Chapter 4.1 岩体的结构特征
4.1 岩体的结构特征Structure Characteristics of rock mass
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?岩体的结构分类
?工程节理岩体
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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（岩石块体）。
岩体：结构面和结构体的地质统一体。
软弱结构面破坏的。如马尔帕
塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等。?结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组成部分，控制
着工程岩体的变形特性。
?结构面是岩体中渗透水流的主
?工程岩体中应力的分布受结构
面及其力学性质的影响。
上个世纪60年代以前，人们对岩石的认识还是局限于连续的、各向同性的材料。
后来发生了马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等重大岩石工程灾害，人们逐渐认识到岩体不是一种普通的材料，而是包含着大量的不连续面，并承受了漫长的地质历史时期作用。2019/6/30
What is a discontinuity （结构面）
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结构面的分类
火成结构面原生结构面构造结构面
次生结构面沉积结构面变质结构面
结构面按成因
可分为
原生结构面：岩体在成岩过程中形成的结构面。
火成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（如：流层、流线、火山岩流接触面、蚀变带、原生节理等）。
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。
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），如：片理、片麻理、板理、软弱夹层等。
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。
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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按岩体结构类型分类
按岩体结构类型进行分类是中国科学院地质研究所的谷德振教授提出的，它主要是根据岩体的结构类型、完善程度、结构面特征以及岩块单轴强度指标等因素的综合指标对岩体分类。
岩体结构整体块状结构层状结构
碎裂结构
散体结构
整体块状结构碎裂结构
构造相对轻微的厚层状与大型岩体，节理少
构造相对强烈的互层或风化型岩体，
节理多，切割破碎
层状结构
散体结构构造中等的中厚层或薄层状岩体，节理发育
构造变动强烈地带或剧烈风化带，节理多
且乱
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浅谈岩体结构对岩体性质的影响
浅谈岩体结构对岩体性质的影响 学生：彭敏 班级：水工1班学号：2014141482159 授课教师：肖明砾成绩 摘要影响岩体岩石力学性质和物理性质的三个重要因素有：矿物、结构、构造，其中岩体构造对岩体的性质影响尤为重要，控制着岩体的工程性质以及稳定性。岩体由结构面和结构体组成，其结构特性是岩体力学行为、变形和破坏形式的主要控制因素。 关键词结构性质结构面软弱夹层 1.结构面的类型与自然特性 1.1概述 结构面指岩体中不连续面，切割岩体的各种地质界面，包括各种物质分异面、破裂面及软弱夹层, 在其变形、破坏过程中所起的作用, 取决于结构面的成因和自然特性, 这种特性直接影响着岩体的物理力学性质。 1.2分类 1.2.1地质成因分类 可以分为原生结构面、构造结构面以及次生结构面三种,其特征如图1所示。 图1 1.2.2结构面的规模 ①Ⅰ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。 ②Ⅱ级：指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。 ③Ⅲ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。 ④Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界面，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。 ⑤Ⅴ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。 1.3结构面特性 结构面是控制岩体工程地质性质的重要因素，而结构面的特性则影响着结构面的强度与其他性能，进而影响岩体的强度与性质。 ①产状：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。 ②连通性：结构面的连通性反映结构面的贯通程度 ③密度：反映结构面发育的密集程度和岩体完整程度。 ④胶结及填充情况：结构面胶结后力学性质有所增强，Fe质胶结的强度最高，泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低。 ⑤形态：结构面平整光滑程度不同，抗剪强度不同。 1.4软弱结构面 软弱夹层是控制岩体稳定的极端重要的因素，泥化层是岩石工程性质最差的结构面。力学强度低，含碳量高，遇水易软化，延伸较长，厚度较薄。 2.岩体结构分类及特性 岩体的结构特征指岩体中结构面、结构体的规模、形状、性质、相互组合关系，岩体的结构特征基本决定了岩体的破坏方式。 2.1岩体结构类型 ①整体与块状结构：整体性高，结构面互相牵制，岩体稳定。 ② 层状结构：变形与强度特征受层面及岩层
