 内动力成因型结构面（构造结构面）：受构造应力作用。 ✓ 外动力成因型结构面（表生结构面）：如卸荷裂隙（长江链子
工程岩体的分类-PPT课件
建立一个评价体系。从定性和定量2方面评价岩
体的工程性质，根据工程类型及其使用目的对岩 体进行分类，也是岩体力学的最基本的研究课题 之一。
简单的分类到多参数的分类，定性的分类到定量
的分类。处于发展过程中。
3
二. 目前，代表性的分类
岩石饱和单轴强度分类—根据强度值，坚硬到极软
等级区分岩石质量的好坏。
max s
umax u
11
•
注：稳定性指在工程的工作期限内，工程安全 和工作断面得以保证。
条件：
地下工程或岩体中最大的、最危险的应力 位移。 s、u—岩体或支护材料的强度限或极限位移。
12
三、按岩体完整性分类
（一）按岩石质量指标（ RQD, Rock 、 Quality
Designation）分类
2
3
4.8~ 4.2 4.4~ 3.8 4.0~ 3.4 <3.6
4.4~ 3.8 4.0~ 3.4 3.6~ 3.0 <2.6
9
第三节
工程岩体代表性分类
一、按岩石的单轴抗压强度（Ｒc）分类
（一）单轴强度
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
表5-1 岩石按抗压强度分类
岩石单轴抗压强Rc （MPa） 250~160 160~100 100~40 <40 岩石类别 特坚岩 坚 岩 次坚岩 软 岩
10
（二）点荷载强度
二、按巷道岩石稳定性分类（自己看）
范 围 采用值 最小值
4000~5000 4500 3500
3000~4000 3500 2500
2000~3500 2750 1500
<2000 1500 500
岩体Vpm/ Vpsr
体的工程性质，根据工程类型及其使用目的对岩 体进行分类，也是岩体力学的最基本的研究课题 之一。
简单的分类到多参数的分类，定性的分类到定量
的分类。处于发展过程中。
3
二. 目前，代表性的分类
岩石饱和单轴强度分类—根据强度值，坚硬到极软
等级区分岩石质量的好坏。
max s
umax u
11
•
注：稳定性指在工程的工作期限内，工程安全 和工作断面得以保证。
条件：
地下工程或岩体中最大的、最危险的应力 位移。 s、u—岩体或支护材料的强度限或极限位移。
12
三、按岩体完整性分类
（一）按岩石质量指标（ RQD, Rock 、 Quality
Designation）分类
2
3
4.8~ 4.2 4.4~ 3.8 4.0~ 3.4 <3.6
4.4~ 3.8 4.0~ 3.4 3.6~ 3.0 <2.6
9
第三节
工程岩体代表性分类
一、按岩石的单轴抗压强度（Ｒc）分类
（一）单轴强度
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
表5-1 岩石按抗压强度分类
岩石单轴抗压强Rc （MPa） 250~160 160~100 100~40 <40 岩石类别 特坚岩 坚 岩 次坚岩 软 岩
10
（二）点荷载强度
二、按巷道岩石稳定性分类（自己看）
范 围 采用值 最小值
4000~5000 4500 3500
3000~4000 3500 2500
2000~3500 2750 1500
<2000 1500 500
岩体Vpm/ Vpsr
第六章岩体的工程地质性质及岩体工程分类
岩体工程分类是以岩体稳定性或岩体质量 评价为基础的分类，是工程地质学中一个重要 的研究课题。为综合性分类。 目前主要考虑三方面因素的指标：即与岩 石工程性质有关的指标（力学性质）、岩体后 期改造有关的指标 ( 岩体结构 ) 和岩体赋存条件 方面的指标（地下水、地应力） 。
岩石质量指标 RQD （Rock Quality Designation） 定义————大于10cm的岩芯累计长度与
（4）结构面的形态
用侧壁的起伏形态和粗糙度来表示。
粗糙度系数（JRC）
根据结构面的粗
糙程度可将粗糙度系
数分为10级。 用剖面仪测出结 构面的粗糙剖面，然 后比较右图定出粗糙 度系数。
P80式6-19
（5）结构面的张开度：
结构面两壁间的平均距离，mm。
测量仪器：塞尺
结构面的张开度大小影响 岩体的强度及渗透性。
