第六章岩体结构及稳定性分析
岩石力学 第六章 地下空间开挖围岩稳定性分析
行支护达到人工稳定； 支护和破裂岩体本应是相互影响、共同作用的，但 现在还做不到完全用共同作用理论为指导来解决支 护设计问题； 古典地压学说：1907年，普氏学说——俄罗斯学者； 1942年，太沙基学说——美国学者； 在60年代，共同作用理论提出以后的30多年，弹塑 性力学的研究方法在岩石力学研究中一直占据主导 的地位，古典地压学说则被冷落一旁；
r , r p0
解析表达式
R02 1 2 p0 r r
净水压力下围岩应力分布
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《岩石力学》
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讨论
开巷（孔）后，应力重新分布，也即次生应力场；
, 均为主应力，径向与切向平面为主平面； r
应力大小与弹性常数 周边
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c cot
《岩石力学》
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塑性区半径
( p0 c cot )(1 sin ) R p R0 P c cot 1
1sin 2 sin
讨论
R p与 R0 成正比，与 p0 成正变，与 c 、
塑性区应力与原岩应力
900 , 2700 处， p0 (3 1) ; 0 0 p0 (3 ) ; 在巷道的侧边，即 0 , 180 处，
在巷道的顶、底板，即
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应力集中系数与 , 的关系
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巷道周边位移
o
开挖后（周边）
u (1 ) p 0 R0 E
《岩石力学》
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岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析
岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析岩石岩体是地球的基础构造之一，其内部存在着各种裂纹。
对于岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析的研究对于地质工程和地震预测具有重要意义。
本文将从裂纹扩展的机理和岩体的稳定性两个方面进行论述。
一、裂纹扩展的机理在岩石岩体中，裂纹的扩展是由于外部应力的作用下所引起的。
岩石岩体中的裂纹可以分为两类，一类是存在于岩石岩体内部的裂纹，另一类是存在于岩体表面的裂纹。
这两类裂纹的扩展机理有所不同。
对于岩石岩体内部的裂纹，其扩展机理主要包括弹性扩展和塑性扩展两种情况。
在弹性扩展情况下，岩体受到外部应力的作用后，裂纹会随着应力的消散而逐渐扩展。
而在塑性扩展情况下，岩石岩体由于内部的应力集中会发生塑性变形，从而导致裂纹的扩展。
岩石岩体表面的裂纹主要是由于外部环境的作用而引起的，如风化、水蚀等。
这些外部环境的作用会导致岩体表面的裂纹逐渐扩展，并最终导致岩体的剥离。
二、岩体的稳定性分析岩体的稳定性分析主要是对岩体的破坏机理进行研究，以评估其对外界应力的承受能力。
稳定性分析可以从岩体的内部结构和外界应力两个方面进行。
对于岩体的内部结构，其稳定性主要取决于岩体中裂纹的分布和形态。
裂纹越多越密集，岩体的强度就越低，稳定性就越差。
此外，裂纹的形态也会影响岩体的稳定性。
如果裂纹形态呈乱石块状，岩体的稳定性就会较好。
但如果裂纹呈片状或逆片状，岩体的稳定性就会较差。
外界应力是岩体稳定性的另一个重要因素。
外界应力的大小和方向会对岩体的稳定性产生显著影响。
当外界应力超过岩体的强度极限时，岩体就会发生破坏。
而应力的方向也会影响岩体的稳定性，垂直于裂纹的应力会促进裂纹的扩展，从而降低了岩体的稳定性。
总结岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析是地质工程和地震预测中的重要研究内容。