侵入岩主要岩石类型的结构特征及照片图版
附侵入岩主要岩石类型的结构特征及照片图版 一、超基性侵入岩（P.39） 二、基性侵入岩（P.40） 三、中性侵入岩（P.40） 四、酸性侵入岩（P.41） 照片说明及图版（P.43~P.47）
附侵入岩主要岩石类型的结构特征及照片图版为便于与火山岩相比较，这里特将各类侵入岩代表性岩类的主要结构特征介绍如下：侵入岩属显晶质结构，根据矿物颗粒绝对大小又分为： （1）粗粒结构晶粒直径＞5mm； （2）中粒结构晶粒直径5-2mm（或5-1mm）； （3）细粒结构晶粒直径＜2mm（或＜1mm）。 颗粒更细小，＜0.2mm（或＜0.1mm）者称微粒结构；而颗粒很大，粒径＞1cm者则称巨晶或伟晶。 实际上，岩石中矿物颗粒都一样大小者比较少见，这里指的粒径是指岩石中最主要矿物的一般大小。 一、超基性侵入岩 超基性岩以SiO2含量＜45%及不含石英为特征。 超基性侵入岩具代表性的岩石为橄榄岩和辉石岩等。 1、矿物成分 主要矿物：橄榄石和辉石。橄榄石为镁橄榄石（FO 100-90）和贵橄榄石（FO 90-70）；辉石为富镁斜方辉石（顽火辉石、古铜辉石及紫辉石）和富钙单斜辉石（透辉石、普通辉石、异剥石）。 次要矿物：角闪石、黑云母，偶见斜长石。 副矿物：尖晶石类、铬铁矿、钛铁矿、磷灰石和磁铁矿。 2、主要结构 （1）半自形粒状结构组成岩石的矿物颗粒按结晶习性发育一部分规则的晶面，其他的晶面发育不好而呈不规则形态。若岩石主要由这些半自形晶构成，则称半自形粒状结构（照片1）。 （2）粒状镶嵌结构是超基性岩中常见的结构，粒状矿物近等轴形，被此呈直线镶嵌接触（照片2、3）。 （3）网状结构这是橄榄石遭受蛇纹石化的次生结构。特征在于开始是蛇纹石呈网格状贯穿整个切面，网眼中仍保留有未蚀变的橄榄石，这就是网状结构（或网状构造）（见照片2、3）。变化剧烈时，整个橄榄石切面会被蛇纹石和磁铁矿混合物所取代，但橄榄石原有的轮廓仍可察见。
岩体结构的基本类型
目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (3) 6、类型 (3) 7、力学效应 (3) 二、岩层产状的记录方法 (3)
一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体 体积裂隙数 Jv(裂隙数／m3) <11～33～1010～30>30 2.岩体结构特征 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质： 1.整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型表16-4-3 结构类型 地质背景结构面特征 结构体特征 类亚类形态强度(MPa) 整 体 块 状 整体结构 岩性单一，构造变形 轻微的巨厚层岩层及 火成岩体，节理稀少 结构面少，1～3组，延展性 差，多呈闭合状，一般无充 填物， tan ≥0.6 巨型块体>60
岩体的力学性质及分类doc
―――岩体力学作业之二 一、名词释义 l.结构面：①指在地质历史发展过程中，岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的宏观地质界面或带。 ②又称弱面或地质界面，是指存在于岩体内部的各种地质界面，包括物质分异面和不连续面，如假整合、不整合、褶皱、断层、层面、节理和片理等。 2.原生结构面：在成岩阶段形成的结构面，根据岩石成因的不同，可分为沉积结构面、岩浆（火成）结构面和变质结构面三类。 3.构造结构面：指在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层面等。 4.次生结构面：指在地表条件下，由于外力(如风力、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等。 5.结构面频率：即裂隙度，是指岩体中单位长度直线所穿过的结构面数目。 6.结构体：结构面依其本身的产状，彼此组合将岩体切割成形态不一、大小不等以及成分各异的岩石块体，被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。 7.结构效应：是指岩体中结构面的方向、性质、密度和组合方式对岩体变形的影响。 8.剪胀角（angle of dilatancy）：岩体结构面在剪切变形过程中所发生的法向位移与切向位移之比的反正切值。 9.节理化岩体：是指被各种节理、裂隙切割呈碎裂结构的岩体。 10.结构面产状的强度效应：指结构面与作用力之间的方位关系对岩体强度所产生的影响。 11.结构面密度的强度效应：指结构面发育程度(数量)对岩体强度所产生的影响。 12.岩体完整性指标：是指岩体弹性纵波与岩石弹性纵波之比的平方。 13.岩体基本质量：岩体所固有的、影响工程岩体稳定性的最基本属性，岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定。 14.自稳能力：在不支护条件下，地下工程岩体不产生任何形式破坏的能力。 15.体积节理数：是指单位岩体体积内的节理(结构面)数目。 16.岩石质量指标(RQD)：长度在10cm（含10 cm)以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分比，称为岩石质量指标RQD(Rock Quality Designation)。 二、填空题 1.岩体是指经历过多次反复地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成了一定的岩石成分和结构，赋存于一定地质环境中的地质体。因此，岩体力学性质与岩体中的、以及 2 密切相关。 