第一章__地壳岩体结构特征的工程地质分析(2015版).

（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。
§1.1 基本概念及研究意义
例如在岩石坝基的深部滑动抗滑 稳定性分析中，有些结构面为切 割面(包括横向切割面和侧向切割
面,详见第十一章P445)，而有些
成为滑移控制面。
§1.2 岩体结构特征及主要类型
方法举例
RQD（Rock Quality Designation）分类
RQD 值：用直径 75mm 金刚石钻头和双层岩芯管 钻进，大于等于 10cm 的岩芯累计长度与钻孔进尺长 RQD 值 岩体质量评价 度百分比。
0-25 很差 ——《岩土工程勘察规范》 25-50 差 GB50021-2001 50-75 一般 75-90 好 90-100 很好
§1.2 岩体结构特征及主要类型
分类标准的定量化－岩体质量指标 20 世纪 70 年代以来岩体分类中采用了“岩体质量指标”或 “综合特征指标”来判别岩体性能的优劣，因而含有这类指标 的分类又被称为岩体质量分级，如上所述的RMR、Q和Z系统。 分类中有了定量指标作为依据，更便于将作过详细勘探测试 研究的场地的经验和成果应用于研究程度较差或处于勘测初级 阶段的工地，从而达到简化和减少勘测程序和工作量的目的。 分类中的定量指标还可用于讨论不同分类方案之间的相关性。 如鲁弗里奇等根据新西兰多个工程的经验，对RMR、RSR和Q系统 三者得出的如下关系式： RMR=1.35lgQ+43 RSR=0.77RMR+12.4 RSR=13.3lgQ+46.5
浅部结构面 浅表 生结 构面
表部结构面
卸荷断裂 重力扩展变形破裂
卸荷裂隙 风化裂隙 风化夹层 泥化夹层 次生夹泥
§1.2 岩体结构特征及主要类型
§1.2 岩体结构特征及主要类型
续表1-1
§1.2 岩体结构特征及主要类型
结构面规模等级划分：

按其对岩体力学行为所起控制作用，可划分为三个等级，即贯通性 宏观软弱面（A类）、显现结构面（B类）和隐微结构面（C类）。
d
α
β α β
（a）
图8-2 顺向坡
（a）α <β ;(b)α >β
(b)
§1.1 基本概念及研究意义

（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风化、地下水等各种 外营力较活跃的部位，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。
§1.2 岩体结构特征及主要类型
岩体地质力学分类（岩体权值系统）
参 数 数 值 范 围 点荷载强度 >10 未扰动 指标（MPa） 岩石材 料强度 单轴压缩强度 参>250 数 （MPa） 权值
表 4-6
在此低范围内进 行单轴压缩测试 5~25 权 1~5 值 <1 2 1 3~10m 2
RMR（Rock Mass Rating）分类
研究结构面最关键的是研究各类结构面的分布规律、发育密 度、表面特征、连续特征以及它们的空间组合形式等。
§1.2 岩体结构特征及主要类型
1.2.1 结构面的主要类型及特征 结构面的成因分类（最基本的分类方法）：原生结构 面、构造结构面及浅、表生结构面。其主要特征及工 程地质评价详见表1-1。
原 生 结 构 面
§1.2 岩体结构特征及主要类型
层状结构：代表含有一组连续性好，抗剪性能显著较低的软 弱面的岩体，一般岩性不均一。可进一步分为层状（软弱面间 距50～30cm）、薄层状（间距小于30cm）。还可以据岩性不 均一程度划分出软硬相间的互层状结构。 碎块状结构：代表含有多组密集结构面的岩体，岩体被分割 成碎块状，以某些动力变质岩为典型，如溪洛渡泡灰岩。
通常有:宾尼亚斯基的RMR分类 （1973）;
巴顿的Q系统分类（1974）; 谷德振的岩体质量指标Z系统分类（1979）。 此种分类力图将类型与岩体稳定性分析和定量评价以及对策设计等 实际问题联系起来，因而受到地质和工程界的重视。（可详见工程 地质勘察教材或其它文献）
§1.2 岩体结构特征及主要类型
西藏横断山地震带 喜马拉雅山南麓地震带 川滇地震带 甘、川地震带
地 形 高 度 （ ） 地 壳 厚 度 （ ）
柴达山 喜马拉雅山 冈底斯山 唐古拉山 昆仑山 阿尔金山 青 藏 高 原
天山 莫霍面
图 1-2
青藏高原地壳厚度剖面和地震带位置
（据时振梁等）
§1.1 基本概念及研究意义