裂纹的扩展机理包括弹性扩展和塑性扩展，而岩体的稳定性分析则主要从岩体的内部结构和外界应力两个方面入手。
深入研究岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性，有助于实施有效的地质工程和预测地震的发生。
第六章1围岩稳定分析
第六章围岩稳定分析掌握岩体结构、强度、变形、应力分布及围岩应力，其目的是分析：围岩稳定、有压隧洞稳定、岩基稳定、边坡稳定。
从而为工程建设提供措施和依据。
本章介绍围岩的稳定分析。
应力重分布、围岩及围岩应力这几个基本概念，是研究围岩稳定性和洞室安全性的基础。
开挖洞室后，岩体的原始平衡状态被坏破：发生应力重分布，围岩不断变形，并向洞室逐渐位移。
强度较低的岩石，当应力达到强度极限值时破坏，产生裂缝，或剪切位移，破坏了的岩石在重力作用下甚至大量塌落，造成所谓“冒顶”现象，特别是节理、裂隙发育的岩石更为显著。
为保证稳定和安全，必须进行支护和衬砌，来约束围岩的破坏和变形的继续发展。
洞室的稳定性评价的目的，确定是否要支护或衬砌，以及支护和衬砌要承受多大的压力等。
一、山岩压力1．山岩压力的概念由于支护与衬砌的目的是防止岩石塌落和变形，所以支护与衬砌上必然要受到岩石的压力。
定义：由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护或衬砌上的压力，称为山岩压力（或围岩压力、地层压力等）。
山岩压力的确定是洞室支护与衬砌设计的基础，如果支护或衬砌设计强度偏小则会造成工程事故，如偏大则造成经济浪费。
因此，山岩压力是围岩稳定分析中的一个重要问题。
2．山岩压力的形成山岩压力是由于洞室开挖后岩体变形和破坏而形成的。
则可分为两种类型：变形压力：是由岩体变形而对支护或衬砌产生的压力，松动压力：是由岩体破坏而松动对支护或衬砌造成的压力。
形成过程：弹性变形→塑性变形→形成松动圈。
岩石的性质和质量不同，其岩体的变形和破坏性质也就不同，产生山岩压力的主导因素和表现形式就不同。
（1）完整坚硬岩石当围岩应力不超过岩体强度时，岩体只有弹性变形，无塑性变形。
弹性变形在开挖过程中就已产生，开挖结束后，弹性变形随即完成。
因此无山岩压力。
（2）中等质量的岩体洞室围岩的变形较大，既有弹性变形，也有塑性变形，少量岩石破碎。
由于洞室围岩的应力重分布需要一定的时间，所以在支护或衬砌后围岩的变形受到约束，产生山岩压力。
岩体结构及其稳定性分析
划分岩体结构的目的：定性评价 岩体稳定性。
岩体结构类型及其特征表 7-7
完整状态
地下水
结构类型
1 块状结构
结 构 面 间 完整性系数 距（cm）
50~100 0.35~0.75
作用特征
甚微
2 镶嵌结构 ＜50 ＜0.35
含、导水不ຫໍສະໝຸດ 明显3 碎裂结构 ＜50 ＜0.35
显著,软、泥
化，渗流
4 层状结构 30~50 薄 0.30~0.60 薄 软 、 泥 化 显 层＜30 层＜0.40 著
②片岩软弱夹层——薄层云母 片岩、绿泥石片岩等，片理发育、 岩性软弱、矿物易风化。
对边坡、地下工程稳定造成影响。
⑷构造结构面——构造作用形成， 规模大，对岩体稳定性影响很大。
包括： 1 节理 2 断层 产状受构造应力场控制。 3 层间错动面——与岩层一致，
破碎，含泥质。 ⑸次生结构面——岩体受卸荷、风 化、地下水等次生作用形成。次生结 构面易造成边坡岩体破坏。 次生结构面包括：
③原生夹层。 其中①、②两种软弱夹层通常含 泥质物质，松散。形成良好的地下水 通道，夹层的水稳定性差，易软化、 泥化，强度和稳定性差。
⑵火成结构面——在岩浆活动中 形成，包括：
①侵入接触面——与围岩胶结 不良，有变质物质。
②冷凝裂隙——张性裂隙面，粗 糙。
⑶变质结构面——变质作用形成。 包括：
1 片理——沿片理面片状矿物 富集，岩体强度↓
1 赤平极射投影的实质。 2 物体的几何要素（点、线、
面）的投影。 3 结构面走向、倾斜、倾角的
投影表示。 4 赤平极射投影的作图方法。 5 判断岩体结构的稳定性。 ⑶评价岩体稳定性。
4 泥化夹层——地下水作用，使 原软弱夹层（粘土岩、泥灰岩、 页岩等）泥化，产状与岩层一 致。
工程地质学-第六章岩质边坡
综合评估
综合多种方法对加固后的边 坡进行评估，得出较为准确 的评估结果，为后续的工程 设计和施工提供依据。
04 岩质边坡的监测与预警
监测内容与方法
