岩体结构的基本类型(完整资料).doc
第3章岩石结构面、力学性质岩体力学
岩石力学
3.3.1.2 结构面的连续性 结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性，常用
迹长、线连续性系数和面连续性系数表示。 （1）迹长 结构面与勘测面交线的长度，称为迹长。 国际岩石力学学会(ISRM，1978年) 制订的分级标准(见
3.2.2 岩体结构的类型
在《岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）》中，将岩体 结构划分为5大类（见下表）。
岩石力学
岩体结 构
类型 整体状
结构
块状结 构
层状结 构
岩体地质 类型
巨块状 岩浆岩和 变质岩
厚层状 沉积岩， 块状岩浆 岩和变质 岩 多韵律 薄层、中 厚层状沉 积岩，副
结构体 形状
岩石力学
3.1 概述
工程涉及的实际岩体与实验室内测试的岩石试件的力学 性能有着很大的差别，引起这种差别的主要因素有：
（1）岩体的非连续性； （2）岩体的非均质性； （3）岩体的各向异性； （4）岩体的含水性等。 其中最关键的因素是岩体的非连续性。
岩石力学
结构面（亦称弱面）：岩体内存在的各种地质界面，
巨块状
块状 柱状
层状 板状
结构面发育情况
以层面和原生、 构造节理为主， 多呈闭合型，间 距大于1.5m，一 般为1~2组，无 危险结构
有少量贯穿性节 理裂隙，结构面 间距0.7~1.5m， 一般为2~3组， 有少量分离体
有层理、片理、 节理，常有层间 错动
岩土工程特 征
岩体稳定， 可视为均质 弹性各项同 性体
岩石力学
当试件沿结构面发生剪切破坏时，作用在结构面上的应力有：
T A
P cos
第讲-岩体结构与结构面性质
§2-2 岩体结构面的几何与力学性质
一、结构面的几何性质
1、产状
结构面产状三要素：走向、倾向、倾角； 与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。
2、分布密度
结构面的分步密度反映结构面发育的密集程度，以裂隙度和切 割度表示。 ①裂隙度K ：沿取样线方向单位长度上的结构面数量。 设取样线长度为L,单位m,该长度内出现的结构面数量n，沿取 样线方向结构面平均间距为d′，则
延伸十米~数十米，无破碎 带，面内不含泥，仅在一个 地质年代的地层中分布
延展数厘米~数米，未错动，有 的呈弱结合状态，统计结构面
微米~毫米，细小或隐微裂 面，统计结构面
区域性深大断裂
影响区域稳定性；如通过 工程区，形成岩体力学作 用边界
大中型断层、不整合 面、层间错动带、软 弱夹层等
小断层、软弱夹层、 层间错动带等
（2）力学成因类型
剪性结构面是剪应力 形成的，破裂面两侧岩 体产生相对滑移，如逆 断层、平移断层以及多 数正断层等。
张性结构面是由拉应力形成 的，如粘土岩失水收缩节理、 岩浆岩中的冷凝节理等。
逆断层 正断层
平移断层
2、分级
级序
分级依据
地质类型
对岩体稳定影响
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级
延伸数公里以上（最长达上 千公里），破碎带宽度数米 ~数十米 延伸数百米~数公里，破碎 带宽度几厘米~几米
1、法向变形与法向刚度
（1）法向变形特征 ①曲线形状，先凹，后陡；归结为接触 微凸体的弹性变形、压碎、间接拉裂隙 产生、新的接触点和面的增加。 ②初始阶段，结构面变形为主， 当σn=σc / 3时结构面变形基本完成 ③最大闭合量小于张开度。 ④卸除荷载后，有明显的迟滞和非弹性 效应。
地质构造与岩体结构
与水平面就有了一定的倾角，成为具有倾斜构造的岩层。但
不可否认，自然界中有的地层在沉积中就是倾斜的，例如洪
积地层。这样的地层如果在其后的漫长地质岁月中变质成岩，
其产状显然也是倾斜的。除此以外，还有的地层在大的空间
范围内可能属于褶皱构造，是一个背斜或一个向斜的一翼岩
层，但在一定的工程范围内，则表现为单向倾斜的构造形式。
图2-8 构造河谷或冲沟的形成
背、向斜的核部往往构造应力很大，在工程中一旦遇到，应加强 应力和变形测试，减少构造应力对工程的危害。
采矿巷道及地下隧道宜布置在背斜的核部，而尽量避免布置在向 斜的轴部。因为布置在背斜的核部的巷道或其它地下洞室能有效 利用顶板岩体的自然成拱作用，增加洞室的稳定性。而布置在向 斜的核部的巷道或其它地下洞室，一旦两帮岩石下滑，造成顶部 岩石冒落事故，洞室顶部将很难进行进一步维护。