总之，对岩体结构特征的研究，是分析评价区域稳定 性和岩体稳定性的重要依据。
§1.1 基本概念及研究意义

工程地质之所以要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，才有可能阐明岩体在不同荷载下内部的应力分布和应力分 异状况。
§1.1 基本概念及研究意义
§1.2 岩体结构特征及主要类型
按岩体结构面规模及其力学效应：将结构面分为5级（孙广忠）。
表6-2 结构面分级及其特征（据孙广忠，1988） 级序 分级依据 结构面延展长、几公里 至几十公里以上，破碎 带宽度达数十米 延展规模与研究的岩体 相若，破碎带宽度比较 窄，几厘米至数米 延展长度短，从十几米 至几十米，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 力学效应
4~10 2~4 1~2 1
Bieniawski（1973）提出，其分类系统由岩块强
100~250 50~100 25~50
不连续面条件的分类指标
1~3m 4 4 <0.1 5 8
表 4-7
度、RQD值、节理间距、节理条件及地下水5类参数
2
15 12 不连续面长度 （持续性/连续性） 钻孔岩芯质量
组成。
上犹江电站坝基内板岩泥化夹层
坝基岩体由泥盆纪砂岩、板岩组成，地层中夹有一层由层 间错动和地下水的活动造成的板岩泥化夹层，倾角一般小 。 于10 ，其内摩擦系数f＝0.24 ～ 0.30(内摩擦角φ ＝ 14
。
～ 17
。
) ，抗剪强度低
§1.1 基本概念及研究意义
a
b
结构面影响边坡 岩体的稳定性
c
结构面影响地下洞 室围岩的稳定
沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，假整合面，古 冲刷面等。 火成结构面：侵入体与围岩接触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩 的流线、流面，冷凝节理面等。
变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软弱夹层等。
§1.2 岩体结构特征及主要类型
§1.2 岩体结构特征及主要类型
节理（X型节理，张节理）
构造 结构 面 断层（正断层，逆断层，走滑断层） 层间错动带，羽状裂隙，破劈理
地壳岩体结构特征的 工程地质分析
•本章学习内容和要求


掌握岩体、岩体结构、结构面、结构体的基本概念，建造 和改造在岩体结构形成中的作用，研究岩体结构的意义； 掌握结构面的成因类型，了解其主要特征，岩体结构分类 和岩体质量分类的代表性方案；
了解岩体原生结构特征的成因及特征，岩体结构的岩相分 析方法； 了解岩体结构特征的改造以及岩体构造结构特征的地质力 学分析方法； 掌握结构面统计调查的路线精测法及其资料校正方法，岩 体结构特征定量化研究的程序，了解岩体结构统计分析的 意义及作用。

§1.1 基本概念及研究意义
岩体的天然应力状态十分复杂，与构造应力场、岩体的结
构特征及所处的地貌部位等因素相关。
将“岩体”广泛运用到工程地质学研究当中，也不过才几
十年，但它代表一个极为重要的发展阶段。
之前评价岩体（岩石材料性质）——之后评价岩体（岩体 结构特征、岩体的力学属性、岩体的变形破坏机制与过程 等）

