工程地质学课件 02岩体结构控制论
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物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
第二章 岩体结构控制论
九、软弱结构面
软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带(层)，与 两盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，在产状上多属 缓倾角结构面。
三、结构面是岩体中渗透水流的主要通道。在工程荷 载作用下，结构面的变形又将极大地改变岩体的渗透性、 应力分布及其强度。
四、工程荷载作用下，岩体中的应力分布也受结构面 及其力学性质的影响。
第二章 岩体结构控制论
在岩体结构中，结构面居主导地位，随着结构面的类 型、发育程度、性状与组合情况不同，岩体结构类型迥然 不同。
③岩浆岩的成层性不明显，只是熔岩流表现出一定的 成层特点。
火山岩有较好的成层性。在火山岩中常夹有碎屑岩， 形成不稳定的层状结构。
第二章 岩体结构控制论
2.2.4 岩石组合特征及其划分依据
岩石组合特征是研究岩体结构物质特征的基础工作：
①岩石组合首先考虑岩石的软硬程度，其次是岩层的 厚度，第三是岩体中各类夹层的发育特征；
2
火成 结构面
火冷成 凝接 节触 理面，岩流层面，产 般 成状 延岩受伸流间岩远可浆，有岩原泥形生质态节物控理填制则充，较接短触小面，一火
3
变质 片理，软弱夹层
结构面
产状有区域性，延续一般较差，在 深部一般闭合
4
构造 劈理、节理、断层，层 产状和岩层产状有一定关系，特性
结构面 间破碎夹层
和力学成因关系密切
我国内陆湖盆的沉积，如中生代红层，不仅厚度变化 大，而且往往形成厚薄不等的透镜体，对工程岩体稳定不 利。
还要注意不整合面、岩层层面强度，尤其是软弱夹层， 常是工程地质条件中的关键因素之一；
第二章 岩体结构控制论
②在变质作用下，可形成明显的定向排列或层状结构。 由于构造作用，还会产生层间错动。 因而变质岩成层条件复杂，单层厚度变化明显；
岩石是岩体结构的物质基础。
一、任何岩体都要经历岩石的建造过程，它既是建立 岩体的物质基础过程，也是各种原生结构面与岩性组合的 形成过程。
二、岩体结构组成的两个基本单元之一的结构体完全 是由岩石构成的，它的性质就是岩石块体的性质。
第二章 岩体结构控制论
工程地质工作，首先要对地层岩性进行系统的
研究，分析岩性岩相变化特征，并进行岩体工程地
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 岩石的成分与结构
岩石的成分和结构不同，是岩石工程地质性质差异 的主要原因：
①对碎屑岩类岩石，决定其工程地质性质的主要是 颗粒粒径、胶结物与胶结程度、粘土矿物含量等；
②对碳酸盐岩，要特变关注其可溶性，而可溶性取 决于其成分与组构，成分尤为重要；
第二章 岩体结构控制论
泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。 未胶结的结构面，力学性质取决于其充填情况，可分为
薄膜充填、断续充填、连续充填及厚层充填4类： 1）薄膜充填是结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，厚
度多小于1mm，多明显降低结构面的强度。 2）断续充填结构面的力学性质与充填物性质、壁岩性
质及结构面的形态有关。 3）连续充填结构面的力学性质主要取决于充填物性质。 4）厚层充填结构面的力学性质很差，主要取决于充填
第二章 岩体结构控制论
2）结构面的力学类型和特征 按影响结构面力学特性的主要因素，将结构面划分以下四
种力学类型：
①破裂结构面 岩体中无充填的
节理、片理、劈理等， 它们在法向应力作用 下呈刚性接触，属硬 性结构面。
抗剪强度主要取 决于结构面的几何特 征。
第二章 岩体结构控制论
②破碎结构面 如断层破碎带、风化破碎带及层间破碎 夹层等，可有不同程度的胶结。不同组分物质成条带状或透 镜状分布。
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
2.1 概述 2.2 岩体结构的物质基础