（1）测走向：将罗盘仪的长边(平行南北刻度线的仪器外壳的边缘) 紧靠岩层层面，调整罗盘位置使水准气泡居中，待磁针静止，读指北 针或指南针所指的方位角度数，就是走向的方位。
（2）测倾向：将罗盘仪的短边(如用刻度盘南端)紧靠岩层层面，罗 盘北端则指向岩层倾斜方向，调整罗盘位置使水准气泡居中，待磁针 静止，读指北针所指的方位角度数，就是所测之倾向方位。
二、 地质构造的类型 虽然在地壳运动作用下，地层形态极其复杂多变，但地质构造可
被划归为三种基本类型，一类是褶皱构造，另一类是断裂构造， 第三种是单斜构造。 三、 褶皱构造 原来呈水平或近水平状态的岩层，在受到地壳运动所产生的强大 水平力的挤压后产生柔性弯曲但未失去其连续性，这种弯曲的地 层形态被称为褶皱构造。
许多褶皱组成的巨大向斜称为复向斜。
（10） 断续褶曲：是地壳运动相对稳定地区的典型褶曲类 型，常见的是背斜孤立的隆起于水平岩层之中。最常见的构 造形态是穹窿和构造盆地。
岩体结构及其完整性
散体结构
岩性：复杂，呈松散状态； 结构面发育情况：有的为块夹泥，有的泥夹块； 结构面强度：岩体的tanφ<0.2； 水的影响：地下水作用强烈，可引起泥化、软化、崩解、膨胀，甚至化学
反应；
工程特性：
此类岩体具有明显的塑性或流变特征，变形破坏严重，持续时间长，应予 以特别关注。
2.2 结构面的表观
引子：结构面的形态有闭合度、粗糙度、贯通性等，统称为结构面的表
断层较大
延展数百米至数公里， 1. 形成块裂体边界；
II级 破碎带宽度比较窄，几 2. 控制岩体变形和破坏方式；
厘米至数米
3. 构成次级地应力场边界
属于软弱结构面
小断层，层间错 动面
III级
延展十几米至几十米， 1. 参与块裂岩体切割；
无破碎带，面内不夹泥， 2. 划分II级岩体结构类型的重要依据；
结合性
定义：是岩体结构面形态、坚固程度的综合表现，取决于结构面的闭合
度、粗糙度、贯通性、充填物的性质和厚度等因素。
分类：
若结构面闭合、干净且无充填物，结构面粗糙，结构体之间刚性接触， 则结合性好，结构面抗剪强度高；相反，结构面贯通性好且多为张开的， 结构面中为岩屑、岩粉、泥质物所充填，则结构面结合性差，抗剪强度 低。
岩性：单一且构造变形轻微的巨厚层沉积岩、变质岩和火成岩体； 结构面发育情况：不发育，延展性差，组数一般不超过2组； 结构面强度：结构面摩擦系数tanφ≥0.6，结构体间结合力强； 完整性：岩体呈完整或基本完整状态，结构面间距dp>1.0m; 水的影响：地下水作用不明显，渗流对岩体特性影响不大； 工程特性：
相同粗糙程度的强度由台阶形到平坦形到平面形依次降低 如：I > IV > VII ，II > V > VIII，III > IX，VI > IX。
岩体力学04工程岩体分类资料
K1 ＞450 0
地 淋雨状或涌流状出水，水压≤0.1MPa
下
或单位水量＜10L／min
0.1
水
状
态
淋雨状或涌流状出水，水压＞
0.2
0.1MPa或单位水量＞10L／min
450~350 0.1
350~250 0.2~0.3
＜25 0.4~0.6
0.2~0.3
0.4~0.6
0.7~0.9
0.6~0.3 <0.40
以III、IV 级为 主
以III、IV 级显 著
刚性结构面柔 性结构面
柔性结构面
0.3~0.5 0.3~0.4
>300 300~100
III1
镶嵌结构
<50
<0.36
IV、V 级密集
刚性结构面碎 裂结构面
0.4~0.6
>600
碎裂结
III
构
III2
层状碎裂结 构
<50(骨架 岩层中较
一、按岩体结构类型分类
中国科学院地质研究所谷德振教授等提出。特点是考虑到各类 结构面的地质成因，突出岩体的工程地质特性。分类将岩体结 构划分为整体块状、层状、碎裂状、散体状四种类型。前三类 又进一步划分亚类。
岩体结构类型
类
亚类
代号 名称
代号
名称
I1
I
整体块 状结构
I2
整体结构 块状结构
岩体完整性
结构面间 完整性系
•岩石的坚硬程度按岩石的饱和单轴抗压强度：
岩石饱和单轴抗压强度 σcw(MPa)
＞60
60~30
30~15
15~5
坚硬程度
岩土室内测试：岩体结构的基本类型
岩体结构的基本类型岩体的力学性质与工程分类岩体结构n结构体和结构面称为岩体结构单元或岩体结构要素,不同类型的岩体结构单元在岩体内的组合、排列形式称为岩体结构。
