结构面的力学性质全解

（3）次生结构面
在地表条件下，由于外力(如风化、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． 卸荷裂隙一般发生在岩体有临空面条件的地区，特别是 在深切河谷处，延展性不好，常在地表20～40m内发育，裂 隙面粗糙不平，常为张开型，充填物多为泥质碎屑． 爆破裂隙是矿山工程中常见的一种次生结构面，爆破裂 隙的延展与分布视所在地区岩体特性及爆破的大小而异．一 般爆破裂隙的延展范围是有限的，且多呈一组相互平行的、 弧状的裂隙面分布． 风化裂隙及风化夹层一般是沿原生夹层和原有结构面发 育，多是短小密集，延展性差，仅限于地表一定深度． 泥化夹层是由于水的作用使夹层内的松软物质泥化而成， 其产状与岩层基本一致，泥化程度视地下水作用条件而 异．泥化夹层一般都是强度很低的，它们是导致岩体失稳破发育程度、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：
I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V
级结构面--区域构造起控制作用的断裂带 级结构面--延展性强而宽度有限的地质界面 级结构面--局部性的断裂构造 级结构面--节理面 级结构面--细小的结构面
五、结构面的状态
结构面的产状、形态、延展尺度、密集程度以及胶结 与充填情况等是影响岩体强度和稳定性的重要因素。 1、结构面产状：指结构面的走向、倾向和倾角，对岩体 是否沿某一结构面滑移起控制作用。 2、结构面形态：决定结构面抗滑力的大小，当结构面的 起伏程度大，粗糙度高时，其抗滑力就大。 3、结构面的延展尺度：在工程岩体范围力，延展度大的 结构面控制着岩体的强度。结构面延展情况不同，其力 学效应也不同。
第2章 结构面的力学性质
§2-1 结构面的类型及其特征
§2-2 结构面的变形特性 §2-3 结构面的抗剪强度 §2-4 结构面的力学效应
§2-1 结构面的类型及其特征
一、结构面的概念
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。 结构面具有一定的方向、延展较大、厚度小的 二维面状地质界面。
四、结构面的几何特征
结构面的几何特征是反映结构面的外貌，由下列要素组成： 1、走向:结构面与水平面的交线方向，用方位角表示。 2、倾斜:结构面的倾斜方向和倾斜角度。 3、连续性。 4、粗糙度:表明结构面的粗糙程度。 5、起伏度:包括起伏波的幅度和长度。起伏波的幅度是指相 邻两波峰连线与其下波槽的最大距离a,起伏波的长度是指相 邻两波峰之距离。
二、结构面的类型
原生结构面
沉积结构面
火成结构面
变质结构面
1、按结构面 按成因可分为
构造结构面 次生结构面
（1）原生结构面：在成岩过程中形成的结构 面。
A、沉积结构面是沉积岩在成岩过程中形成的各种地质界面， 包括层面、层理、沉积间断面（不整合面、假整合面），及原 生软弱夹层等。 B、火成结构面为岩浆侵入、喷溢冷凝所形成的各种结构面， 如流层、流线、火山岩流接触面、各种蚀变带、挤压破碎带以 及原生节理等。这些结构面的产状受侵入岩体与围岩接触面所 控制。 C、变质结构面为岩体在变质作用过程中所形成的结构面，如 片理、片麻理、板理及软弱夹层等。变质结构面的产状与岩层 基本一致，延展性较差，但它们一般分布密集。片理结构面是 变质结构面中最常见的，其面常常是光滑的，但形态呈波浪状. 片麻理面常呈凹凸不平状，结构面也比较粗糙，变质岩中的软 弱夹层主要是片状矿物，如黑云母、绿泥石、滑石等的富集带， 其抗剪强度低，遇水后性质就更差.
(1)非贯通性结构面 (2)半贯通性结构面 (3)贯通性结构面
五、结构面的状态
4、结构面的密集程度：指岩体中各种结构面的发育程度。 衡量密集度的指标为岩体裂隙度K和切割度Xe。 （1）岩体裂隙度K——沿取样方 向单位长度上的节理数量
K n l d 1 l K n
式中：n为长度l内的节理数量. 当取样线垂直节理的走向时，d为节理走向 的垂直间距。按节理的垂直间距d将岩体分为： d > 180cm 整体结构； d =30～80cm 块状结构 d < 30cm 碎裂状结构； d < 6.5cm 极破碎结构 当岩体中有几组不同方向的节理时， d d d 如图所示两组节理Ka、Kb，则沿取样方 max a , mbx b ,m nx n , cos a cos b cos n 向x上的节理平均间距max和mbx为
2、按结构面按受力条件可分为
A、压性结构面：由压应力挤压而成，其走向与最大主 应力方向垂直。如片理面、褶皱轴面、压性节理面 等。 B、张性结构面：在拉应力作用下产生的结构面，其走 向与最大主应力方向一致。结构面是张开的，结构 面壁粗糙。如张断裂面、张性节理面。 C、扭性结构面：由纯剪或压张应力引起的剪应力所形 成的结构面，结构面壁较光滑，开口或闭口都有可 能，往往成对出现。如x型断层面，x型节理面。 D、压扭性结构面：既有压性结构面的特征，又有扭性 结构面的特征，但常以其中一种为主。 E、张扭性结构面：兼有张性和扭性结构面的双重特征。 往往成锯齿状。
（2）构造结构面
各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、 节理、断层、层间错动面等。 节理面在走向延展及纵深发展上，其范围都是有限的，大 者一般不过上百米，小者仅有几厘米．张节理面一般粗糙，参 差不齐，宽窄不一，延展性较差，剪节理面一般平直光滑，延 展性相对较好，节理面上常见有擦痕和各种泥质薄膜，如高岭 石、绿泥石、滑石等，因此，剪节理面尽管接触紧密，但却易 于滑动。 断层面的规模相差比较悬殊，有的深切岩石圈几十公里， 有的仅限于地壳表层或只在地表数十米．但是，相对工程而言， 断层面一般是延展性较好的结构面．断层面(或帘)的物质成分 主要是构造岩，如断层泥、糜棱岩、角砾岩、压碎岩等．层间 错动带是在层状岩体中常见的一种构造结构面，其产状一般与 岩层一致。 延展性较好，结构面中的物质，因受构造错动的影响，多 呈破碎状、鳞片状，且含泥质物。