2.2.1 岩石的成分与结构 2.2.2 岩石的成岩环境与岩相变化 2.2.3 岩石的成层条件及其厚度变化 2.2.4 岩石组合特征及其划分依据 2.2.5 岩石的物理力学性质 2.3 岩体结构 2.2.1 结构面的类型及特征 2.4 岩体结构的力学效应 2.4.1 岩体变形机制 2.4.2 岩体破坏机制
形、破坏的难易程度与方式也不同； ②岩体结构还控制了岩体的水文地质条件、风化作
用； ③岩体结构不同，岩体稳定性的特征完全不同。
第二章 岩体结构控制论
2.2 岩体结构的物质基础
岩体 两个基本特性
物质成分 结构
结构面 结构体
结构面是指岩体中力学强度相对薄弱的部位，是岩体 中的地质界面（如层面、断裂、风化卸荷裂隙等），
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
2.1 概述
“岩体”：地质历史过程中形成的，由岩块(结构体)和结 构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应 力状态和地下水等地质环境中的地质体。
“工程岩体”：岩体作为工程建设的对象
“岩体结构”
第二章 岩体结构控制论
2.1 概述
岩体结构，反映岩体的本质： ①岩体结构的不同，岩体物理力学性质、工程岩体变
5
表生 结构面
卸荷裂隙，风化裂隙， 风化夹层，泥化夹层， 层面及裂隙夹泥
在地表部位发育，延续性不强，产 状变化大，结构面常有泥质物充填
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（力学成因类型）
剪性结构面：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。
Ⅰ级
十公里以上，贯通 岩体，破碎带宽度
达数米至数十米
延展规模与研究的
Ⅱ级
岩体相当，破碎带 宽度比较窄，几厘
米至数米
延展长度短，从十
Ⅲ级
几米至几十米，无 破碎带，不夹泥，
偶有泥模
延展短，未错动， 不夹泥，有的呈弱 Ⅳ级 闭合状态
延展短，且连续性 Ⅴ级 差
力学效应
力学属性 地质结构特征
①形成岩体力学作用边 界；②控制岩体变形和破 坏；③结构面独立的力学 介质单元。
特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等。
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（力学成因类型）
张性结构面：由拉应力形成 如羽毛状张裂面、纵张及横张破裂面、岩浆岩中的冷
凝节理等。
特点：张开度大、 连续性差、形态不规 则、面粗糙，起伏度 大及破碎带较宽，易 被充填，常含水丰富， 导水性强。
岩
质分类，即工程地质岩组（粒组）的划分。
性
把工程地质性质相近的岩层组合体划归到一起， 编
构成工程地质评价的独立单元，即工程地质岩组。
录
在进行工程地质岩组划分时，要特变关注软弱、松软、 破碎岩层，以便于在进行工程地质综合评价时，加以全面 论证和重点分析。
岩石形成于漫长的地质历史时期，要研究岩体的物质 特征，就要充分考虑其形成的地质环境、成岩作用、成岩 历史与成岩后的次生变化等。
第二章 岩体结构控制论
2.3 岩体结构
“岩体结构”：由结构面和结构体共同组成的结构形态， 不同类型的基本单元在岩体内组合、排列的形式。
“结构面”为岩体中具有一定方位和厚度、两向延伸的 地质界面，结构面分为两大类：
①物质分异面，如层面、片理面、软弱夹层、岩浆侵入 接触面等；
②岩体中的不连续面，如断层、节理、风化与卸荷裂隙 等。
七、形态 侧壁的起伏形态及粗糙度来反映
侧壁的起伏形态分为：
平直的 波状的 锯齿状的 台阶状的 不规则状的
结构面的粗糙度用粗 糙度系数（JRC）表示。
根据标准粗糙度剖面 将结构面的粗糙度系数划 分为10级。
随粗糙度的增大，结 构面的摩擦角也增大。
标准粗糙度剖面：
第二章 岩体结构控制论
八、充填胶结特征 结构面胶结后力学性质有所增强，Fe质胶结的强度最高，
②每一岩组均有其一定的岩石组合特征，具有相似的 工程地质特性。要结合工程区的具体情况，寻找其规律性， 如沉积旋回，进行系统划分。
③岩组划分不宜过大，否则，会掩盖岩体强度的薄弱 环节。
④岩组划分必须建立在建造的基础上。各种建造的地 质体，在不同的大地构造单元中，差异性很大。
第二章 岩体结构控制论
2.2.5 岩石的物理力学性质
与强度。 结构面展布方向与受力方向不同，岩石的破坏方式与 强度不同。
第二章 岩体结构控制论