2.岩体由结构面和结构体组成，结构面根据形成原因通常可分为三种类型：、 和。 3.在工程岩体范围内，结构面按贯通情况可分为、以及三种类型。 4.在岩体中被各种结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构体的形状主要有、、1 以及菱形和锥形等，如果风化强烈或挤压严重，也可形成、、 1 等。 5.岩体抵抗外力作用的能力称为岩体的力学性质。它包括岩体的特征、特征和1 特征等。 6.岩体结构面的剪切变形与、和有关。 7.岩体结构面的几何特性是反映节理的外貌，它的组成要素包括：、、、 以及和。 8.岩体的力学性质不仅取决于岩石本身及结构面的力学性质，也与密切相关。 9.岩体的强度不仅与组成岩体的的性质有关，而且与岩体内的有关，此外还与岩体有关。 10.岩体中存在各种结构面，结构面的变形大小主要由和控制的。
地质编录土体,岩体
岩土描述 1.土体 成因：残积土、坡积土、崩积土、冲积土、洪积土、风积土、湖积土、海积土、冰积土工程地质特性：黄土、冻土、膨胀土、盐渍土、软土、红黏土、填土 颗粒成分：碎石土、砂土、粉土、粘性土 1.1碎石土（粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%的土） 描述容及顺序为：名称，颜色，成因类型，物质成份，颗粒级配，形状，风化程度（坚固性），磨圆度，充填物成份性质及其百分比，潮湿度，密实度，对碎石土的成份的描述应指出碎块的岩石名称。充填物为砂土时，应描述其密度、充填物为粘土时应描述其状态，并按其重量估计含量的百分比；无充填物：则研究其空隙大小，颗粒间的接触受否稳定。 密实度鉴别： a、密实：骨架颗粒含量大于总量70%，交错排列，连续接触，井壁稳定，铁镐挖掘困难。 b、中密：骨架颗粒含量介于60%-70%，交错排列，大部分接触，铁镐可挖掘，井壁有掉块现象，取出大颗粒处能保持凹痕面形状。 c、稍密：骨架颗粒含量介于55%-60%，排列混乱，大部分不接触，井壁易坍塌，铁锹可挖掘。
d、松散：骨架颗粒含量小于总量55%，排列十分混乱，绝大部分不接触，井壁极易坍塌，铁锹可挖掘。 1.2砂土（粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的50%的土。） 砾砂：粒径大于2mm占全重的25%~50%，四分之一以上的颗粒比麦和高粱粒大。 粗砂：粒径大于0.5mm超全重的50%，二分之一以上的颗粒比米粒小。 中砂：粒径大于0.25mm拆过全重的50%，二分之一以上的颗粒接近或超过鸡冠花籽粒大小。 细砂：粒径大于0.075mm超过全重的85%，大部分的颗粒接近或超过小米粉 粉砂：大于0.075mm的颗粒超过50%，一半以上颗粒与小米粉近似，较精盐稍细。 砂土描述容及顺序：名称，颜色，物质成分，颗粒级配，成因类型，粘性土含量，结构，形状，各物质含量，密实度，湿度 砂土结构：均粒、混粒； 形状分：圆形、棱角形； 构造分层状、交错状。 若砂土中含粘性土和碎石时，应描述分布情况和含量百分比，有机质含量超过3%时应标明“含有机质”字样。 砂土密实度分类如下表： 密实 中密 稍密 松散 砂土的湿度根据饱和度sr和野外特征分成三个等级： a、稍湿：sr≤50，呈松散，手摸稍有湿感。 b、很湿：50＜sr＜80，手压可成形，手握可成团，放在纸上由湿痕。 c、饱和：sr≥80，空隙中的水可自然渗出，在手上摇动成饼形。 1.3粉土（Ip<=10,且粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量50%） 野外识别：湿润时用刀切，无光滑面且切面粗糙；手捻摸时，感觉有细颗粒存在或感觉粗糙；湿土
岩体结构面的变形与强度性质
本科毕业设计（论文）开题报告 题目岩体结构面的变形与强度性质指导教师 院（系、部） 专业班级 学号 姓名 日期2011年3月25日 教务处印制
一、研究的目的、意义和现状 研究目的和意义 结构面及其工程性质的复杂性是造成岩体工程性质千差万别的最根本原因，结构面的研究是分析工程岩体性质的基础性工作。工程实践反复证明，自然岩体和工程岩体的失稳源于结构面，岩体的破坏机制在很大程度上受结构面控制，因结构面而造成失事的工程实例国内外已不鲜见。研究结构面的力学性质是评价岩体稳定性的关键问题，因此，本文对此进行研究。 在岩体建造和改造过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而在岩体中发育有断层、节理和各种裂隙等结构面，实验题物理性质十分复杂。由于结构面的存在，特别是软弱夹层的存在，极大地削弱了岩体的力学性质及其稳定性。结构面的变形与强度性质往往对工程岩体的变形和稳定性起着控制性作用。在国内外已建和在建的岩体工程中普遍存在有软弱夹层问题。如黄河小浪底水库工程左坎肩砂岩中由薄层粘土岩泥化形成的泥化夹层；葛洲坝水利工程坝基的泥化夹层，还有长江三峡自然岸坡中的各种软弱夹层等。都不同程度地影响和控制着所在工程岩体的稳定性。对岩体结构面力学性质的研究，是岩体力学和工程地质学中重要的研究课题之一，在工程实践中有以下意义： (1)大量的工程实践表明：在工程荷载(一般小于10MPa)范围内，工程岩体的失稳破坏有相当一部分是沿软弱结构面破坏的。如法国的马尔帕塞坝坝基岩体、意大利瓦依昂水库库岸滑坡、中国拓溪水库塘岩光滑坡等等，都是岩体沿某些软弱结构面滑移失稳而造成的。这时，结构面的强度性质是评价岩体稳定性的关键。 (2)在工程荷载作用下，结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组分，控制着工程岩体的变形特性。 (3)结构面是岩体中渗透水流的主要通道。在工程荷载作用下，结构面的变形又将极大地改变岩体的渗透性、应力分布及其强度。因此，预测工程荷载作用下岩体渗透性的变化，必须研究结构面的变形性质及其本构关系。 (4)工程荷载作用下，岩体中的应力分布也受结构面及其力学性质的影响。 由于岩体中的结构面是在各种不同地质作用中形成和发展的。因此，结构面的变形和强度性质与其成因及发育特征密切相关[1-2]。