另外，按岩体改造的程度可划分为完整的、块裂化或板裂 化、碎裂化和散体化等四个等级。 岩体结构分类已被广泛采用，划分依据和各结构类型岩体的 主要特征如图1-4。
§1.2 岩体结构特征及主要类型
块裂
§1.2 岩体结构特征及主要类型
§1.2 岩体结构特征及主要类型
岩体的工程应用分类 工程应用分类是以岩体稳定性或岩体质量评价为基础的分类，为综 合性分类。目前主要考虑三方面因素的指标：即与岩石工程性质有 关的指标（力学性质）、岩体后期改造有关的指标(岩体结构)和岩 体赋存条件方面的指标（地下水或地应力等） (表1-3) 。
少数属于软弱结构面
不夹泥 大节理或小断层 开裂的层面 节理 劈理 层面 次生裂隙 不连续的小节理 隐节理 层面 片里面
1.是岩体力学性质，结构效应的
Ⅳ级
基础 2.有的为次级地应力场边界
1.岩体内形成应力集中
Ⅴ级
来自百度文库
结构面小，且连续性差
2.岩体力学性质、结构效应的基
础
§1.2 岩体结构特征及主要类型
1.2.2 岩体分类
§1.2 岩体结构特征及主要类型
块体状结构：代表岩性均一、无软弱面的岩体，含有的原生
结构面具有较强的结合力，间距大于1m。通常出现在厚层的碳
酸盐岩、碎屑岩；花岗岩、闪长岩；原生节理不太发育的流纹岩、 安山岩、玄武岩、凝灰角砾岩中。 块状结构：代表岩性较均一、含有2～3组较发育的软弱结构 面的岩体，结构面间距1～0.5m。成岩裂隙较发育的厚层砂岩或 泥岩，槽状冲刷面发育的河流相砂岩体等沉积岩，原生节理较发 育的火山岩体等。
坚硬岩石组成的斜坡前缘卸 荷裂隙导致崩塌示意图
①灰岩；②砂页岩互层；③石英 岩
软硬岩性互层的陡坡局 部崩塌示意图
1砂岩；2页岩
§1.1 基本概念及研究意义

此外，对岩体结构特征的研究还可以推广于宏观地质体，应用于 区域构造稳定性评价。宏观地质体中的莫霍面、构造层的分界面、 区域性大断层等相当于地质体中的巨型结构面。
§1.1 基本概念及研究意义

岩体（rock mass）：通常指地质体中与工程建设有关的那一 部分岩石，它处于一定的应力状态、被各种结构面所分割。 岩体具有一定的结构特征，它由岩体中含有的不同类型的结 构面及其在空间的分布和组合状况所确定。 结构面（structural plane）：是指岩体中具有一定方向、 力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界 面（或带）。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂 隙等。由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面 （discontinuities）。 结构体（structural body）：结构面在空间的分布和组合将 岩体切割成形状、大小不同的块体，称结构体。
分类方案多，可归结为岩体结构分类和岩体工程应用分类两 种分类系统，发展趋势是：力图使分类指标定量化。
岩体结构分类
岩体结构是建造和改造这两方面的综合产物，岩体结构类 型划分也必须从这两方面综合考虑。

按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结 构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。


§1.1 基本概念及研究意义
§1.1 基本概念及研究意义
岩体结构特征的形成

岩体结构特征是在漫长的地质历史发展过程中形成的， 是建造与改造两者综合作用的产物。
它以特定的建造（如沉积岩建造、火成岩建造和变质 岩建造）为其物质基础。建造确定了岩体的原生结构 特征；而岩体经历的不同时期、不同程度的构造作用 改造以及浅、表生作用（如风化、卸荷、地下水作用 等，主要是地壳浅、表部岩体）改造，使岩体结构趋 于复杂化。
1.形成岩体力学作用边界 2.岩体变形和破坏的控制条件 3.构成独立的力学介质单元
力学属性
1.属于软弱结构面 2.构成独立的力学模型
地质构造特征
Ⅰ级
较大的断层
—软弱夹层
1.形成块裂岩体边界 2.控制岩体变形和破坏方式 3.构成次级地应力场边界
Ⅱ级
属于软弱结构面
小断层 层间错动面
Ⅲ级
1.参与块裂岩体切割 2.构成次级地应力场边界
90~100 75~90 RQD（％） 分离度（间隙） 权值 20） 17 （mm >2m 权值
<1m 7 6 无 6
0 10~20m


•本章学习重点和难点

本章重点：
（1）岩体结构的概念，岩体结构的形成及演化规律； （2）岩体结构类型划分及其研究意义、岩体结构类型的 实用价值； （3）岩体结构的统计方法－路线精测法。

本章难点：
（1）结构面成因类型的空间分布特征，岩体结构分类； （2）岩体结构介质模型应用。按介质的连续性特征，不 同的力学理论适用于不同的岩体结构介质。