四、连续性 反映结构面的贯通程度
五、密度 反映结构面发育的密集程度
六、张开度 结构面两壁面间的垂直距离 结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际接触
面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透பைடு நூலகம்增大。
第二章 岩体结构控制论
抗剪强度主 要取决于：填充 物的
成分 结构 胶结程度。 变化幅度大！
第二章 岩体结构控制论
③层状结构面 岩体中成层的不连续面，如层面、 层理及软弱夹层等。
抗剪强度主要取决于：结构面的胶结程度及软层本身 的抗剪强度，变化幅度相对小。
第二章 岩体结构控制论
④泥化结构面 为 塑性泥质组成的软弱结 构面
①形成块裂体边界；②控 制岩体变形和破坏方式； ③构成次级地应力边界
软弱结构面 较大的断层
软弱结构面
小断层、层间错 动带
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
①划分岩体Ⅱ级岩体结构 类型的重要依据；②是岩 体力学性质、结构效应的 基础；③有的为次级地应 力场边界
③对岩浆岩，应特别重视其矿物成分与化学成分、 粒径与结晶性状。
火山岩物质成分与结构变化很大，尤其应对软硬相 间的多层结构给予重点关注；岩体的软弱带。
④变质岩岩石系列千差万别，变质岩的成分、结构 与变质程度有着十分密切的关系。
矿物的集中和定向排列，往往成为岩体的软弱带。
第二章 岩体结构控制论
2.2.2 岩石的成岩环境与岩相变化 岩石的成岩环境与岩相变化，很大程度决定了岩石的
岩体可由一种岩石，亦可由多种岩石构成。岩石的物 理力学性质对工程岩体的稳定性重要作用：
①岩石或岩体的物理力学性质在很大程度上受控于其 地质属性；
②岩石的物理力学性质及其参数主要包括孔隙度或孔 隙比、膨胀性、水理性质、弹性参数、变形参数、抗压强 度、抗拉强度、抗剪强度等；
③从岩石和岩体工程地质性所进行的工程分类（或分 级）具有重要的工程应用价值。
①岩体内形成应力集中； ②岩块力学性质和结构效 应的基础
多为坚硬结 构面；少数 属软弱结构 面
不夹泥、大节理 或小断层、开裂 的层面
坚硬结构面
节理、劈理、层 面、次生裂隙
不连续的小节理、 坚硬结构面 隐节理及层面、
片理面
第二章 岩体结构控制论
4）结构面的指标参数
一、成因类型
二、规模
三、产状 包括走向、倾向、倾角。 结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理
使岩体力学性能具有不连续性、不均一性和各向异性， 它决定了岩体的介质特征和力学属性。
第二章 岩体结构控制论
结构面的工程意义
一、工程荷载范围内（一般小于10MPa），工程岩体 的破坏有相当一部分是沿软弱结构面破坏的。
二、在工程荷载作用下，结构面及其充填物的变形是 岩体变形的主要组分，控制着工程岩体的变形特征。
如断层泥、层间错 动泥化夹层、裂隙夹泥、 层面夹泥。泥质富集， 结构面易变形，强度低。
抗剪强度主要取决 于：填充物的粘土矿物 成分、微观结构、含水 量、固结程度。
第二章 岩体结构控制论
3）结构面分级
结构面在延展和延伸，宽窄、力学特性上规模不等， 差异很大。
其分级及特征：
级别 分级依据
延展长几公里至几
均一性与各向异性：
①沉积岩成岩环境复杂，形成过程差别很大，由此决 定岩性、岩相变化与层厚；
②岩浆岩成因类型同样复杂，岩性岩相随之变化。 要特别注意岩浆分异及其岩性岩相分带、岩脉的分布 及其接触带。
第二章 岩体结构控制论
火山岩分布很广，成因类型不同，其岩性岩相变化显 著，岩石组合更为复杂。
海底喷发的火山岩类型，它往往与海底沉积岩交互产 生，构成不利的岩石组合，形成较差的工程地质条件。
结构面是在建造和改造的过程中形成的，其空间分布于 特征与其成因类型密切相关，按成因分类：
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（地质成因类型）
序号 成因
地质类型
主要特征
1
沉积 层面，软弱夹层，沉积 产状与岩层一致，一般延续性较强，
结构面 间断面
易受构造及次生作用而恶化
③变质岩大多形成于高温高压下，其物质成分和结构 均发生剧烈变化，往往产生软弱的岩层与岩组。
如千枚岩、绿泥石片岩、石墨片岩等；
第二章 岩体结构控制论