一、整体状结构岩体地质类型：巨块状岩浆岩和变质岩，巨厚层沉积岩结构体形状：巨块状结构面发育情况：以层面和原生、构造节理为主，多呈现闭合型，间距大于1.5m, 一般为1~ 2组岩土工程特征：无危险结构岩体稳定，可视为均质弹性各向同性体可能发生的工程问题：局部滑动或坍塌，深埋洞室的岩爆岩体地质类型：厚层状沉积岩，块状岩浆岩和变质岩结构体形状：块状结构面发育情况：有少量贯穿性节理裂隙，结构面间距0.7 - 1.5m,一般为2~3组，有少量分离体岩土工程特征：结构面互相牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体柱状可能发生的工程问题：局部滑动或坍塌，深埋洞室的岩爆岩体地质类型：多韵律薄层、 中厚层状沉积岩，副变质岩 结构体形状：层状结构面发育情况：有层理、片理、节理，常有层间错动 岩土工程特征：变形和强度受层面控制，可视为各向异性弹塑性体，稳定性较差板状可能发生的工程问题：可沿结构面滑塌，软岩可产生塑性变形碎裂结构岩体地质类型：构造影响严重的破碎岩层结构体形状：碎块状结构面发育情况：断层、节理、片理、层理发育，结构面间距0.25 ~ 0.50m, 一般3组以上，有许多分离体岩土工程特征：整体强度很低，并受软弱结构面控制，呈弹塑性体，稳定性很差可能发生的工程问题：易发生规模较大的岩体失稳，地下水加剧失稳散体状结构岩体地质类型：断层破碎带，强风化及全风化带结构体形状：碎屑状结构面发育情况：构造和风化裂隙密集，结构面错综复杂，多充填粘性土，形成无序小块和碎屑岩土工程特征：完整性遭极大破坏，稳定性极差，接近松散介质可能发生的工程问题：发生规模较大的岩体失稳，地下水加剧失稳n依据岩体中结构面的组合和排列形式，将岩体结构划分为整体状结构块状结构层状结构碎裂状结构散体状结构n分别论述5种岩体结构类型的基本特征和易发的工程问题思考一下各种结构类型之间能不能相互转化？THANKYOU谢谢观看。
第二章 岩石物理性质与岩体结构
第二章岩石物理性质与岩体结构岩石是组成地壳的自然物体，是经过地质作用而形成的矿物集合体，在陆地和海洋广泛分布。
岩石按成因有三大类型：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
岩石的种类不同，其物理力学性质差异较大，加之不同时期、不同强度的构造作用，也就决定岩石力学问题复杂多变。
本章主要介绍：岩石的基本物理性质、岩体结构特点及工程分类。
一、岩石物理性质指标用来描述岩石地某种物理性质地某种数值就是岩石物理性质指标。
1、 容重岩石单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力，称为岩石的容重。
表达式：VW =γ γ —容重（KN/m 3）W —岩石的重力（KN ）V —岩石的体积（m 3）根据岩石的含水程度不同，岩石容重可分为干容重、湿容重、饱和容重。
干容重 湿容重 饱和容重d γ γ m γ 0 天然含水量θ → n （孔隙度）多数岩石 γ 在2.6－2.8KN/m 3之间。
书中P5表1 列出部分岩石的容重。
2、 密度岩石单位体积（包括孔隙体积）的质量， 表达式：VM =ρ ρ —密度（Kg/m 3）M — 岩石质量（Kg ）V — 岩石体积（m 3）容重与密度关系：ργ⨯=8.93、 比 重岩石干的重力除以岩石实体体积（不包括孔隙）,再与4℃时水的容重的比值。
表达式： ws s s V W G γ= G s —岩石比重（无量纲），W s —绝对干燥时的岩石重力（KN ） V s —岩石实体体积（m 3）＝V －孔隙体积w γ—水容重，4℃时等于10KN/m 3岩石的比重取决于组成岩石的矿物比重，大部分岩石的比重介于2.5—2.8之间。
4、 孔隙率岩石中孔隙体积与岩石总体积的百分比称为孔隙率。
表达式：%100⨯=VV n ν n —孔隙率， V ν—孔隙体积（m 3），V —岩石总体积（m 3） ∵V ν＝V －V s （岩石实体体积），V W s d =γ，ws s s V W G γ= ws d ss s s s G V W V W V V V V V V V n γγν⋅-=-=-=-==1115、 岩石含水性岩石天然吸水率岩石的天然吸水率是指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下岩石吸入水的重力W w1，对岩石干重力W s 之比的百分率。