他带领勘测地质队员，查
徐瑞春 （右）
三峡勘测研究院总工 长江委综合勘测局副总工 教授级高级工程师 全国工程勘察大师
清葛洲坝坝基下 72 层 层间剪切带，并提出了剪 切带的建层、分类及空间 分布规律。为葛洲坝施工 解决大坝地基基础处理问 题发挥了重要作用。
四、岩体的结构类型划分 岩体结构——岩体中结构面和结构体的组合方式。
第六章
岩体的工程地质性质
及岩体工程分类
岩石与岩体的区别
岩石是矿物或碎屑的集合体，例如火成岩，沉积岩，变 质岩； 岩体——是由结构面和被结构面所分隔的岩石（岩块、 结构体）构成的整体，处于一定的地应力状态中。 坡岩体，地基岩体等。 岩石的工程地质性质与组成岩石的矿物成分有关，但主 要取决于颗粒间的联结特征； 岩体的工程地质性质是由结构面和被结构面所分隔的 eg.边
岩石质量指标 RQD （Rock Quality Designation） 定义————大于10cm的岩芯累计长度与
（4）结构面的形态
用侧壁的起伏形态和粗糙度来表示。
粗糙度系数（JRC）
根据结构面的粗
糙程度可将粗糙度系
数分为10级。 用剖面仪测出结 构面的粗糙剖面，然 后比较右图定出粗糙 度系数。
P80式6-19
（5）结构面的张开度：
结构面两壁间的平均距离，mm。
测量仪器：塞尺
结构面的张开度大小影响 岩体的强度及渗透性。
他带领勘测地质队员，查
徐瑞春 （右）
三峡勘测研究院总工 长江委综合勘测局副总工 教授级高级工程师 全国工程勘察大师
清葛洲坝坝基下 72 层 层间剪切带，并提出了剪 切带的建层、分类及空间 分布规律。为葛洲坝施工 解决大坝地基基础处理问 题发挥了重要作用。
四、岩体的结构类型划分 岩体结构——岩体中结构面和结构体的组合方式。
第六章
岩体的工程地质性质
及岩体工程分类
岩石与岩体的区别
岩石是矿物或碎屑的集合体，例如火成岩，沉积岩，变 质岩； 岩体——是由结构面和被结构面所分隔的岩石（岩块、 结构体）构成的整体，处于一定的地应力状态中。 坡岩体，地基岩体等。 岩石的工程地质性质与组成岩石的矿物成分有关，但主 要取决于颗粒间的联结特征； 岩体的工程地质性质是由结构面和被结构面所分隔的 eg.边
岩体的工程性质讲义课件
理
④ 加载速度：推荐加载速度是：
与
0.5～1.0MPa／s 。 ⑤ 环境条件：含水量、温度。
方
内因：⑥ 岩石本身的物质成分和结构特征.
法
地 ㈡ 单向应力状态下岩石的变形特征
下 结
1、单轴压缩时应力-应变曲线 三种状态：①线形弹性 ②应变软化特性 ③应变硬化特性
构
2、弹性模量
设
初始切线模量、平均切线模量、平均割线
理
⑴ 直接剪切法
与 方
剪切盒 ，绘出 - 图，进而确定c, Ф
法
地
下
剪切盒
结
⑵ 倾斜板间加压的单向剪切法
构
设
计
原
理 与
=30°～50° ㈢ 利用 （单轴抗压强度）和 （单轴抗拉强
方
度）推算抗剪强度指标
法
⑴ 威尔克法（R.G.Wuerker，1959 ）
地
下
结
构 设
⑵ 握部（Aorlbe，1970）方法
方
段）：残余强度
法 5、循环荷载条件下岩块的变形特征
疲劳强度
地
三、岩石的抗拉强度 胶结物强度、抗拉强度的各向异性
下
测定岩石抗拉强度的方法：
结
⑴ 直接拉伸法
构
⑵ 棱柱体试件的弯曲
设
⑶ 圆柱体的弯曲
计
⑷ 圆盘弯曲
原
⑸ 液压扩张试验
理
⑹ 巴西试验：又称劈裂试验或线荷载试
与
验
方
法
实心圆盘
地 下 圆柱体
L 为圆柱长
下 ⒊孔隙中存在水或其它物质，它们在岩石承受荷
结 构
载的情况下，会加速裂纹的扩展，从而导致岩石 强度降低。
工程地质学_第6章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构体特征及性质
(1)特征 可用其规模、形态及其产状进行描述 a.按不同级别结构面对岩岩体的切割，可将结构体划分为 4级。 Ⅰ级结构体——地质体或称断块体 Ⅱ级结构体——岩块 Ⅲ级结构体——块体 Ⅳ级结构体——山体
b.基本形状有柱状、块状、板状、楔形、锥形、菱形等。一般 来说其稳定程度，板状结构体比柱状、块状的差。而楔状的比 菱形及锥状的差. c.产状一般用结构体表面上最大结构面的长轴方向表示，平卧 的板状结构体比竖直的板状结构体对岩体稳定性的影响要大— 些.
