最新第一章--地壳岩体结构特征的工程地质分析PPT课件

第一章--地壳岩体结构特征的工 程地质分析
1.1 基本概念及研究意义 结构面﹙Structural plane﹚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。其它如古剥蚀面、喷出岩间歇面、片理、 片麻理、千枚理、风化夹层、次生夹泥层都属于结构面。 由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。 岩石﹙Rock﹚不含有显著结构面的岩块。
串联系统
（Baton, 1974)
A—地质（岩石类型：按三大岩类由硬质至破碎划分四个等级。 构造由整体—强烈断裂褶皱分为四等），分数 30—6
B—节理裂隙特征（按整体至极密集分为6个等级，按走向 倾角与掘进方向关系折减）分数 45—7
C—地下水（无至大量） 分数 25—6
RQD—岩石质量指标 0—100 Jn—裂隙组数，无裂—破裂 ，0.5—20 Jr—裂隙粗糙度，粗糙—镜面，4—0.5 Ja—裂隙蚀变程度，新鲜—蚀变夹泥，0.75—20 Jw—裂隙水折减系数，干燥—特大水流，1—0.05
岩体（Rockmass）由岩石构成的被各种显著结构面
切割的天然地质体。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，其主要特征：由岩
构 节理（X型节理，张节理）（扭性节理，张性节理）
造 断层（正断层，逆断层，走滑断层）
结（张性断层，压性断层，扭性断层） 构 面 层间错动带，羽状裂隙，破劈理。
块体状结构：代表岩性均一，无软弱面的岩体 ，含有的原生结构面具有较强的结合力，间距大 于1m。通常出现在厚层的碳酸盐岩、碎屑岩；花 岗岩、闪长岩；原生节理不太发育的流纹岩、安 山岩、玄武岩、凝灰角砾岩中等。
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。
向多因素多指标、多因素综合指标的方向 发展。
70年代以来岩体分类中采用了“岩体质 量指标”或“综合特征指标”来判别岩体 性能的优劣，因而含有这类指标的分类又 被称为岩体质量分级，如上所述的RMR、 Q和Z系统。
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。
散体状结构
I 很好 RMR 100—81 II 好 RMR 80—61 III 中等 RMR 60—41 IV 差 RMR 40—21 V 很差 RMR<=20
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R S R 系统
RSR=A+B+C 和差综合法
（并联系统） （G.Wickham,1974)
Q=RQD/Jn
Q
. Jr/Ja
系
. Jw/SRF
统
乘积法
巴顿的Q分类;
谷德振的岩体质量指标Z系统分类（1979） 。
分类 岩体质量指标计 方案 算公式及方法
表1—3 岩体质量分类代表性方案
参数
等级划分
R RMR=A+B+C+D
M
+E+F
R
和差综合法
系
（并联系统）
统 （T. Bieniawski,1973)
A—岩石强度（点荷载.单轴压) 分数 15—0 B—RQD(岩石质量指标） 分数 20—3 C—不连续面间距（>2m—<3m)分数 20—5 D—不连续面性状（粗糙—夹泥） 分数 30—0 E—地下水（干燥—流动）分数 15—0 F—不连续面产状条件（很好—很差） 分数 0—-12
代表性结构面
A.贯通 性宏观 结构面
断层或 充填型
连续性好，延伸方向确定， 通常具一定厚度与方向
破坏岩体的连续性，构成 岩体力学性质作用边界， 控制岩体变形破坏方向， 稳定性计算的边界
层面，软弱夹 层，断层面或 断层破碎带
B.显现 结构面
裂隙或 非充填 型
硬性结构面，随机断续分布 ，延伸长度米级-数十米，具 有统计优势方位
Z=I . f . R
Z 系
乘积法
统 （串联系统）
谷德振，1979
I—完整性系数，I=V2m/V2r Vm—岩体中纵波速 Vr—岩石中纵波速 f—结构面抗剪强度系数
R—岩石坚固系数（为岩石湿单轴抗压强度的百分之一）
Z的变化范围为0.01—20
1.2.2.3 分类标准的定量化—岩体质量指标 岩体质量分类的研究趋势：从单因素単指标
浅
部 卸荷断裂
结
构 重力扩展变形破裂
次 面
生
结 表 卸荷裂隙
构 部 风化裂隙
面 结 风化夹层
构 泥化夹层
面 次生夹泥
结构面规模等级划分：
按其对岩体力学行为所起控制作用，可划分为三个 等级，即贯通性宏观软弱面（A类）；显现结构面（B 类）；和隐微结构面（C类）。
类型
主要特征
力学性质
SRF—应力折减系数，表示洞室开挖中岩性和地应力对 围岩抗变形能力的折减，高者可达20（高应力状态 岩石 趋于流动），低者2.5（接近地表的坚硬岩石）
RSR的变化范围 25—100
很好 Q 400—1000 极好 Q 100—400 很好 Q 40—100 好 Q 10—40 一般 Q 4 —10 坏 Q 1—4 很坏 Q 0.1—1 坏 Q 0.01—0.1 特坏 Q 0.001—0.01
1.2.2.2 岩体的工程分类 工程应用分类是以岩体稳定性或岩体质量评价
为基础的分类。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（地下水或地应力 ）。
通常有: RMR(宾尼亚斯基分类，Bieniawski);
破坏岩体的完整性，使岩 体力学性质具各向异性特 征，影响岩体变形破坏方 式
各类原生和构 造裂隙，表生 破裂结构面
C.隐微 短小闭合，长度从毫米级至 影响岩块的强度和变形破 岩石的隐微裂
结构面 厘米级，随机分布可有统计 坏特征
隙
1.2.2 岩体分类
1.2.2.1 岩体结构分类
按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状 ）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散 体状结构等类型。