各类地质特征描述重点
地质观测描述1 岩石、构造 （一）岩石观察描述 （一）岩性描述 岩性的观察描述是野外地质观察描述工作的基础，只有在详细观察岩性特征、正确确定岩石名称后，才能进一步研究其在空间上的变化及其与其他地质体的关系。岩性描述内容： 1、岩石颜色 为岩石的新鲜面整体颜色（风化面颜色加括号写于新鲜面颜色之后）。 2、结构、构造 侵入岩结构如粗粒、中粒、细粒、微粒、斑状、似斑状等，构造如块状、斑杂、流动、条带状等； 火山岩结构如辉绿、粗玄、球粒、斑状、集块、火山角砾、凝灰等，构造如熔渣状、枕状、石泡、流纹、流线、流面、饼状、豆状等；碎屑岩结构如粗、中、细粒砂状、粉砂状、泥质结构等，并描述胶结类型、胶结成分、层理等特征； 变质岩如变余结构、粒状变晶结构、鳞片变晶结构等，变余构造、片麻状、片状、千枚状、板状、条带状构造等。 3、矿物成分及结晶状态、粒度形态、含量及变化 一般按主要成分在前、次要成分在后的顺序描述。注意目估矿物含量总和不能大于100%。 对于斑（玢）岩，先描述斑晶成分、含量、形态、大小及变化情况，后描述基质；
碎屑岩、火山碎屑岩按碎屑物、胶结物的顺序描述。 4、蚀变、矿化 蚀变：岩石的蚀变情况，包括蚀变部位、蚀变矿物、残留矿物； 矿化：金属矿物种类、目估含量、集合体形式等。 基本要求：正确定名，切忌印象描述。 （二）岩层（岩体）观察描述 在岩性观察的基础上，向周围扩大观察范围，描述岩层、岩体在空间上的总体特征。描述内容： 1、岩相划分情况； 2、岩性变化及互层情况； 3、层理、片理产状及变化； 4、包体特征； 5、化石产出情况。 基本要求：正确分层。 （三）接触关系观察描述 描述不同岩层、岩体之间的相互关系。描述内容： 1、接触带类型： 按接触界线的明显程度分为：急变、渐变； 按成因分为：沉积（超覆）、断层、侵入（脉动、涌动）、整合、平行不整合、角度不整合等。 2、接触带特征； 3、接触带侵入岩岩相变化；
岩体的结构特征
§1. 岩体的结构特征 结构面——不连续面，切割岩体的各种地质界面 岩体 结构体——结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体 岩体结构特征：结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征 一、结构面的成因类型 （一）原生结构面 成岩过程中形成的 1. 沉积结构面 ：层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面 2. 火成结构面 岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面 eg：流层、冷凝节理、接触面 冷凝节理——张性节理：岩体稳定、渗漏 形成破碎带或围岩蚀余带的——软弱结构面接触面—— 熔合好——强度高 3. 变质结构面 变余结构面：层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物 变成的重结晶结构面：片理、片麻理发育，因此岩性
软弱，易水化——软弱夹层 （二）次生结构面 后期地质作用形成 1. 内动力形成的结构面——构造结构面 eg：节理、劈理、断层面 2. 外动力形成的结构面 作用：风化作用，卸荷作用（滑坡面）、人为（爆破） 风化裂隙：风化夹层 卸荷裂隙：岩体剥蚀，人工开挖→应力状态改变，应力释放形成 爆破裂隙： 二、结构面特征 和野外试验标准化委员会于1978年提出《岩体不连续面定量描述的建议方法》 规定：从方位张开度等方面研究间距充填度 连续性渗流 粗糙度节理组数 侧壁强度块体大小 结构面规模分级
三、软弱夹层 1.软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。 2.分类：软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层 包括：岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹 岩屑型及泥型（GB50287-99,附录D)等。 3.泥化夹层：结构松散，密度小，含水量大，强度低，变形量大 ? 泥化夹层的形成条件：物质基础、构造作用、地下水的作用。 ①物质基础：粘土岩类夹层 粘粒含量越高，蒙脱石组粘土矿多→有利 ②构造作用 ③地下水作用：结合水膜→粒间连接力减小→岩石处于 塑态 四、结构体类型：柱状、板状、锥状等 五、岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构 §2. 岩体的主要力学特征 贯穿整个工程区 的次一级断裂 区域内的大断裂 某建筑物地基内的小型断层、 大节理卸荷裂隙 某范围的节理劈理构造 小的裂隙
第二章 岩块和岩体的地质特征
第二章岩块和岩体的地质特征 第一节概述 岩体与岩块本质的区别： ①岩体中存在有各种各样的结构面； ②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。 第二节岩块 一、岩块的物质组成（substance composition） 1．岩块（rock or rock block） 指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元。 国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。 2．岩石（rock） 具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。 3．岩块的力学性质 一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。 造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。 其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。 （1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。 ①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。 ②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。 （2）碳酸盐类矿物