02-岩体的基本性质
2 岩体的基本性质通常把在地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定结构，并赋存于一定地应力状态的地质环境中的地质体，称为岩体。
岩体在形成过程中，长期经受着建造和改造两大地质作用，生成了各种不同类型的结构面，如断层、节理、层理、片理等。
受其影响，岩体往往表现出明显的不连续、非均质和各向异性，具有一定的结构是岩体的显著特征之一，它决定了岩体的工程特性及其在外力作用下的变形破坏机理。
因此，从抽象的、典型化的概念来说，可以把岩体看作是由结构面和受它包围的结构体共同组成的。
所谓“结构面”，是指在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的，具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面，它包括岩石物质的分界面和不连续面，如岩体中存在的层面、节理、断层、软弱夹层等，可统称为结构面。
结构面是岩体的重要组成单元，由于受结构面的切割，岩体的物理力学性质与岩石有很大的差别。
岩体的物理力学性质取决于结构面和结构体两部分的组合情况，尤其在工程上，岩体的工程力学稳定性质主要取决于岩体内结构面的数量、空间大小、空间组合情况、结构面特征以及充填介质的性质等。
所谓结构体是指由结构面切割而成的岩石块体。
结构体的四周都被结构面包围，常见的结构体大都是有棱角的多面体，如立方体、长方体、柱状体、板状体、菱形体、梯形体、楔形体、锥形体等。
结构体也是岩体的重要组成部分，它本身的物质组成和排列组合方式也影响到岩体的力学性质。
总之，岩体是由结构面和结构体两部分组成的，这也决定了其物理力学性质不是单纯取决定于某一方面的结果，而是二者共同作用和表现的结果，这在岩体力学分析和研究时是十分重要的。
在上一章开始时曾简单介绍过岩石和岩体二者之间的关系，指出工程上的岩石可视为岩体中的结构体（岩块），在无特殊说明的情况下，工程中的岩石均是指岩体中的结构体即岩块而言的。
从力学角度来看，岩体与岩石有许多区别，其中较明显的特征可归纳为以下几点：1）岩体的非均质性岩体可以由一种或几种岩石组成，而且以后者居多。
岩体力学04-工程岩体分类
方法：通过岩体的一些简单和容易实测的
指标，把工程地质条件和岩体力学性质参 数联系起来，并借鉴已建工程设计、施工 和处理等方面成功与失败的经验教训，对 岩体进行归类的一种工作方法。
目的：通过分类，概括地反映各类工程岩
体的质量好坏，预测可能出现的岩体力学 问题。为工程设计、支护衬砌、建筑物选 型和施工方法选择等提供参数和依据。
学性质、
优点：给出了毛洞自稳性的工程地质评价，给出了各类围岩
的喷锚支护设计参数及围岩物理力学性质的计算指标。
主要工程地质特点
围 岩 类 岩体结 构 别
岩石强度 指标
构造影响程度，结构面发育情况 和组合状态 单轴 饱和 抗压 强度
σcw(MPa)
岩体声波 指标
岩体 完整 性系 数
Kv
点荷 载强 岩体纵 度(MPa) v 波度 (km／s)
（1）根据各类指标的数值，按下表的标准评分，求和得总分 RMR值。
分类参数 完整岩石 强度 (MPa) 点荷载强 度指标 单轴抗压 强度 ＞10 ＞250 15 90~100 4~10 100~250 12 75~90 15 60~200 15
节理面稍粗糙， 宽度＜1mm， 节理面岩石坚 硬
数 值 2~4 50~100 7 50~75 10 20~60 10
20 10~25 或 0.1~0.2
或 只有湿气(有 裂隙水)
10 25~125 或 0.2~0.5 或 中等水压 4
5
地下水条 件
总条件 评 分 值
4
（2）按下表的规定对RMR总分作适当的修正。
按节理方向修正评分值
节理走向或倾向 隧道 评分值 地基 边坡 非常有利 0 0 0 有利 -2 -2 -5 一般 -5 -7 -25 不利 -10 -15 -50 非常不利 -12 -25 -60
1G411020一建《矿业管理与实务》矿山地质和工程地质54道(带答案解析)
一建矿业管理与实务第 1题：单项选择题(本题1分)矿图中，等高线发生重叠时，表明该处有()。
A:节理B:逆断层C:正断层D:褶曲【正确答案】：B第 2题：单项选择题(本题1分)矿图中，反映矿井建设施工及生产过程的采掘工程活动和地质特征的综合性图纸是()。