2.2.3 岩石的成层条件及其厚度变化
对沉积岩及负变质岩，岩石成层特点直接关系到岩体 介质的连续性与各向异性：
①沉积岩，应特别重视滨海及河湖相岩层，其厚度往 往特别大。
第二章 岩体结构控制论
九、软弱结构面
软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带(层)，与 两盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，在产状上多属 缓倾角结构面。
三、结构面是岩体中渗透水流的主要通道。在工程荷 载作用下，结构面的变形又将极大地改变岩体的渗透性、 应力分布及其强度。
四、工程荷载作用下，岩体中的应力分布也受结构面 及其力学性质的影响。
第二章 岩体结构控制论
在岩体结构中，结构面居主导地位，随着结构面的类 型、发育程度、性状与组合情况不同，岩体结构类型迥然 不同。
③岩浆岩的成层性不明显，只是熔岩流表现出一定的 成层特点。
火山岩有较好的成层性。在火山岩中常夹有碎屑岩， 形成不稳定的层状结构。
第二章 岩体结构控制论
2.2.4 岩石组合特征及其划分依据
岩石组合特征是研究岩体结构物质特征的基础工作：
①岩石组合首先考虑岩石的软硬程度，其次是岩层的 厚度，第三是岩体中各类夹层的发育特征；
2
火成 结构面
火冷成 凝接 节触 理面，岩流层面，产 般 成状 延岩受伸流间岩远可浆，有岩原泥形生质态节物控理填制则充，较接短触小面，一火
3
变质 片理，软弱夹层
结构面
产状有区域性，延续一般较差，在 深部一般闭合
4
构造 劈理、节理、断层，层 产状和岩层产状有一定关系，特性
结构面 间破碎夹层
和力学成因关系密切
我国内陆湖盆的沉积，如中生代红层，不仅厚度变化 大，而且往往形成厚薄不等的透镜体，对工程岩体稳定不 利。
还要注意不整合面、岩层层面强度，尤其是软弱夹层， 常是工程地质条件中的关键因素之一；
第二章 岩体结构控制论
②在变质作用下，可形成明显的定向排列或层状结构。 由于构造作用，还会产生层间错动。 因而变质岩成层条件复杂，单层厚度变化明显；
岩石是岩体结构的物质基础。
一、任何岩体都要经历岩石的建造过程，它既是建立 岩体的物质基础过程，也是各种原生结构面与岩性组合的 形成过程。
二、岩体结构组成的两个基本单元之一的结构体完全 是由岩石构成的，它的性质就是岩石块体的性质。
第二章 岩体结构控制论
工程地质工作，首先要对地层岩性进行系统的
研究，分析岩性岩相变化特征，并进行岩体工程地
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 岩石的成分与结构
岩石的成分和结构不同，是岩石工程地质性质差异 的主要原因：
①对碎屑岩类岩石，决定其工程地质性质的主要是 颗粒粒径、胶结物与胶结程度、粘土矿物含量等；
②对碳酸盐岩，要特变关注其可溶性，而可溶性取 决于其成分与组构，成分尤为重要；
第二章 岩体结构控制论
泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。 未胶结的结构面，力学性质取决于其充填情况，可分为
薄膜充填、断续充填、连续充填及厚层充填4类： 1）薄膜充填是结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，厚
度多小于1mm，多明显降低结构面的强度。 2）断续充填结构面的力学性质与充填物性质、壁岩性
质及结构面的形态有关。 3）连续充填结构面的力学性质主要取决于充填物性质。 4）厚层充填结构面的力学性质很差，主要取决于充填
第二章 岩体结构控制论
2）结构面的力学类型和特征 按影响结构面力学特性的主要因素，将结构面划分以下四
种力学类型：
①破裂结构面 岩体中无充填的
节理、片理、劈理等， 它们在法向应力作用 下呈刚性接触，属硬 性结构面。
抗剪强度主要取 决于结构面的几何特 征。
第二章 岩体结构控制论
②破碎结构面 如断层破碎带、风化破碎带及层间破碎 夹层等，可有不同程度的胶结。不同组分物质成条带状或透 镜状分布。
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
2.1 概述 2.2 岩体结构的物质基础
2.2.1 岩石的成分与结构 2.2.2 岩石的成岩环境与岩相变化 2.2.3 岩石的成层条件及其厚度变化 2.2.4 岩石组合特征及其划分依据 2.2.5 岩石的物理力学性质 2.3 岩体结构 2.2.1 结构面的类型及特征 2.4 岩体结构的力学效应 2.4.1 岩体变形机制 2.4.2 岩体破坏机制