是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。 CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好； 泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差； 硅质含量↑，岩石性质将娈好。 碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。 （3）氧化物类矿物 以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。 硬度大，化学性质稳定。石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。 4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关 （1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。 （2）沉积岩：粗碎屑岩如砂砾岩等，力学性质很大程度上取决于胶结物成分及其类型；细碎屑岩如页岩、泥岩等，多以片状的粘土矿物为主，力学性质一般很差。 （3）变质岩：与母岩类型及变质程度有关。 浅变质岩如千枚岩、板岩等，多含片状矿物（如绢云母、绿泥石及粘土矿物等），岩块力学性质较差。 深变质岩如片麻岩、混合岩、石英岩等，多以粒状矿物（如长石、石英、角闪石等）为主，力学性质好。 二、岩块的结构与构造（structure and construct） 1．岩块的结构（岩石结构） 指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。 二者对岩块（石）的工程性质影响最大。 （1）岩石中结构连结的类型有两种： ①结晶连结(crystal connect) 如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩。 ②胶结连结(cementing connect) 如沉积碎屑岩、部分粘土岩，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。
岩体结构基本类型
目录 一、结构体得类型与岩体结构特征 (1) 1、结构体得类型 (1) 2、岩体结构特征 (1) 3、组成 (2) 4、结构面 (3) 5、结构体 (3) 6、类型 (4) 7、力学效应 (4) 二、岩层产状得记录方法 (5) 一、结构体得类型与岩体结构特征 1、结构体得类型 由于各种成因得结构面得组合，在岩体中可形成大小、形状不同得结构体。 岩体中结构体得形状与大小就是多种多样得，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形与锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式得结构体。 结构体得形状与岩层产状之间有一定得关系，例如：平缓产状得层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上得“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立得岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面得上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体与各种柱体。结构体得大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义就是：岩体单位体积通过得总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： 式中得Si为岩体内第i组结构面得间距；为该组结构面得裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值得大小可将结构体得块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体 体积裂隙数 <11～33～1010～30>30 Jv(裂隙数／m3) 2、岩体结构特征
岩体结构就是指岩体中结构面与结构体得组合方式。 岩体结构得基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构与散体结构，它们得地质背景、结构面特征与结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体得工程地质特性 岩体得工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才就是组成岩体得岩石得性质(或结构体本身得性质)。 不同结构类型岩体得工程地质性质： 1、整体块状结构岩体得工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性得均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好得工程地质性质。 岩体结构得基本类型表16-4-3 3、组成