A:采掘工程平面图B:工业场地平面图C:井田地形地质图D:井底车场平面图【正确答案】：A第 3题：单项选择题(本题1分)更容易造成矿山井巷工程破坏和严重灾害的重要因素是()。
A:围岩抗力B:构造应力C:自重应力D:温度应力【正确答案】：B第 4题：单项选择题(本题1分)断层中的交面线是指()的交线。
A:断层面与矿层B:断层上下盘C:断层面与地面D:走向与倾向【正确答案】：A第 5题：单项选择题(本题1分)C:抗剪强度D:摩擦角【正确答案】：C【答案解析】：土体基本没有抗拉能力，或者抗拉能力很小，因此抗拉强度对土体也没有意义。
土体虽然主要承受压力作用，但是表征其强度性质的主要内容是抗剪强度，也就是土体破坏的基本模式是剪切破坏；在压缩情况下的土体破坏要根据土体受力的状态，也就是还要考虑许多其他因素影响。
摩擦角是描述土体抗剪强度的一个参数，不能作为土体的一个强度性质。
第 6题：单项选择题(本题1分)下列属于地质构造中的断裂构造的是()。
A:背斜B:向斜C:褶曲D:裂隙【正确答案】：D第 7题：单项选择题(本题1分)为评价地下岩层的裂隙发育程度，通常采用的是()。
A:岩体强度应力比B:岩石拉压比强度指标C:岩石质量指标D:岩石完整性系数【正确答案】：D【答案解析】：岩体中发育有许多裂隙，破坏了岩体的完整性，从而也影响了岩石的强度，还影响岩体渗透性、稳定性等重要性质，因此，评价岩体工程质量时常常采用所谓的岩石完整性指标，表征岩体中裂隙的发育程度。
岩石的强度应力比是指岩石强度与所处岩层的最大主应力之比，是一个关系工程条件的比值。
岩石拉压比是指岩石抗拉强度与抗压强度的比值，和裂隙发育程度没有直接关系；而岩石质量指标具有更广泛的意义，没有专指岩石的裂隙发育状况。
5 岩体结构特征(3-2)
岩体结构(rock mass structure) = 结构面 (structural plane) +结构体 (structural element)
3/49
一、结构面： 存在于岩体中的各种地质界面。分为：
4/49
岩体中的软弱夹层
5/49
结构面特征
形态：方位（产状）、间距（结构面间） 平整光滑度：影响力学性质.分阶坎状、波状和平直状。 张开度：结构面两壁间的垂直距离 充填程度：充填物的结构、成分和厚度 连通性 ：渗流 密集程度： 产状和组数：方位相近的归为一组。
力学属性
1.属于软弱结构面 2.构成独立的力学模
型－软弱夹层
地质构造特征 较大的断层
属于软弱结构面
小断层 层间错动面
Ⅲ级 Ⅳ级
延展长度短，从十几米 到几十米，无破碎 带，面内不夹泥， 有的具有泥膜
延展短、未错动、不夹 泥，有的呈弱结合 状态
1.参与块裂岩体切割 2.划分Ⅱ级岩体结构类型的重要依
据 3.构成次级地应力场边界
III 1镶嵌结构
III .碎裂结构 III 2 层状碎裂结构
III
3
碎裂结构
IV .散体结构
12/49
二、岩体的工程地质性质 不同结构类型岩体的工程地质性质：
1.整体、块状结构岩体
13/49
Ⅰ1型（整体）：岩性单一，结构面不发育，岩
体呈完整或基本完整状态；结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ少，面间距
大于1m；完整性指数大于0.75；力学模型：连
规模 ：
6/49
结构面分级及其特征
级序
分级依据
力学效应
Ⅰ级 Ⅱ级
结构面延展长，几公里 至几十公里以上， 贯通岩体，破碎带 宽度达数米至数十 米
岩体完整性的含义及测量技术
岩体完整性的含义及测量技术1 引言岩体基本质量是岩体所固有的，影响工程岩体稳定性的最基本属性。
因此岩体基本质量评价与分级一直是勘察、设计、施工及科研人员共同关注的重要课题。
而岩体基本质量的优劣取决于构成岩体结构特性的内在因素，而岩体完整性是起控制性作用的因素之一。
岩体完整性是指岩体内以裂隙为主的各类地质界面的发育程度，是岩体结构的综合反映，取决于结构面切割程度、结构体大小以及块体间结合状态等因素，是岩体工程中采用的概括性指标。
因此，如何既科学又方便地评价工程岩体的完整性对岩石工程建设意义十分重大。
2 岩体完整程度评价岩体的完整性，即岩体在遭受构造运动和浅表生改造后的完整程度。
岩体的完整性有两层含义: 第1 层含义是几何(宏观形态) 完整性，即从结构面发育程度出发来衡量的、肉眼可以看到的岩体完整程度，表征的指标有裂隙间距D、岩体体积节理数J v 、岩石质量指标RQD；第2 层含义是力学(工程) 完整性(似完整性) ，即撇开肉眼的完整性判断，从岩体满足工程荷载的力学需求的角度来评价的岩体完整性，表征的指标主要有岩体体积节理数J v、岩体完整性系数Kv 等。