变形监测 通过测量边坡的位移、倾斜、沉 降等参数，评估边坡的稳定性。 方法包括全站仪测量、GPS监测、 裂缝尺等。
声波监测 利用声波在岩石中的传播速度和 波形变化，判断边坡内部的裂隙、 破碎带等结构特征。
准确性和完整性。
数据处理与分析
03
建立数据处理中心，对采集的数据进行实时处理、分析，提取
关键信息，为预警提供依据。
预警系统运行与维护
数据采集与传输
确保传感器正常运行，数据能够实时、准确地传输到数据处理中心。
预警阈值调整
根据实际监测数据和工程经验，适时调整预警阈值，提高预警的准 确性和可靠性。
系统维护与升级
稳定性计算模型
01
02
03
极限平衡法
基于力的平衡原理，通过 计算岩体的滑动力和抗滑 力，评估边坡的稳定性。
有限元法
通过建立边坡的有限元模 型，模拟岩体的应力分布 和变形过程，预测可能的 破坏模式和稳定性状况。
离散元法
针对岩体的离散性质，模 拟岩块之间的相互作用和 运动过程，评估边坡的整 体稳定性。
工程地质学-第六章岩质边坡
目录
• 岩质边坡的定义与分类 • 岩质边坡的稳定性分析 • 岩质边坡的加固与防护 • 岩质边坡的监测与预警 • 岩质边坡工程实例分析
01 岩质边坡的定义与分类
定义
总结词
岩质边坡是指由岩石构成的边坡，其稳定性对工程安全至关重要。
详细描述
岩质边坡是由各种岩石（如沉积岩、岩浆岩、变质岩等）构成的边坡，其特点是岩石的物理、化学和力学性质较 为稳定，不易发生风化、侵蚀等现象。岩质边坡的稳定性对于工程安全具有重要意义，特别是在山区、河流两岸 等地区，岩质边坡的稳定性问题尤为突出。
第六章岩体结构及稳定性分析
倾倒破坏：由陡倾或直立板状岩体组成的 斜坡，当岩层走向与坡面走向近平行时， 在自重应力的长期作用下，由前缘开始向 临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展 的现象称为倾倒破坏（弯曲倾倒）。
边坡破坏
边坡破坏
三、影响岩体边坡变形破坏的因素
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。
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。
３０ｏ＜６０ｏ E
N
A W
O C
W
S
３０ｏ＜６０ｏ
E B
S
E B N
A W
O C
N E
３０ｏ＜６０ｏ
C
A
W
N
C O
E
B S
6.3 岩质边坡稳定性分析
§6.2.1 边坡岩体中的应力分布特征 §6.2.2 边坡岩体的变形与破坏 §6.2.3 边坡岩体稳定性分析步骤 §6.2.4 边坡岩体稳定性计算
(完整版)工程地质学_第六章岩质边坡
崩塌过程示意图
❖ 四、滑坡
❖ 边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏 面发生滑动破坏的现象，称为滑坡。
❖ 滑坡的危害还表现在不仅是将要发生的滑坡会 给建筑物造成危害，而且表现在已经发生过的滑坡 地段，对兴建水利水电工程也十分不利。
❖ 这是因为已发生过滑坡的地段，常常有再次发 生的可能，而滑动过的岩体即滑坡体往往疏松破碎、 杂乱无章，强度低、透水性强、稳定性差，无论是 做为坝肩岩体、水库岸坡、隧洞围岩，还是做为道 路路基和码头等都是不利的。
边坡岩体中常存在有这样那样的软弱结构面。 它们在岩体重力和各种自然营力的长期作用下
修筑道路、桥梁、高峡 或人为的影响下，常常会发生变形破坏，使岩体突
建坝、深谷修库以及露 然崩倒或下滑，大量土石岩块涌向坡脚或河谷，冲
天采矿等。
垮道路、桥梁，掩埋厂矿房屋以及破坏施工现场，
其中尤其是水利水 从而造成中断施工、延长工期、改变设计、增加投
❖ （3）坡底宽度。 ❖ （4）边坡的平面形态对应力也有明显影响，凹形
边坡，应力集中程度明显减弱。因此，凹形坡有利 于坡体稳定，而凸形坡则相反。
❖ 3、岩体结构的影响 ❖ 岩体结构特征对边坡应力分布的影响主要表现
在因岩体的不均性和不连续性，使其沿软弱面的周 边出现应力集中或应力阻滞现象。 ❖ (1)软弱面与坡体主压应力轴平行时，将在软弱面的 端点部位或应力阻滞部位出现拉应力集中和剪应力 集中，使之出现软弱面两侧的张裂和剪切破裂。 ❖ (2)软弱面与坡体主压应力垂直时，将发生平行于软 弱面的拉应力或于端点部位出现垂直软弱面的压应 力，这将有利于软弱面的压密或稳定。 ❖ (3)软弱面与坡体主压应力轴斜交时，沿软弱面主要 为剪应力集中，并于端点部位或应力阻滞部位出现 拉应力，致使斜坡极易沿结构面发生剪切滑动。 ❖ (4)在软弱面交汇处，应力受到阻滞，压应力和拉应 力强烈集中，容易发生变形和破坏。在一定条件下， 可逐步扩展为滑动面，使斜面破坏