地质构造的基本类型(建筑助手)
地质构造的基本类型 由于地壳中存在有很大的应力，组成地壳的上部岩层，在地应力的长期作用下就会发生变形，形成构造变动的形迹，我们把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹，称为地质构造。 地质构造的规模，有大有小。大的如构造带，可以纵横数千公里，小的则如前边讲过的岩石的片理等。尽管规模大小不同，但它们都是地壳运动造成的永久变形和岩石发生相对位移的踪迹，因而它们在形成、发展和空间分布上，都存在有密切的内部联系。 本节着重就一些简单的和典型的基本构造形态进行讨论。 一、水平构造和单斜构造 水平构造未经构造变动 的沉积岩层，其形成时的原始产 状是水平的，先沉积的老岩层在 下，后沉积的新岩层在上，称为 水平构造。 分布：只是局限于受地壳运 动影响轻微的地区。 单斜构造原来水平的岩 层，在受到地壳运动的影响后， 产状发生变动，当岩层向同一个 方向倾斜，形成单斜构造（图 1-11）。 分布：单斜构造往往是褶曲 的一翼、断层的一盘或者是局部 地层不均匀的上升或下降所引 起。
（一）岩层产状 产状定义：岩层在空间的位置， 称为岩层产状。 产状三要素：岩层层面的走向、倾 向和倾角（图1-12）。 走向：岩层层面与水平面交线的 方位角，称为岩层的走向。岩层的走向 表示岩层在空间延伸的方向。 倾向：垂直走向顺倾斜面向下引出 一条直线，此直线在水平面的投影的方 位角，称为岩层的倾向。岩层的倾向， 表示岩层在空间的倾斜方向。 倾角：岩层层面与水平面所夹的锐 角，称为岩层的倾角。岩层的倾角表示 岩层在空间倾斜角度的大小。 用岩层产状的三个要素，能表达经过构造变动后的构造形态在空间的位置。
岩体结构的基本类型
. 目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) , 7、力学效应 (5) 二、岩层产状的记录方法 (6) * ！
] 一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。 结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： * 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体 - 碎块体 体积裂隙数 Jv(裂隙数／m3) <11～33～1010～30>30 2.岩体结构特征 { 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质：
岩体结构面力学性质与岩体强度研究综述
岩体结构面力学性质与岩体强度研究综述 摘要：根据野外工程地质调查对工程岩体质量进行评析，在此基础上，运用Hoek–Brown准则求解工程岩体强度。并根据岩块的咬合状态及这些块体的表面特征，提出了节理岩体强度的确定方法， 关键词: 岩体结构面；力学性质；岩体强度； 岩体中存在着纵横交错的各类地质结构面，在力学上则表现为存在着不连续面、弱面或软弱夹层，这些结构面对岩体强度和岩体工程的稳定性起着重要的控制作用。因此结构面的力学性质和岩体的强度是息息相关的。 1 结构面的力学性质 岩体结构面(Structural Plane)是指岩体内开裂的和易开裂的面，如层理、节理、断层、片理等，又称不连续面。岩体结构面力学特征的研究与岩石力学的发展息息相关。因为工程岩体之所以失稳，影响因素很多，但最关键的问题在于岩体内存在着一些软弱结构面。目前普遍采用统计分析的方法，找出其分布规律，并应用到工程稳定性分析中。 1.1 结构面抗剪强度 结构面的抗剪强度是表征岩体的结构面力学性质的重要指标，作为表征结构面力学性质的重要指标之一，通常在现场或实验室内测定。对于起伏较大的粗糙结构面，按Barton公式计算时，JRC值往往是根据结构面产状与标准轮廓线(ISRM 轮廓线)对比来确定的，由于视觉上的判断易造成较大的误差，国内外学者经过大量的研究，采用各种测量仪表观测和计算机处理。如Barr等人使用粗糙位形标测仪和数字化坐标记录仪测定，得出标准曲线JRC值和分维值D的关系，应用分形理论从一个崭新的角度描述了节理粗糙系数JRC和JRC尺寸效应的特征。 1.2 结构面的变形 关于岩体不连续结构面的变形分析问题，自20世纪60年代初期开始至今已经建立了许多不同层次上的离散模型和数值方法。 以有限单元法为基础，并引入能反映岩体结构不连续性特征的模型以弥补有限元关于不连续性处理的不足，如结合单元法，节理单元法，Desai等提出的薄层单元法以及用于模拟多节理岩体的等效连续体模型和损伤模型等。 结合单元法、节理单元法和薄层单元法都是在连续介质的有限元法框架内，
岩体结构的基本类型精品
目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 ........................................................ 错误!未定义书签。 1.结构体的类型 ..................................................................................... 错误!未定义书签。 2.岩体结构特征 ..................................................................................... 错误!未定义书签。 3、组成 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4、结构面 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 5、结构体 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 6、类型.................................................................................................. 