岩体的特征(一)
5岩体结构特征
5岩体结构特征岩体结构是指岩石内部的各种构造特征,包括岩石的层理、节理、褶皱、断层和岩石的组成等。
这些结构特征可以揭示岩石的形成过程、变形史和地质历史等信息。
下面是五种常见的岩体结构特征:1. 层理结构(bedding structure)层理结构是岩石中最常见的结构特征之一,指的是岩石中由沉积作用形成的平行层面。
层理结构可以是平行于岩石堆积面的,也可以是倾斜的。
层理结构的形成通常是由于沉积物质在沉积过程中的重力作用和水动力的影响,如沉积物质的粒子大小分选和方向性沉积等。
层理结构可以提供沉积环境、沉积物质的类型和沉积作用的性质等重要信息。
2. 节理结构(joint structure)节理是岩石中形成的裂缝或裂隙,通常是呈平行或近平行的方向出现。
节理的形成可以是由于岩石的热胀冷缩、岩石的应力状态和变形等原因引起的。
节理结构在岩石工程和采矿工程中具有重要的意义,因为节理可以影响岩石的稳定性和开采效果。
节理的角度、长度和间距等参数可以提供岩石的力学性质、应力状态和构造演化等信息。
3. 褶皱结构(folding structure)褶皱是指岩石的层面在水平或倾斜方向上的弯曲势态。
褶皱结构的形成通常是由于地壳的压力和变形作用,如地壳板块之间的挤压和侧向位移等。
褶皱结构可以提供地壳压力和变形作用的强度和方向等重要信息。
常见的褶皱形态有对称褶皱、不对称褶皱和复式褶皱等。
4. 断层结构(fault structure)断层是指岩石中的层面在一定的剪切力作用下发生位移的断裂面。
断层的形成通常是由于地壳的拉伸或挤压等构造作用引起的。
断层结构可以提供地壳变形的方向、力学性质和构造演化等重要信息。
常见的断层形态有正断层、逆断层和走滑断层等。
组成结构是指岩石中不同矿物颗粒的排列和组成关系。
岩石的组成结构可以是均匀的,也可以是不均匀的。
组成结构的形成通常是由于不同矿物在岩浆冷却或变质作用下的分异和结晶作用等。
组成结构可以提供岩石的成因和演化历史等重要信息。
Chapter 4.1 岩体的结构特征
4.1 岩体的结构特征Structure Characteristics of rock massOutline☐概述☐结构面的分类☐岩体的结构分类☐工程节理岩体Outline☐概述☐结构面的分类☐岩体的结构分类☐工程节理岩体结构面: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。
结构体:由结构面在岩体中切割而成的几何体称为结构体(岩石块体)。
岩体:结构面和结构体的地质统一体。
软弱结构面破坏的。
如马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等。
☐结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组成部分,控制着工程岩体的变形特性。
☐结构面是岩体中渗透水流的主☐工程岩体中应力的分布受结构面及其力学性质的影响。
上个世纪60年代以前,人们对岩石的认识还是局限于连续的、各向同性的材料。
后来发生了马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等重大岩石工程灾害,人们逐渐认识到岩体不是一种普通的材料,而是包含着大量的不连续面,并承受了漫长的地质历史时期作用。
2019/6/30What is a discontinuity (结构面)有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺Outline☐概述☐什么是结构面☐结构面的分类☐工程节理岩体结构面的分类火成结构面原生结构面构造结构面次生结构面沉积结构面变质结构面结构面按成因可分为原生结构面:岩体在成岩过程中形成的结构面。
火成结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面,包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原生冷凝节理等(如:流层、流线、火山岩流接触面、蚀变带、原生节理等)。
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。
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),如:片理、片麻理、板理、软弱夹层等。
构造结构面是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面,包括断层、节理、劈理和层间错动面等。
工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-1-结构面特征与结构面类型