形、破坏的难易程度与方式也不同； ②岩体结构还控制了岩体的水文地质条件、风化作
用； ③岩体结构不同，岩体稳定性的特征完全不同。
第二章 岩体结构控制论
2.2 岩体结构的物质基础
岩体 两个基本特性
物质成分 结构
结构面 结构体
结构面是指岩体中力学强度相对薄弱的部位，是岩体 中的地质界面（如层面、断裂、风化卸荷裂隙等），
第二章 岩体结构控制论
第二章 岩体结构控制论
2.1 概述
“岩体”：地质历史过程中形成的，由岩块(结构体)和结 构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应 力状态和地下水等地质环境中的地质体。
“工程岩体”：岩体作为工程建设的对象
“岩体结构”
第二章 岩体结构控制论
2.1 概述
岩体结构，反映岩体的本质： ①岩体结构的不同，岩体物理力学性质、工程岩体变
5
表生 结构面
卸荷裂隙，风化裂隙， 风化夹层，泥化夹层， 层面及裂隙夹泥
在地表部位发育，延续性不强，产 状变化大，结构面常有泥质物充填
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（力学成因类型）
剪性结构面：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。
Ⅰ级
十公里以上，贯通 岩体，破碎带宽度
达数米至数十米
延展规模与研究的
Ⅱ级
岩体相当，破碎带 宽度比较窄，几厘
米至数米
延展长度短，从十
Ⅲ级
几米至几十米，无 破碎带，不夹泥，
偶有泥模
延展短，未错动， 不夹泥，有的呈弱 Ⅳ级 闭合状态
延展短，且连续性 Ⅴ级 差
力学效应
力学属性 地质结构特征
①形成岩体力学作用边 界；②控制岩体变形和破 坏；③结构面独立的力学 介质单元。
特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等。
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（力学成因类型）
张性结构面：由拉应力形成 如羽毛状张裂面、纵张及横张破裂面、岩浆岩中的冷
凝节理等。
特点：张开度大、 连续性差、形态不规 则、面粗糙，起伏度 大及破碎带较宽，易 被充填，常含水丰富， 导水性强。
岩
质分类，即工程地质岩组（粒组）的划分。
性
把工程地质性质相近的岩层组合体划归到一起， 编
构成工程地质评价的独立单元，即工程地质岩组。
录
在进行工程地质岩组划分时，要特变关注软弱、松软、 破碎岩层，以便于在进行工程地质综合评价时，加以全面 论证和重点分析。
岩石形成于漫长的地质历史时期，要研究岩体的物质 特征，就要充分考虑其形成的地质环境、成岩作用、成岩 历史与成岩后的次生变化等。
第二章 岩体结构控制论
2.3 岩体结构
“岩体结构”：由结构面和结构体共同组成的结构形态， 不同类型的基本单元在岩体内组合、排列的形式。
“结构面”为岩体中具有一定方位和厚度、两向延伸的 地质界面，结构面分为两大类：
①物质分异面，如层面、片理面、软弱夹层、岩浆侵入 接触面等；
②岩体中的不连续面，如断层、节理、风化与卸荷裂隙 等。
七、形态 侧壁的起伏形态及粗糙度来反映
侧壁的起伏形态分为：
平直的 波状的 锯齿状的 台阶状的 不规则状的
结构面的粗糙度用粗 糙度系数（JRC）表示。
根据标准粗糙度剖面 将结构面的粗糙度系数划 分为10级。
随粗糙度的增大，结 构面的摩擦角也增大。
标准粗糙度剖面：
第二章 岩体结构控制论
八、充填胶结特征 结构面胶结后力学性质有所增强，Fe质胶结的强度最高，
②每一岩组均有其一定的岩石组合特征，具有相似的 工程地质特性。要结合工程区的具体情况，寻找其规律性， 如沉积旋回，进行系统划分。
③岩组划分不宜过大，否则，会掩盖岩体强度的薄弱 环节。
④岩组划分必须建立在建造的基础上。各种建造的地 质体，在不同的大地构造单元中，差异性很大。
第二章 岩体结构控制论
2.2.5 岩石的物理力学性质
与强度。 结构面展布方向与受力方向不同，岩石的破坏方式与 强度不同。
第二章 岩体结构控制论
四、连续性 反映结构面的贯通程度
五、密度 反映结构面发育的密集程度