变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路 堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对 工程及地下洞体稳定也有影响
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
在天然及人工边坡上造成危害， 有时对坝基，坝肩及浅埋隧洞等工 程亦有影响，但一般在施工中予以 清基处理
侧壁的起伏程度
结构面粗糙
结构面的粗糙度可用粗糙度系数(JRC)表示: 它可以
增加结构面的摩擦角．进而提高了岩体的强度。据结构面 的粗糙程度可将粗糙度系数（JRC）分为10级。在实际工作 中，可用剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面、然后与标 准剖面进行比较，即可求得结构面的粗糙度系数(JRC).
e. 结构面的张开度
层状结构 （Ⅱ1）
与围岩接触面可具 接触面延伸较 熔合及破坏两种不 远，比较稳定而 同的特征。原生节 原生节理往往短 理一般为张裂面， 小密集 较粗糙不平 结构面光滑平 片理短小，分布 直．片理在岩层深 变质 1.片理 产状与岩层或 极密．片岩软弱 部往往闭合成隐蔽 构造方向一致 夹层延展较远， 结构面，片岩、软 结构面 2.片岩软 弱夹层 具固定层次 弱夹层、岩片状矿 物．呈鳞片状 张性断裂不平整， 1.节理（X型节理， 张性断裂较短小, 常具次生充填．呈 张节理） 产状与构造线 剪切断裂延展较 锯齿状，剪切断裂 2.断层（正断层，逆 呈一定关系， 远，压性断裂规 较平直．具羽状裂 构造结构面 断层，走滑断层） 层间带动与岩 模巨大．但有时 晾，压性断层具多 3.层间错动带 层一致 为横断层切割成 种构造岩，成带状 4.羽状裂隙劈理 不连续状 分布，往往含断层 泥、糜棱岩 1.卸荷裂隙 2.风化裂隙 次生结构面 3.风化夹层 4.泥化夹层 5.次生夹泥 分布上往往呈不 连续状，透镜 受地形及原结 一般为泥质物充 体，延展性差， 构面控制 填，水理性质很差 且主要在地表风 化带内发育
岩体的工程地质性质及岩体工程分类 2 ppt课件
a K1
a b
K1变化在0～1之间，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。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
积之和与总面积的比值。
结构面连续性分级表
描述 很低连续性
低连续性 中等连续性
高连续性 很高连续性
迹长（m） <1 1~3 3~10
10~20 >20
KdLsinncossin Kcd' os
结构面间距分级表
描述 极密集的间距 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
间距（mm） <20 20~60
60~200 200~600 600~2000 2000~6000 >6000
• 用线密度来估算岩体质量指标RQD(rock quality designation)
侧壁的起伏程度可用起伏角
(i)表示。
i arctg(2h) L
• 结构面的粗糙度用粗糙 度系JRC(joint roughness coefficient)表示。
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：
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
岩体的（二工）程结构地面质的性连续质性及岩体工 • 程结构分面的类连续2性反映结构面的贯通程度。
• 1、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。
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
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
a b
K1变化在0～1之间，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。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
积之和与总面积的比值。
结构面连续性分级表
描述 很低连续性
低连续性 中等连续性
高连续性 很高连续性
迹长（m） <1 1~3 3~10
10~20 >20
KdLsinncossin Kcd' os
结构面间距分级表
描述 极密集的间距 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
间距（mm） <20 20~60
60~200 200~600 600~2000 2000~6000 >6000
• 用线密度来估算岩体质量指标RQD(rock quality designation)
侧壁的起伏程度可用起伏角
(i)表示。
i arctg(2h) L
• 结构面的粗糙度用粗糙 度系JRC(joint roughness coefficient)表示。
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：
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
岩体的（二工）程结构地面质的性连续质性及岩体工 • 程结构分面的类连续2性反映结构面的贯通程度。
• 1、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。
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
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
工程地质与水文课件第6章
层面及其他软弱结构面的倾向相同时有下述三种 情况：
(1) 边坡角大于结构面倾角(β＞α)时，对边坡稳定 不利。这时，能否沿着结构面产生滑动，取决于结构 面内摩擦角φ值的大小。当φ＞α时，一般是稳定 的；φ＜α时则产生滑坡；φ＝α时处于极限平衡 状态。
