第六章岩体结构及稳定性分析
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岩体包含了结构面(岩层层面、节理面、软 弱夹层等)和由结构面切割成大小不一、形 状各异的岩石块体(结构体),不连续、非 均质、各向异性、随荷载方向变化产生不同 的荷载性质。
一般的较硬岩石强度较高、变形 模量大、应力、应变和破坏机理近似 于连续的弹性或弹塑性材料。而岩体 的强度和变形性质及其破坏形式主要 取决于岩体结构面的性质和结构体的 大小与形状,变性和破坏常沿软弱结 构面发展 ,岩体的强度相对较低、变 形较大。
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。
岩体结构图1
岩体结构图2
岩体结构类型
岩体结构类型主要取决于不同岩性及不同形式结 构体的组合方式,这是在对结构面和结构体研究 的基础上进一步概括的结果。
1.整体块状结构 (整体结构(I1)、块状结构 (I2)) 2.层状结构 (层状结构( II1 )、薄层状结构( II2 )) 3.碎裂结构 (镶嵌结构( III1 )、层状碎裂结构( III2 ) 4.散体结构
软弱夹层类型
原生软弱夹层:沉积软弱夹层、火成软 弱夹层(岩浆软弱夹层)、变质软弱夹 层 构造软弱夹层:多为层间破坏软弱夹层 次生软弱夹层:风化夹层、泥化夹层
岩体结构体
岩体受结构面切割而产生的单元 块体,称为结构体。
结构特征可用:结构体形状、块 度及产状来表示。形状与结构面组数 密切相关,结构体块度取决于结构面 间距。不同形态和产状的结构体,其 稳定程度不同。
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6.3 岩质边坡稳定性分析
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作图方法
1.先准备一个等角度赤平极射投影网(吴尔 夫网)
2.将透明纸放在投影网上,按相同半径画一 圆,并注上南北、东西方向
3.利用投影网。在圆周上经过圆心绘出走向 线阿AB
4.转动透明纸,使走向线与投影网的垂直线 (南北线)重合,在投影网上的水平线(东西 线)上找出倾角,注上C,通过C点描绘经 度线,即的结构面的赤平极射投影。
岩体的工程性质主要由结构面尤其是软弱结 构面的性质控制。
所以研究岩体的关键在于研究岩体结构,其重点 在于分析结构面。
将岩体的结构特征作为重要研究对象,意义如下:
( 1 ) 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。
CHONGQING UNIVERSITY
ENGINEERING GEOLOGY
岩体的概念:岩体是在漫长的地质 历史过程形成的,具有一定的结构 和构造,并与工程建设有关的天然 地质体。
特点:不连续、非均质、各向异性、 随荷载方向变化产生不同的荷载性 质。
岩体与岩石的区别:
岩石是指由一种或多种矿物所组成,并具有 结构与构造特性的固体岩块,把它看作材料 时 ,是均质的、连续的、各向同性。
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200 190 180 170 160
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一般常见的 结构体形式 有:
柱状、块状、 板状、
楔形、菱形、 锥形等六种 形态。
柱状结构体
结构体大小分类
巨大 中 小 碎 岩体结构描述 型 型 型 型 块
块块 块 块 体 体体 体 体 体积裂隙数 <1 1~3 3~10 10~30 >30 (裂隙数/m3)
结构体产状:用结构体表面上最大结构面 的长轴方向表示。
6.1.1 岩体结构
存在于岩体中的各种地质界面,如岩 层层面、裂隙面、断裂面、不整合面等, 统称为结构面。由于这种界面中断了岩 体的连续性,故又称不连续面。
岩体受结构面切割而产生的单个块体 (岩石)称为结构体。
岩体结构=结构面+结构Fra Baidu bibliotek。
所谓岩体结构就指结构面和结构体两个要素 的组合特征。岩体结构既表达岩体结构面的发育 程度及组合,又反映结构体的大小、几何形状及 排列。
( 2 ) 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, 例如在大坝坝肩抗滑稳定性分析中,有些结构面为确 定坝肩岩体抗滑稳定的分割面,而有些成为滑移控制 面。
( 3 ) 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 面往往是在风化、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。
泥化夹层2
卸荷裂隙
(2)结构面工程地质研究
1)生成年代 2)成因类型 3)规模 4) 延续性及穿切性 5)形态(平整、光滑、粗造程度)(分为平直
型、波状起伏型、锯齿状型、不规则型) 6)张开度和充填胶结情况 7)产状及组合关系 8)密集程度 9)力学性质
软弱夹层
软弱夹层是具有一定厚度的特殊岩体软弱 结构面。与周围岩体相比,具有显著低强 度和显著高压缩性,或具有一些特殊的软 弱特性。
6.2岩体稳定性分析
1.分析方法:地质分析、块体力学分析、 有限元分析、结构分析、对比分析、 模型试验等。
2.岩体稳定性破坏必须具备的三个条件: 切割面、滑动面、临空面。
3.赤平极射投影的原理和作图方法。
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岩体结构面