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
边坡工程第6章-边坡稳定性分析图解法(冶金出版社)
6.2.2 赤平极射投影基本作图法
已知两平面，其交线的投影作图
已知两平面的产状分别为走向N20°E、倾向NW、倾角60°和走 向N40°W、倾向NE、倾角40°，其交线的作图步骤如下： 1) 按基本作图法(2)，根据已知平面的产状作出其投影，分别为
产状已知的直线投影作图
已知一直线产状为倾向N50°W、倾角40°，其赤平极射投影作 图步骤如下： 1) 在透明纸上作一基圆，其直径等于投影网直径，O为圆心，
在基圆上标出E、S、W、N方位和方位角分度 2) 在基圆上根据已知直线的倾向(N50°W)标出A点，并连接AO 3) 将透明投影图覆于投影网上，使AO与投影网的EW线重合。
在投影图上绘制已知平面的投影大圆ABC，和已知直线的投影DO，包含DO且 垂直于已知平面ABC的平面作图步骤如下： 1) 按基本作图法(4)，作出已知平面ABC的法线PO 2) 按基本作图法(5)，作包括已知直线DO和已知平面的法线PO的平面，即大圆
FDPG，此为求作平面的投影
6.2.2 赤平极射投影基本作图法
6.1.2 投影网
吴氏网
2. 纬线的绘制
纬线为不通过投影球球心，走向东西，纬度(球面法线与赤道 平面的夹角)为南纬0°~90°和北纬0°~90°的一组不通过球心的垂直 平面赤平极射投影。
绘制时首先将NE弧分度(每格2°或5°)，再将所得各点与圆心O 相连，然后自各点作切线，它们与经线SN的延长线相交得到一系 列交点。以这些交点为圆心，以交点至NE弧段上各相应分度点的 切线段为半径作圆弧，此一系列圆弧即为北半部的纬线。
6.2.2 赤平极射投影基本作图法
岩体工程(岩体结构与稳定性分析)
岩体结构与稳定性分析
3.2岩体边坡稳定性评价方法 一.边坡岩体变形破坏的基本形式 （一）基本形式分类 1.按滑坡面与岩层层面关系分类 2.按边坡破坏的滑动面形状分类 3.按岩体结构特性分类
岩体结构与稳定性分析
(二)影响边坡稳定的因素 岩石性质：岩石的成因，矿物成分，结构和强度 岩体结构：岩体的结构类型，结构面性状以及其与坡面的关系 水的作用：对岩土的软化，泥化作用，冲刷作用，静水压力和动水压力 作用等。 风化作用：使岩体的裂隙增多，扩大，透水性增强，抗剪抗压强度降低。 地震力：使边坡岩体的剪应力增大，抗剪强度降低。 地应力：开挖边坡使边坡初始应力改变。 地形地貌及人为因素：边坡不合理的设计，开挖和加载，大量施工用水 的渗入及爆破等。
岩体结构与稳定性分析
3.1岩体的结构特性 3.2岩体边坡稳定性评价方法
岩体结构与稳定性分析
一.结构面 1.分类 原生结构面，构造结构面，次生结构面
2.结构面的工程特征 产状，规模，形态，连续性，密集程度，张开度和填充情况 3.软弱夹层及泥化夹层特点 软弱夹层，泥化夹层
岩体结构与稳定性分析
二结构体 在岩体中被结构面切割的岩体被称为结构体体现了岩体的基本构造 和外貌特征。 分类 整体结构或块状结构（局部滑动或坍塌，深埋洞室的岩爆），镶嵌 结构（可沿结构面滑塌，软岩可产生塑性变形），碎裂结构（易引 起规模较大的岩体失稳，地下水加剧失稳），层状结构（易发生规 模较大的岩体失稳，地下水加剧失稳）
岩体结构与稳定性分析
三.岩体分类 1.按岩体完整程度分类 岩体的完整程度反映了其裂隙性，破碎岩石的强度和较完整岩石大 大削弱，尤其边坡和基坑工程更为突出。 2.按岩石质量指标RQD分类 是国际通用鉴别岩石工程性质好坏的方法，是利用钻孔直径为 54MM的金刚钻进的岩芯采取率来评价岩石质量。 3.按岩体基本质量指标BQ分类 我国首个岩体分级的国家标准，先确定岩体基本质量，再结合具体 工程特点确定岩体分级
第六章 岩体的工程地质性质及其分类
由以上试验结果可知：
（1）岩体的变形模量比岩块的小，而且受结构面发育 程度及风化程度等因素影响十分明显。
（2）不同地质条件下的同一类型的岩体，其变形模量 相差较大。