岩体完整程度采用定性划分和定量指标两种方法确定。
2.1定性评价定性评价标准就是根据岩体的几何宏观形态，从结构面发育程度出发来衡量岩体的完整性。
根据国标GB50218-94及其条文说明按照表1对岩体整体性进行定性划分。
表1 岩体完整程度定性划分注：平均间距指主要结构面（1～2组）间距的平均值。
2.2定量评价目前国内外用以表征岩体完整性的指标较多，获取这些指标的方法主要有3 类；①弹性波测试法，基于此法的评价指标有岩体完整性指数K v 等；②岩芯钻探法，基于该法的评价指标有岩石质量指标RQD 、单位岩芯裂隙数等；③结构面统计法，基于此法的评价指标有岩体体积节理数J v 、平均节理间距d p 等。
这些评价方法各有优缺，且多数评价指标仅是从某一侧面反映了岩体的完整程度。
岩体结构
3）结构面产状： ①要素：走向、倾向、倾角
②与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。
22
4）结构面形态：
①要素：起伏形态、起伏角、粗糙度。 ②对岩体的力学性质和剪切强度有影响。 ③起伏角:i=arctan(2h/L)
23
④粗糙度系数：
JRC（joint roughness coefficent)
④后层充填：厚度远大于起伏、强度取决于充填物、易滑移。
26
3.1.5 岩体结构类型－1
岩 体 构 类 型 主要 结构 结构面发育情况 体形 状 可能发生的 岩上工程问 题
岩体地质 类型
岩土工程特 征
整 体 状 结 构
以原生构造节理 均质，巨 为主．多呈闭合 块状岩浆 型，裂隙结构面 岩、变质 巨块 间距大于1.5m,一 岩．巨厚 状 般不超过l～2 层沉积岩、 组．无危险结构 正变质岩 面组成的落石掉 块
K=n/L ， d′ =1/K=L/n
线密度Kd：若取样线垂直结构面，则裂隙度被称为线密度。 间距d：同一组结构面法线方向上结构面平均距离。
Kd=n/L ， d =1/Kd=L/n
18
按结构面间距d的分级表 描 述 极密集的间距 很密的间距 密集的间距 中等的间距 宽的间距 削 距(mm) <20 20～60 60～200 200～600 600～2000
劈理 构 造 结 构 面 节理
断层
层间破碎夹层
6
3.1.2 结构面（Structural plane)类型－3 成因类型 地质类型
卸 荷 裂 隙 次 生 结 构 面 爆 破 裂 隙 风 化 裂 隙 风 化 夹 层
泥 化 夹 层
7
3.1.3 结构面分级及其特性－1 级 分级依据 序 延伸数十公 里 I 级 深度可切穿 一个构造层 破碎带宽度 在数米、数 十米以上 力学属 地质类型 性 属于软 弱结构 区域性深 面， 大断裂 构成独 或大断裂 立的力 学介质 单元 对岩体稳定性影 响 影响区域稳定性 是岩体变形或破 坏的控制条件， 形成岩体力学作 用边界。
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16-4-22.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。
岩体结构分类
岩体结构类别地质背景岩性单一，构造变形轻微的巨厚层沉积岩、变质岩
和火山熔岩，火成侵入岩。
岩性较单一，受轻微构造作用的巨厚层沉积岩和变质岩、火成岩侵入体。
受构造破坏或较轻的中厚层（大于30cm）岩体。
结构面特征结构面少，一般不超过三组，延续性极差，多成闭合状态，无
填充或含少量碎屑。
结构面一般 2―3组，裂隙延续性极差，多成闭合状态，层面有一定结合力。
结构面 2―3组，裂隙延续性极差，有时也有软弱夹层或层间错动面，其延续性较好，层间结合力较差。
层理、片理发达，原生软弱夹层、层间错动和小断层不时出现，结构面多
为泥膜、碎屑和泥质充填。
以规模不大的结构面为主，但组数多，密度大，延续性差，闭合无填充或
充填少量碎屑。
以层面、软弱夹层和层间错动面等为主，构造裂隙甚发达。
延续差的结构面，密度大，相互交切。
裂隙和节理很发达，无规则。
结构体特征巨型块状整体结构整体块状结构块状、菱形块状结构块状、柱状、厚板状层状结构薄层状结构厚度小于 30cm，在构造作用下发生强烈褶曲和层间错动。