六、张开度 结构面两壁面间的垂直距离 结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际接触
面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透பைடு நூலகம்增大。
第二章 岩体结构控制论
抗剪强度主 要取决于：填充 物的
成分 结构 胶结程度。 变化幅度大！
第二章 岩体结构控制论
③层状结构面 岩体中成层的不连续面，如层面、 层理及软弱夹层等。
抗剪强度主要取决于：结构面的胶结程度及软层本身 的抗剪强度，变化幅度相对小。
第二章 岩体结构控制论
④泥化结构面 为 塑性泥质组成的软弱结 构面
①形成块裂体边界；②控 制岩体变形和破坏方式； ③构成次级地应力边界
软弱结构面 较大的断层
软弱结构面
小断层、层间错 动带
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
①划分岩体Ⅱ级岩体结构 类型的重要依据；②是岩 体力学性质、结构效应的 基础；③有的为次级地应 力场边界
③对岩浆岩，应特别重视其矿物成分与化学成分、 粒径与结晶性状。
火山岩物质成分与结构变化很大，尤其应对软硬相 间的多层结构给予重点关注；岩体的软弱带。
④变质岩岩石系列千差万别，变质岩的成分、结构 与变质程度有着十分密切的关系。
矿物的集中和定向排列，往往成为岩体的软弱带。
第二章 岩体结构控制论
2.2.2 岩石的成岩环境与岩相变化 岩石的成岩环境与岩相变化，很大程度决定了岩石的
岩体可由一种岩石，亦可由多种岩石构成。岩石的物 理力学性质对工程岩体的稳定性重要作用：
①岩石或岩体的物理力学性质在很大程度上受控于其 地质属性；
②岩石的物理力学性质及其参数主要包括孔隙度或孔 隙比、膨胀性、水理性质、弹性参数、变形参数、抗压强 度、抗拉强度、抗剪强度等；
③从岩石和岩体工程地质性所进行的工程分类（或分 级）具有重要的工程应用价值。
①岩体内形成应力集中； ②岩块力学性质和结构效 应的基础
多为坚硬结 构面；少数 属软弱结构 面
不夹泥、大节理 或小断层、开裂 的层面
坚硬结构面
节理、劈理、层 面、次生裂隙
不连续的小节理、 坚硬结构面 隐节理及层面、
片理面
第二章 岩体结构控制论
4）结构面的指标参数
一、成因类型
二、规模
三、产状 包括走向、倾向、倾角。 结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理
使岩体力学性能具有不连续性、不均一性和各向异性， 它决定了岩体的介质特征和力学属性。
第二章 岩体结构控制论
结构面的工程意义
一、工程荷载范围内（一般小于10MPa），工程岩体 的破坏有相当一部分是沿软弱结构面破坏的。
二、在工程荷载作用下，结构面及其充填物的变形是 岩体变形的主要组分，控制着工程岩体的变形特征。
如断层泥、层间错 动泥化夹层、裂隙夹泥、 层面夹泥。泥质富集， 结构面易变形，强度低。
抗剪强度主要取决 于：填充物的粘土矿物 成分、微观结构、含水 量、固结程度。
第二章 岩体结构控制论
3）结构面分级
结构面在延展和延伸，宽窄、力学特性上规模不等， 差异很大。
其分级及特征：
级别 分级依据
延展长几公里至几
均一性与各向异性：
①沉积岩成岩环境复杂，形成过程差别很大，由此决 定岩性、岩相变化与层厚；
②岩浆岩成因类型同样复杂，岩性岩相随之变化。 要特别注意岩浆分异及其岩性岩相分带、岩脉的分布 及其接触带。
第二章 岩体结构控制论
火山岩分布很广，成因类型不同，其岩性岩相变化显 著，岩石组合更为复杂。
海底喷发的火山岩类型，它往往与海底沉积岩交互产 生，构成不利的岩石组合，形成较差的工程地质条件。
结构面是在建造和改造的过程中形成的，其空间分布于 特征与其成因类型密切相关，按成因分类：
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（地质成因类型）
序号 成因
地质类型
主要特征
1
沉积 层面，软弱夹层，沉积 产状与岩层一致，一般延续性较强，
结构面 间断面
易受构造及次生作用而恶化
③变质岩大多形成于高温高压下，其物质成分和结构 均发生剧烈变化，往往产生软弱的岩层与岩组。
如千枚岩、绿泥石片岩、石墨片岩等；
第二章 岩体结构控制论
2.2.3 岩石的成层条件及其厚度变化
对沉积岩及负变质岩，岩石成层特点直接关系到岩体 介质的连续性与各向异性：
①沉积岩，应特别重视滨海及河湖相岩层，其厚度往 往特别大。