(2)边坡角小于结构面倾角(β＜α）时，边坡是 稳定的，这时，边坡角可以提高到，使β=α， 这时β角作为经济合理的边坡角。
沉积结构面
火成结构面
变质结构面 节理 断层 层间错动面 破碎带 卸荷裂隙、风化裂隙、风化夹层 泥化夹层、次生泥层、容蚀面、 爆破松动带
结构面的特性
❖结构面的延展性； ❖结构面的充填胶结情况 ；
❖结构面的密集程度； ❖结构面的几何形状； ❖结构面的演变历史 ； ❖结构面的产状和组合关系； ❖结构面的分级及其特征
(3)边坡角等于结构面倾角(β=α)时，边坡也是稳 定的。
若岩体存在两组结构面，边坡稳定性评价如下：
1、当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向相反时， 边坡为稳定结构；
2、当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向基本一致 但其倾角大于坡角时，边坡为基本稳定结构；
3、当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向之间的夹 角小于45°且倾角小于坡角时，边坡为不稳定结构。
地质界面（或带）。
它包括物质分异面与不连续面，如层面、节理、 断层、片理、火成接触面等。
结构体
是由不同产状的结构面组合起 来，将岩体切割成各种形状的 单元块体。
结构面 的性质 及其空 间组合
岩体 的强 度和 稳定 主要 取决 于
结构体 的性质 及其立 体型式
next
结构面的类型
原生结构面 构造结构面 次生结构面
软弱夹层
通常是指在上、下相对坚硬的岩层中，夹有力学 强度低、泥质或炭质含量高(软弱物质成分多)、遇 水易软化或泥化、延伸较长而厚度较薄的软弱岩 层。软弱夹层按成因可分为原生、构造和次生等 类型。
岩石工程地质性质课件
剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验 （Unconfined shear strength test）和限制性剪切强 度试验（Confined shear strength test）二类。
非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有 正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除了存在剪 应力外，还存在正应力。
•岩石工程地质性质
•38
5) Hoek直剪仪试验装置
•岩石工程地质性质
•39
6）角模压剪试验及受力分析示意图
在压力P的作用下，剪切面上可分解为沿剪切面的剪 力Psinα/A和垂直剪切面的正应力Pcosα/A，如图所 示。
•岩石工程地质性质
•40
7）限制性剪切强度试验结果及其分析
①试验结果：剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所能承受的 剪应力也越大。
衡量岩石透水性的指标为渗透系数(K)。一般来说，完整密实的岩 石的渗透系数往往很小。岩石的渗透系数一般是在钻孔中进行抽 水或压水试验而测定的。
一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流动一样，也服从 于线性渗流规律——达西定律，即
UKJ
•岩石工程地质性质
•14
几种岩石的渗透系数值
•岩石工程地质性质
•32
b.应力分布：圆盘在压应力的作用下，沿圆盘直径y—y的应力分 布和x—x方向均为压应力。而离开边缘后，沿y—y方向仍为压应 力，但应力值比边缘处显著减少。并趋于均匀化；x—x方向变成 拉应力。并在沿y—y的很长一段距离上呈均匀分布状态。
c.破坏原因：从图可以看出，虽然拉应力的值比压应力值低很多， 但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而 导致试件沿直径的劈裂破坏。破坏是从直径中心开始，然后向两 端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。
非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有 正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除了存在剪 应力外，还存在正应力。
•岩石工程地质性质
•38
5) Hoek直剪仪试验装置
•岩石工程地质性质
•39
6）角模压剪试验及受力分析示意图
在压力P的作用下，剪切面上可分解为沿剪切面的剪 力Psinα/A和垂直剪切面的正应力Pcosα/A，如图所 示。
•岩石工程地质性质
•40
7）限制性剪切强度试验结果及其分析
①试验结果：剪切面上正应力越大，试件被剪破坏前所能承受的 剪应力也越大。
衡量岩石透水性的指标为渗透系数(K)。一般来说，完整密实的岩 石的渗透系数往往很小。岩石的渗透系数一般是在钻孔中进行抽 水或压水试验而测定的。
一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流动一样，也服从 于线性渗流规律——达西定律，即
UKJ
•岩石工程地质性质
•14
几种岩石的渗透系数值
•岩石工程地质性质
•32
b.应力分布：圆盘在压应力的作用下，沿圆盘直径y—y的应力分 布和x—x方向均为压应力。而离开边缘后，沿y—y方向仍为压应 力，但应力值比边缘处显著减少。并趋于均匀化；x—x方向变成 拉应力。并在沿y—y的很长一段距离上呈均匀分布状态。
c.破坏原因：从图可以看出，虽然拉应力的值比压应力值低很多， 但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而 导致试件沿直径的劈裂破坏。破坏是从直径中心开始，然后向两 端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。
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a K1 a b
K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性 愈好