板状、薄板状镶嵌结构一般发育于脆硬岩层中，结构组数较多，密度较
大。
形状不规则，但菱角显著碎裂结构层状碎裂结构受构造裂隙切割的层状岩体。
以碎块状、板状、短柱状为主碎裂结构散体结构岩性复杂，构造破碎较强烈，弱风化带。
构造破碎带，强风化带。
碎屑和大小不等的岩块，形状多种，不规则岩屑、碎片、碎块、岩粉。
岩体结构
1 结构面：不同成因，不同特性的地质界面的统称2 影响岩体力学的基本因素：结构体的力学性质，结构面力学性质，岩体结构力学效应和环境因素特别是水和地应力的作用3 岩体的赋存环境：地应力，地下水和地温4 地应力对岩体力学性质的影响：1 地应力影响岩体的承载能力 2 地应力影响岩体的变形和破坏机制 3 地应力影响岩体中的应力传播法则5 岩体结构的划分依据：1 结构面（分为软弱结构面和坚硬结构面）2 结构面切割程度及结构体类型（一级岩体结构分为块状结构和板状结构二级岩体结构分为结构面贯通切割结构面断续切割和无显结构面切割过渡型岩体结构分为软硬结构和结构面无序状排列） 3 亚类划分依据（分为块状和层状的）6 各类岩体结构的地质特征：1 完整结构岩体：大多是碎裂结构岩体中结构面被后生作用愈合而成，具有粘性成分物质，在高围压作用下，其结构面可以重新粘到一起形成完整结构。
在胶结愈合作用下碎裂结构岩体可以转化成完整结构，但后期愈合面的强度仍低于原岩强度，在后期震动，热力胀缩作用下又可以开裂，开裂程度高者可以转化为碎裂结构岩体，低者可以转化为断续结构岩体2 块裂结构岩体块裂结构岩体是由多组或者至少一组软弱结构面切割及坚硬结构面参与切割成块状结构的高级序岩体结构。
结构体有的是由岩浆岩，变质岩和厚层大理岩，灰岩，砂岩等块状原生结构岩体构成，有的为薄至中厚层沉积岩，层状浅变质岩及岩浆喷出岩等层状原生结构岩体组成。
其软弱结构面主要为断层，层间错动。
3 板裂结构岩体：主要发育于经过褶皱作用的层状岩体内，受一组软弱结构面切割，结构体呈板状。
软弱结构面主要为层间错动面或块状原生结构岩体内的似层间错动面体。
结构多数为组合板状结构体和完整板状结构体4 碎裂结构岩体切割岩体的结构面是由规律的，块状碎裂结构的特点是结构体块度大，块度均匀，层状碎裂结构的特点是块度小5 断续岩体结构：显结构面不连续，对岩体切而不断，多数为不连续切割6 散体结构岩体分为碎屑状散体结构岩体（结构无序分布，结构面中有软弱的也有坚硬的，结构体主要是角砾）和糜棱化散体结构岩体（其结构体主要指断层泥而言，断层泥主要是由糜棱岩风化而成，而糜棱岩主要为压力愈合连接，当压力卸去后，又转化为糜棱岩粉）岩体结构的唯一性：对于岩体而言，由于工程规模和尺寸的变化，岩体结构也发生相对变化，但是在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构式唯一确定的7 根据结构面的成因，结构面可分为原生结构面，构造结构面和次生结构面8 结构面按贯通情况分为非贯通性的，半贯通性的和贯通性的9 结构面状态对岩体工程性质的影响指结构面的产状，形态，延展尺度，发育程度和密集程度10 结构面的力学性质：法向变形，剪切变形和抗剪强度11 结构面力学性质的尺寸效应：1 随着结构面尺寸的增大，达到峰值强度时的位移量增大 2 由于尺寸的增加，剪切破坏形式由脆性破坏向延性破坏转化 3 尺寸加大，峰值剪胀角减小 4 随结构面粗糙度减小，尺寸效应也在减小12 岩体在多次循环荷载作用下的变形特点:岩体在循环荷载下，而卸载时荷载又不为零时，相应的变形过程将出现闭环形式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
3、组成
岩体内岩块的组合排列形式。
岩体结构是由结构面和结构体2个基本单元组成。
4、结构面
岩体内存在的不同成因、不同特性的各种地质界面的统称。
如层面、节
岩体结构
理、断层、裂隙等。
结构面不是几何学上的面，而往往是
具有一定张开度的裂缝，或被一定物质充填,具有一定厚度
的层或带。
按成因,结构面可分为：沉积或成岩过程中产生
的层面、夹层、冷凝节理等原生结构面；构造作用下形成
的断层、节理等构造结构面；变质作用下所产生的片理、
片麻理等变质结构面；还有在外营力作用下形成的风化裂隙、卸荷裂隙等次生结构面。
按规模（主要是长度），可
将结构面分为5级：（几十至上百公里，十几公里，几公里,几米至几十米和厘米级）。
它们分级或共同控制着区域、地区、山体、岩体的稳定性和岩块的力学特性。
按性质，