（3）试验方法不同、压力大小不同，得到的岩体变形 模量不同。 岩体与岩块比：弹性摸量E小，峰值强度低，残余强度低， 各向异性显著，相同荷载下的变形大。
岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和。结构变形通 常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和滑动等变 形。
岩体变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形 在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。 一、岩体变形试验及其变形参数确定
岩体的变形试验包括静力法和动力法两大类：
1. 基本方法 （1）静力法
β
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β间的关系为：
由上式可知：当围压σ3不变时，岩体强度(σ1－σ3) 随结构面倾角β变化而变化。
四 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：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。如下图所示，可按下式计算。
（1）抗剪断强度 ——是指在任一法向应力下，岩体沿新鲜岩石剪 切破坏时能抵抗的最大剪应力。 （2）抗剪强度 ——是指在任一法向应力下，岩体沿已有破裂面 剪切破坏时的最大应力。 （3）抗切强度 ——是指剪切面上的法向应力为零时的抗剪断强 度。
五 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) 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)。 2、间距(d) 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
结构面间距分级表
岩体的稳定性分析
2016年岩体的稳定性分析一、岩体稳定性与区域稳定性的关系区域稳定性的主要控制因素，也制约岩体的稳定性。
1)地壳板块的相对运动的强弱导致构造变动和产生高构造应力，从大范围控制了区域地层和岩体变形、位移或失稳。
2)活动性深大断裂活动（水平或垂直位移）引起区域地壳及其表层发生水平或升降运动，可引起位于断裂带的岩体变位或失稳。
3)地震活动在我国有些地区十分强烈，常引起大范围的构筑物的失稳和破坏。
幻灯片2二、岩体破坏类型分析1.岩体失稳的主要影响因素①受区域地壳稳定性控制。
②受岩体的结构特征、变形特征、强度特性、水稳性等控制。
③失稳的边界条件：岩体失稳要有一定的边界条件，即存在临空面和结构面组成的分离体。
④荷载的类型、大小和方向决定了岩体的受力状态。
⑤工程类别对岩体失稳方式有重要影响。
幻灯片32. 岩体破坏类型分析①当区域稳定性为相对稳定，工程岩体条件较好时，岩体失稳破坏的类型取决于边界条件、工程类型及工程荷载性质的组合特点，岩体失稳破坏的方式往往以剪切滑移方式为主。
②当区域稳定性为相对活动，工程的场地条件较好时③区域环境和工程场地均处于突出的高水平构造应力状态时④当区域相对稳定，岩体抗压强度较高，不具备滑移的边界条件，地面建筑物承受强大的风荷载时，可能发生张拉破坏导致建筑物倾倒。
幻灯片4⑤区域相对稳定，工程场地为河流之滨，岩体本身条件较差，在建筑物荷载的作用下，建筑持力层将发生过大的压缩沉陷变形，与其侧向膨胀变形相对应的侧向压力将使岸坡前持力层发生压缩破坏，导致建筑物向河中倾覆，或沿可能的滑动面滑动。
幻灯片53. 岩体稳定分析国内外应用于岩体稳定性分析的方法有：地质分析类比法岩体结构分析与计算法岩体稳定性分类法数值模拟计算法地质模拟试验法等。
第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
构造结构面——区域性活动断裂 区域性活动断裂 构造结构面
构造结构面 ——
断层
断层面
3、次生结构面（浅、表生结构面） 次生结构面（ 表生结构面）