K1＝1时，结构面完全贯通。
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中国地质大学工程学院 贾洪彪
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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
3、结构面的密度
❖结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 ❖1）线密度(Kd)是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)。
• 用线密度来估算岩体质量指标RQD(rock quality designation)
• 变质结构面在变质过程中形成，分为残留结构面和重结晶结构 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。
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❖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
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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
岩体结构面的类型及其特征
成因类型
地质类型
沉积结 构面
1层理层面 2软弱夹层 3不整合面、假整合面 4沉积间断面
原
生 结 构
岩浆岩 结构面
1侵入体与围岩接触面 2岩脉岩墙接触面 3原生冷凝节理
面
变质结பைடு நூலகம்1片理 构面 2片岩软弱夹层
构造结构面 次生结构面
接触面延伸较远，比 较稳定，而原生节理 往往短小密集
与围岩接触面可具熔合及破碎两种 不同的特征，原生节理一般为张裂 面，较粗糙不平
一般不造成大规模的岩体破坏，但有时 与构造断裂配合，也可形成岩体的滑移， 如有的坝肩局部滑移
片理短小，分布极密， 片岩软弱夹层延展较 远，具固定层次
结构面光滑平直，片理在岩层深部 往往闭合成隐蔽结构面，片岩软弱 夹层具片状矿物，呈鳞片状
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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
(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。
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。
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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
第一节 岩体的结构特征
一、结构面的类型
(一)地质成因类型 • 原生结构面 • 构造结构面 • 次生结构面
(二)力学成因类型 • 张性结构面 • 剪性结构面
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在变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路堑 边坡常见塌方。片岩夹层有时对工程及 地下洞体稳定也有影响
张性断裂较短小，剪 切断裂延展较远，压 性断裂规模巨大，但 有时为横断层切割成 不连续状
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
受地形及原结构 面控制
主要特征 分布
性质
工程地质评价
海相岩层中此类结构 面分布稳定，陆相岩 层中呈交错状，易尖 灭
层面、软弱夹层等结构面较为平整； 不整合面及沉积间断面多由碎屑泥 质物构成，且不平整
国内外较大的坝基滑动及滑坡很多由此 类结构面所造成的，如奥斯汀、圣·弗朗 西斯、马尔帕塞坝的破坏，瓦依昂水库 附近的巨大滑坡
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
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
贾洪彪
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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
第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
• 第一节 岩体的结构特征 • 第二节 岩体的变形与强度性质 • 第三节 岩体的工程分类
• 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。
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
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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)力学成因类型
1、张性结构面是由拉应力形成的，如羽毛状张裂面、纵张 及横张破裂面、岩浆岩中的冷凝节理等
• 特点：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙，起 伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰富，导水性强
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。
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
一般为泥质物充填，水理性质很差
在天然及人工边坡上造成危害，有时对 坝基、坝肩及浅埋隧洞等工程亦有影响， 但一般在施工中予以清基处理