结构面可分为硬性（刚性）结构面和软弱结构面。
硬性结
构面的摩擦系数较大，多数没有充填物。
软弱结构面的摩
擦系数相对较小，延伸较长，且普遍充填粘土、泥、岩石
碎块等物质。
按物质组成和微结构形态，软弱结构面分为
原生软弱夹层、断层和层间错动破碎带、软弱泥化带（或
夹层）等3种类型。
某些充填泥质或粘土薄膜的大节理，也可构成软弱结构面。
软弱结构面是岩体中最容易产生变
形和破坏的部位。
它常常成为危险的切割面、滑移面或构
成有害的压缩变形带，导致岩体产生不允许的变形或失稳。
因此，当工程岩体中存在软弱结构面时，除了要研究它们
的几何形态、结合状况、空间分布和填充物质等方面外，
还要特别注意对其物质组成、厚度、微观结构、在地下水
作用下工程地质性质（潜蚀、软化）的变化趋势、受力条
件和所处的工程部位，以及它们的力学性质指标等，进行
专门的试验研究，并对其对岩体稳定性的影响作出定量的
分析评价，提出工程处理措施。
5、结构体
岩体受结构面切割而成的块体或岩块。
随着结构面的分级，相应地结构体也可分级。
视研究问题的不同，所选取的结构体等级是不一的。
几级结构体综合叠加影响居多。
由于不同级别、不同性质、不同产状以及不同发育程度的结构面的组合，结构体几何形态、单体大小可迥然不同。
岩性的变化，也均关系着岩体的完整性、坚强性，从而决定着岩体的所属介质类型。
6、类型
按结构面和结构体组合形式，尤其是结构面性状，可将岩体划分如下结构类型：①整体块状结构，包括整体（断续）结构、块状结构和菱块状结构；②层状结构，包括层状结构和薄层(板状)结构；③碎裂结构，包括镶嵌结构、层状碎裂结构和碎裂结构；④散体结构，包括块夹泥结构和泥夹块结构等。
7、力学效应
结构对岩体力学性能的影响。
岩体在力学作用和力学性质上有明显的结
岩体结构
构效应，结构类型不同，力学效应不一。
若岩体内存在着软弱结构面，则岩体结构力学效应主要受它控制，而且取决于它的充填度(即充填物在结构面内填充程度)、充填物成分与结构、充填物厚度以及结构面的起伏度（即结构面的起伏程度，常用起伏差即起伏最大值表示）。
其中又以充填物厚度、充填度和起伏度最为重要。
厚度大小与物质成分有关,一般颗粒越粗厚度越大;反之,颗粒越细,厚度越小。
设充填物厚度为h,结构面起伏差为H,定义为充填度。
起伏的结构面内充填物的充填度越大，结构面抗剪强度越低。
当充填度大于200％左右时,结构面强度便稳定于一定的水平上；即与软弱充填物质的强度相当，这种关系称之为充填度的力学效应。
结构面起伏度用起伏差及起伏角表示。
起伏差的力学效应常与充填度相联系。
起伏角α 为迎着受力方向结构面的仰角，又称为爬坡角。
结构面具有爬坡角为α 的起伏时，其抗剪强度中的摩擦角φa将增加α ，即
φa=φj+α
φj为平直结构面的基本摩擦角。
多组四级结构面（如节理）发育的岩体结构类型的力学效应主要取决于结构面密度（单位尺寸上的结构面数）、结构面产状（结构面出露的空间方位）及结构面组数3个方面。
岩体强度（变形参数也同样）随着岩体内含的结构面组数和结构体数增多而降低。
结构面对岩体破坏影响有一定的范围。
当结构面倾角大于或小于α min时，结构面对岩体破坏便没有影响。
当结构面倾角介于和αmin之间时,岩体强度则随着结构面倾角
而变化，在α=30°±时，出现强度最低值。
在多组结构面发育的岩体，结构面对岩体力学作用和力学性质的影响，是各组结构面力学效应的叠加。
显然，结构面组数越多，岩体力学性质越均匀化。
整体结构岩体的力学效应规律基本上与节理化岩体相近。
以单轴抗压强度为例，节理化岩体仅相当于岩块抗压强度的1/3至1/10,而整体结构岩体的单轴抗压强度可相当于岩块的1/2至1/3。
二、岩层产状的记录方法
如用方位角罗盘测量，测得某地层走向是330°、倾向为240°、倾角为50°，记做330°/SW∠50°，或记做240°∠50°（即只记倾向与倾角即可）。
如果用方位角罗盘测量但要用象限角记录时，则需把方位角换算成象限角，再作记录。
如上述地层产状其走向应为γ=360°－330°=30°，倾向β=240°－180°=60°。
其产状记作N30°W/SW∠50°，或直接记作S60W∠50则可。
在地质图或平面图上标注产状要素时，需用符号和倾角表示。
首先找出实测点在图上的位置，在该点按所测岩层走向的方位画一小段直线（4mm）表示走向，再按岩层倾向方位，在该线段中点作短垂线（2mm）表示倾向，然后，将倾角数值标注在该符号的右下方。