沉积结构面：是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的， 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。 软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。 岩浆（火成）结构面：是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构 岩浆（火成）结构面： 面，包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆 包括岩浆岩体与围岩的接触面、 岩之间的接触面和原生冷凝节理等。 岩之间的接触面和原生冷凝节理等。 变质结构面：在变质过程中形成， 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，像片理、片麻理。 结构面，像片理、片麻理。
Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断 指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、 层及较发育的片理、劈理面等。 层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界 破坏岩体的完整性， 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。 及应力分布状态。 Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和 级结构面主要控制着岩体的结构、 物理力学性质，数量多且具随机性， 物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具 统计规律，需用统计方法进行研究。 统计方法进行研究 统计规律，需用统计方法进行研究。 又称微结构面。常包含在岩块内， Ⅴ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。 岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
本文将从隧道围岩的分类和稳定性分析两个方面进行探讨。
一、隧道围岩的分类隧道围岩的分类是根据岩性和岩层结构特征来进行的。
根据岩性，可以将隧道围岩分为硬岩和软岩两类。
硬岩主要由花岗岩、片麻岩等坚硬的岩石组成，具有较高的抗压强度和稳定性。
而软岩则包括砂岩、泥岩等相对较软的岩石，其抗压强度较低，容易发生变形和破坏。
根据岩层结构特征，可以将隧道围岩分为均质岩层和非均质岩层两类。
均质岩层具有一致的岩性和结构特征，较为稳定，施工和维护较为简单。
非均质岩层则包括夹层岩、节理岩等，其内部结构不均一，容易发生变形和滑动，对隧道的稳定性造成威胁。
二、隧道围岩的稳定性分析隧道围岩的稳定性分析是为了评估隧道在其施工和使用过程中对岩层的稳定性造成的影响，并根据分析结果采取相应的措施进行加固和维护。
稳定性分析通常包括岩体力学参数的确定、岩体结构分析以及岩体稳定性评估等步骤。
首先，需要确定岩体力学参数，包括岩石的抗压强度、抗剪强度等参数。
这些参数可以通过实验室试验和现场观测等方法进行确定。
岩体力学参数的准确性对于稳定性分析结果的准确性至关重要。
其次，进行岩体结构分析。
通过对隧道围岩的构造特征进行分析，包括夹层的厚度和分布、节理的数量和角度等，来评估岩层的稳定性。
夹层和节理的存在都可能导致隧道围岩的滑动和变形，因此在设计和施工过程中需要采取相应的措施进行防护和加固。
最后，进行岩体稳定性评估。
根据岩体力学参数和岩体结构分析的结果，可以使用数值模拟和解析方法来评估隧道围岩的稳定性。
通过分析隧道围岩受力分布和应力集中情况，可以评估岩体的稳定性并确定采取的加固措施。
总之，隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
通过对隧道围岩的分类和稳定性进行分析，可以评估其对隧道稳定性的影响并采取相应的措施进行加固和维护。
第6及7章地下工程围岩稳定性分析
第６、7章 地下工程围岩稳定性分析学习指导：本章主要介绍了两部分内容：（一）山岩压力与围岩稳定性分析，（二）有压隧洞稳定性分析。
前部分介绍了围岩应力重分布，地下洞室脆性围岩和塑性围岩的变形破坏形式，影响地下工程岩体稳定的因素，着重介绍了山岩压力与围岩稳定性分析方法，其中包括山岩压力的概念、影响因素，太沙基理论；后部分重点介绍了围岩内附加应力的计算、有压隧洞围岩和衬砌的应力计算。