错误!未定义书签。 7、力学效应.......................................................................................... 错误!未定义书签。 二、岩层产状的记录方法 ........................................................................ 错误!未定义书签。 【关键字】方法、条件、空间、问题、研究问题、整体、良好、提出、研究、措施、规律、位置、稳定、要素、工程、倾向、能力、方式、作用、规模、结构、水平、关系、分析、形成、取决于、方向 一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为： 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2
岩体力学课后习题答案
一章： 1.叙述岩体力学的定义. 岩体力学主要是研究岩体和岩体力学性能的一门学科，是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，做出响应的一门力学分支。 2.何谓岩石？何谓岩体？岩石与岩体有何不同之处？ （1）岩石：由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然物体。（2）岩体：一定工程范围内的自然地质体。（3）不同之处：岩体是由岩石块和各种各样的结构面的综合体。 3.何谓岩体结构？岩体结构的两大要素是什么？ （1）岩体结构是指结构面的发育程度及其组合关系；或者是指结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。（2）结构体和结构面。 4.岩体结构的六大类型？ 块状、镶嵌、层状、碎裂、层状碎裂、松散结构。 5.岩体有哪些特征？ 6.（1）不连续；受结构面控制，岩块可看作连续。（2）各向异性；结构面有一定的排列趋势，不同方向力学性质不同。（3）不均匀性；岩体中的结构面方向、分布、密度及被结构面切割成的岩块的大小、形状和镶嵌情况等在各部位不同，各部位的力学性质不同。（4）赋存地质因子特性（水、气、热、初应力）都会对岩体有一定作用。 二章： 1.岩石物理力学性质有哪些？ 岩石的质量指标，水理性质指标，描述岩石风化能力指标，完整岩石的单轴抗压强度，抗拉强度，剪切强度，三向压缩强度和各种受力状态相对应的变形特性。 2.影响岩石强度特性的主要因素有哪些？ 对单轴抗压强度的影响因素有承压板、岩石试件尺寸及形状（形状、尺寸、高径比），加载速率、环境（含水率、温度）。对三相压缩强度的影响因素：侧向压力、试件尺寸与加载速率、加载路径、空隙压力。 3.什么是岩石的应力应变全过程曲线？ 所谓应力应变全过程曲线是指在刚性实验机上进行实验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力应变曲线。 4.简述岩石刚性实验机的工作原理？：压力机加压（贮存弹性应能）岩石试件达峰点强度（释放应变能）导致试件崩溃。AA′O2O1面积—峰点后，岩块产生微小位移所需的能。ACO2O1面积——峰点后，刚体机释放的能量（贮存的能量）。ABO2O1——峰点后，普通机释放的能量(贮存的能量)。当实验机的刚度大于岩石的刚度，才有可能记录下岩石峰值应力后的应力应变曲线。 5.莫尔强度理论，格尔菲斯强度理论和E.hoek和E.T.brown提出的经验理论的优缺点？ 莫尔强度理论优点是使用方便，物理意义明确；缺点是1不能从岩石破坏机理上解释其破坏特征2忽略了中间主应力对岩石强度的影响；格尔菲斯强度理论优点是明确阐明了脆性材料破裂的原因、破裂所需能量及破裂扩展方向；缺点是仅考虑岩石开裂并非宏观上破坏的缘故。E.hoek和E.T.brown提出的经验理论与莫尔强度理论很相似其优点是能够用曲线来表示岩石的强度，但是缺点是表达式稍显复杂。 6.典型的岩石蠕变曲线有哪些特征？
岩体结构的基本类型
-、结构体得类型与岩体结构特征 结构体得类型 二、岩层产状得记录方法 、结构体得类型与岩体结构特征 仁结构体得类型 由于各种成因得结构面得殂合，在岩体中可形成大小、形状不同得结构体。 岩体中结构体得形状与丸小就是多种多样得，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状.块状、板状、 楔形、菱形与锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形玻碎时，也可形成片状、碎块状、蟒片状寻 形式得结构体。 结构体得形状与岩孱产状之间有一定得关系，例如：平缓产状得孱状岩休中，一般由廉面（或顺孱 裂隙）与平面上得"X”型断裂纽合，帑将岩体切割成方块体.三角形柱体等；在陡立得岩孱地区， 由于层面（戎顺层错动面〉、断孱与剖面得上“X”型斷裂俎合■往往形成块体.推形体与各种柱体。 结构体得丸小，可用体积裂隙数Jv 来表示。其定爻就是；岩体单位体积通过得总裂隙数（裂隙数/ 碍，表达式为： _ 1 1 1 " 1 Jv=——H ---- ---- h —=〉—— E S2 S,台爲. 式中得Si 为岩体内第I 纽结构面得间距；为该纽结构面得裂隙数（裂隙数/m ）。 根据Jv 值得大小可将结构体得块度进行分类（表16-4-2） O 2、岩体结构特征 岩体结构就是指岩体中结构面与结构体得组合方式。 目录 2、 岩体结构特征 3. 组成 4、 结构面 5、 结构体 6、 矣型 7、 力学效应 (16-4-1)