(1)结构面成因类型
原生结构面:沉积结构面、火成结 构面(岩浆结构面)、变质结构面 构造结构面:裂隙、断层、层间错 动面 次生结构面:卸荷裂隙、风化裂隙、 风化夹层、泥化夹层、次生夹泥层
层面
火成结构面
裂隙
裂隙面
断裂面
断裂面
层间错动面
风化裂隙1
风化裂隙2
泥化夹层1
一般的较硬岩石强度较高、变形 模量大、应力、应变和破坏机理近似 于连续的弹性或弹塑性材料。而岩体 的强度和变形性质及其破坏形式主要 取决于岩体结构面的性质和结构体的 大小与形状,变性和破坏常沿软弱结 构面发展 ,岩体的强度相对较低、变 形较大。
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。
岩体结构图1
岩体结构图2
岩体结构类型
岩体结构类型主要取决于不同岩性及不同形式结 构体的组合方式,这是在对结构面和结构体研究 的基础上进一步概括的结果。
1.整体块状结构 (整体结构(I1)、块状结构 (I2)) 2.层状结构 (层状结构( II1 )、薄层状结构( II2 )) 3.碎裂结构 (镶嵌结构( III1 )、层状碎裂结构( III2 ) 4.散体结构
软弱夹层类型
原生软弱夹层:沉积软弱夹层、火成软 弱夹层(岩浆软弱夹层)、变质软弱夹 层 构造软弱夹层:多为层间破坏软弱夹层 次生软弱夹层:风化夹层、泥化夹层
岩体结构体
岩体受结构面切割而产生的单元 块体,称为结构体。
结构特征可用:结构体形状、块 度及产状来表示。形状与结构面组数 密切相关,结构体块度取决于结构面 间距。不同形态和产状的结构体,其 稳定程度不同。
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作图方法
1.先准备一个等角度赤平极射投影网(吴尔 夫网)
2.将透明纸放在投影网上,按相同半径画一 圆,并注上南北、东西方向
3.利用投影网。在圆周上经过圆心绘出走向 线阿AB
4.转动透明纸,使走向线与投影网的垂直线 (南北线)重合,在投影网上的水平线(东西 线)上找出倾角,注上C,通过C点描绘经 度线,即的结构面的赤平极射投影。
岩体的工程性质主要由结构面尤其是软弱结 构面的性质控制。
所以研究岩体的关键在于研究岩体结构,其重点 在于分析结构面。
将岩体的结构特征作为重要研究对象,意义如下:
( 1 ) 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。
CHONGQING UNIVERSITY
ENGINEERING GEOLOGY
岩体的概念:岩体是在漫长的地质 历史过程形成的,具有一定的结构 和构造,并与工程建设有关的天然 地质体。
特点:不连续、非均质、各向异性、 随荷载方向变化产生不同的荷载性 质。
岩体与岩石的区别:
岩石是指由一种或多种矿物所组成,并具有 结构与构造特性的固体岩块,把它看作材料 时 ,是均质的、连续的、各向同性。
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一般常见的 结构体形式 有:
柱状、块状、 板状、
楔形、菱形、 锥形等六种 形态。
柱状结构体
结构体大小分类
巨大 中 小 碎 岩体结构描述 型 型 型 型 块
块块 块 块 体 体体 体 体 体积裂隙数 <1 1~3 3~10 10~30 >30 (裂隙数/m3)
结构体产状:用结构体表面上最大结构面 的长轴方向表示。
6.1.1 岩体结构
存在于岩体中的各种地质界面,如岩 层层面、裂隙面、断裂面、不整合面等, 统称为结构面。由于这种界面中断了岩 体的连续性,故又称不连续面。
岩体受结构面切割而产生的单个块体 (岩石)称为结构体。
岩体结构=结构面+结构Fra Baidu bibliotek。
所谓岩体结构就指结构面和结构体两个要素 的组合特征。岩体结构既表达岩体结构面的发育 程度及组合,又反映结构体的大小、几何形状及 排列。
( 2 ) 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, 例如在大坝坝肩抗滑稳定性分析中,有些结构面为确 定坝肩岩体抗滑稳定的分割面,而有些成为滑移控制 面。
( 3 ) 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 面往往是在风化、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。
泥化夹层2
卸荷裂隙
(2)结构面工程地质研究
1)生成年代 2)成因类型 3)规模 4) 延续性及穿切性 5)形态(平整、光滑、粗造程度)(分为平直
型、波状起伏型、锯齿状型、不规则型) 6)张开度和充填胶结情况 7)产状及组合关系 8)密集程度 9)力学性质
软弱夹层
软弱夹层是具有一定厚度的特殊岩体软弱 结构面。与周围岩体相比,具有显著低强 度和显著高压缩性,或具有一些特殊的软 弱特性。
6.2岩体稳定性分析
1.分析方法:地质分析、块体力学分析、 有限元分析、结构分析、对比分析、 模型试验等。
2.岩体稳定性破坏必须具备的三个条件: 切割面、滑动面、临空面。
3.赤平极射投影的原理和作图方法。
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岩体结构面
(1)结构面成因类型
原生结构面:沉积结构面、火成结 构面(岩浆结构面)、变质结构面 构造结构面:裂隙、断层、层间错 动面 次生结构面:卸荷裂隙、风化裂隙、 风化夹层、泥化夹层、次生夹泥层
层面
火成结构面
裂隙
裂隙面
断裂面
断裂面
层间错动面
风化裂隙1
风化裂隙2
泥化夹层1