重 点：1 地下洞室开挖引起的围岩应力重分布2 地下洞室围岩的变形破坏3 地下工程岩体稳定性的影响因素4 洞室围岩稳定性分析6.1 地下洞室开挖引起的围岩应力重分布由于在岩体内开挖洞室，洞室围岩各质点的原有应力的平衡状态就受到破坏，各质点就要产生位移调整，以达到新的平衡位置。
岩体内某个方向原来处于紧张压缩状态，现在可能发生松胀，另一个方向可能反而挤压的程度更大了。
相应地，围岩内的应力大小和主应力方向也发生了改变，这种现象叫做围岩应力重分布。
围岩应力重分布只限于围岩一定范围内，在离洞壁较远的岩体内应力重分布甚微，可以略去不计。
地下开挖引起的围岩变形是有一定规律的。
变形终止时围岩内的应力就是重新分布的应力。
这个重新分布的应力对于评价围岩的稳定性具有重要意义。
为了便于说明起见，我们在这一节中对于最简单的条件(即在连续的均质的各向同性的岩体内开挖圆形隧洞，而且岩体的侧压力系数10=K ，即静水压力式的初始应力状态)下的围岩应力重分布问题，作定性分析，以便对于应力重分布的情况有一概念。
如图6-1所示，设岩体为连续的、均质的以及各向同性的，其侧压力系数为10=K ，亦即岩体的初始应力状态为静水压力式的。
此外，洞室的长度远较横截面的尺寸为大，所以可作为平面应变问题来研究。
在地下开挖以前，岩体内任一点A 的应力，即等于该点的自重应力v p ，而且由于10=K ，所以通过该点任何方向的应力都是v p 。
如果用极坐标来表示该点的应力状态，则该点的应力为：v r p =0σv p =0θσ式中 0r σ 岩体的径向应力；0θσ 岩体的切向应力。
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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
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。
３０ｏ＜６０ｏ E
N
A W
O C
W
S
３０ｏ＜６０ｏ
E B
S
E B N
A W
O C
N E
３０ｏ＜６０ｏ
C
A
W
N
C O
E
B S
6.3 岩质边坡稳定性分析
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。
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。
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
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。
N
W
E
W 10
S
N
E
W 10 20 30 40 50 60 70 80 90
E
S
N
W 10 20 30 40 50 60 70 80 90
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+结构体。
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。
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。
E
S
N
W
10 20 30 40 50 60 70 80 90
E
S
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。
N
340 350 0 330 320 310
300
10 20 30 40
50
290
60
280
W 270
80
90 E
260
100
250
ห้องสมุดไป่ตู้
110
240
120
230
130
220
140
210
150
200 190 180 170 160
S
N
W
O
S
E
W 10
N ３０ｏ＜６０ｏ
A
O
W
E
B S
W
E B
S A W
( 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。
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。