岩体结构得基本类型可分为整体块状结构.孱状结构.碎裂结构与散体结构，它们得地质背录、结构面特征与结构体特征等列于表16-4-3中。 （三）岩体得工程地质特性 岩体得工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才池是组成岩体得岩石得性质（或结构体本身得性质）。 不同结构类型岩体得工程地质性质： 1、整体块状结构岩体得工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性墓、结构体块度犬且常为硬质岩石，故整体強度高、变形特征接近于各向同性得均质弹性体，变形模量、承我能力与抗滑能力均校高，抗风化能力一般也较強■所以这类岩体具有良好得工程地质性质。 岩体结构得基本类型＜16-4-3 岩体內岩块得组合排列形式。岩体结枸就是由结构面与结构体2个基本单元组成。
4.2.岩体结构面分类
4.2.岩体结构面分类 结构面是岩体形成和地质作用的漫长历史过程中，在岩体内形成和不断发育地质界面，在连续介质力学理论中视为不连续面。结构面的分布规律、发育规模、物理力学性质等指标不仅与岩体强度、受力状态有关，而且与其形成的地质历史、环境等多种因素有关，所以其分布状态各种各样，物理、力学性质千变万化。为便于掌握结构面的分布规律、研究其物理力学性质，及其对工程稳定性的影响，下面按工程规模，地质、力学成因等因素对结构面进行分类。 4.2.1.按地质成因分类 根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面类结构面。各类结构面的主要特征及其工程稳定性影响，见表4.4。 表4.4.结构面按地质成因分类表 4.2.2.按结构面的破坏属性分类 通过大量的野外观察、地质勘探和工程实践，缪勒(Muller)根据岩体结构面的破坏属性和分布密度两方面的因素，将结构面分为：单个节理、节理组、节理群、节理带以及破坏带或糜棱岩等五大类型。再考虑按节理中的充填材料性质和充填程度，又将每种类型分成三个细类。这样，共将结构面分为十五个细类，见表4.5。
表4.5结构面按其破坏属性的分类表 4.2.3.按结构面的分布规模分类 结构面的分布规模，与结构体的强度、结构面的充填特性、应力状态、形成和发育环境等多因素相关，直接影响岩体的力学性质，控制着区域性岩体的整体稳定或工程围岩的稳定性。根据不同的研究对象和工程应用的要求，有相对分类和绝对分类。相对分类是相对于工程的尺度和类型对结构面的规模进行分类，可分为细小、中等、大型等3类，见表4.6；绝对分类只考虑了结构面的延伸长度和破坏带的宽度，将结构面分为5级，如表4.7所示。 表4.6结构面的相对规模分类
岩体结构基本类型
目录 、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1. ............................................................................................................................................ 结构体的类型 (2) 2. ............................................................................................................................................ 岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4 、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) 7、力学效应 (5) 、岩层产状的记录方法 (6)
结构体的类型和岩体结构特征 1. 结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面（或顺层裂隙）与平面上的“X型”断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面（或顺层错动面）、断层与剖面的上“ X型”断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。 结构体的大小，可用体积裂隙数Jv 来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数 m3），表达式为： 式中的Si 为岩体内第i 组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数 根据Jv 值的大小可将结构体的块度进行分类（表16-4-2） 块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体 体积裂隙数 Jv（裂隙数／m3） <11～33～1010～30>30 2. 岩体结构特征 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3 中。 （三）岩体的工程地质特性岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质 （或结构体本身的性质）。 不同结构类型岩体的工程地质性质： 1. 整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度 大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。岩体结构的基本类型表16-4-3结构类型 地质背景结构面特征 结构体特征 类亚类形态强度(MPa)整 体块状整体结构 岩性单一，构造变形轻微 的巨厚层岩层及火成岩 体，节理稀少 结构面少，1～3 组，延展性 差，多呈闭合状，一般无充填 物，tan ≥0.6 巨型块体>60 （裂隙数／ （裂隙数／m）