1)产状:结构面的产状常用走向、倾向和倾角三要素 表示。 2)连续性:结构面的连续性反映结构面的贯通程度, 常用线连续性系数、迹长和面连续性系数等表示。 3)密度:结构面的密度反映结构面发育的密集程度, 常用线密度、面密度和间距等指标表示Байду номын сангаас 4)张开度与填充胶结特征:结构面的张开度e是结构 面两壁面间的垂直距离(mm) 5)形态:结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性 质存在明显的影响。 6)结构面的组合关系:控制着可能滑岩的岩体的几何 边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型, 它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。
1)原生结构面:是岩体在成岩过程中形成的结构面,其特征与 岩体成因密切相关。因此,又可将其分为沉积结构面、岩浆结 构面和变质结构面三类。原生结构面除部分经风化卸荷作用裂 开外,多具有不同程度的连接力和较高的强度。 (1)沉积结构面
沉积岩的层理、层面、沉积间断面及沉积软弱夹层等都属 于沉积结构面。 (2)火成结构面
在岩体的强度性质中,最重要的是抗剪强度。
它是影响工程安全和造价的重要因素,在岩基抗滑稳 定、边坡岩体稳定和地下硐室围岩稳定性分析与近似 中,岩体的抗剪强度参数是必不可少的。
二、岩体的流变特征
蠕变:指在应力一定的条件下,变形随时间的持续而逐 渐增长的现象; 松弛:变形保持一定时,应力随时间的增长而逐渐减 小的现象。 长期强度:出现蠕变破坏的最低应力值
2.结构面的规格和等级 按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其
力学效应,可将结构面划分为如下五级: Ⅰ级:指大断层或区域性断层。 Ⅱ级:指延伸长而宽度不大的区域性地质界面,如较 大的断层、层间错动、不整合面及原生软弱夹层等。 Ⅲ级:指长度为数十米至数百米的断层、区域性节理、 延伸较好的层面及层间错动等。 Ⅳ级:指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层 及较发育的片理、剪理面等。其长度一般为数十米至 二三十米,宽度近于零至数厘米不等,是构成岩块的 边界面。 Ⅴ级:又称微结构面,指隐节理、微层面、微裂隙及 不发育的片理、劈理等,其规模小,连续性差,常包 括在岩块内,主要影响沿块的物理力学性质。
第一章岩体的结构特征
岩块的结构与构造 1 0
2. 岩块的构造
指矿物集合体之间及其与其他组分之间的排 列组合方式。
如:岩浆岩中的流线、流面构造,沉积岩中
的微层状构造,变质岩中的片状构造及其定
性构造等。
(三)岩石的风化程度
岩块的风化程度 1
0
风化作用 ==> 矿物组成和结构构造改变 ==> 岩石
物理力学性质改变:强度降低、抗变形性能减弱、
式等在岩块构成上所表现出的特征。其
中,矿物颗粒间的连结和微结构面的发
育特征对岩块的力学性质影响很大。 (1)连结类型(结晶连结和胶结连结)
• 结晶连结 矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一 起,如岩浆岩、大部分变质岩、
部分沉积岩。原子或离子作用
力,其强度较高。
连结类型
结晶连结和胶结1连结
0
结晶结构不同,岩块力学性质不同:
--指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延
伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带。包括:层面、 不整合面、节理、断层、片理面、劈理、软弱夹层、卸荷裂 隙和风化裂隙等。
显著结构面(能明显地将岩石切割开来的分界面)、不显著结构面(微 结构面)(包含在岩石块体内结合比较牢固的面如微层面、微裂隙等)
弱风化:表面和裂隙面大部分变色,端口中心部分较新鲜; 结构构造部分破坏,风化裂隙发育,有次生矿物,时夹少量 岩屑;裂隙面出现风化矿物或风化夹层,锤击声不够清脆。
强风化:大部分变色,岩块中心部分尚较新鲜;结构构造大部 分破坏,呈岩块岩屑时夹粘土;除石英外长石、云母等多风化 成次生矿物,时夹少量岩屑;锤击声哑,可用锹镐开挖。
断层破碎带、层间错动带、接触破碎带、 软弱夹层、泥化夹层等。 特点:与两盘岩体相比,软弱结构面压缩性高、
岩体的力学特征
岩体的力学特征嘿,朋友们!今天咱就来唠唠岩体的力学特征。
你说这岩体啊,就像一个脾气有点怪的大汉。
有时候它可结实了,硬邦邦的,能撑起一大片天地;有时候呢,又好像有点“脆弱”,轻轻一碰就可能出点小状况。
咱先说说岩体的强度。
这就好比一个人的力气大小,有的岩体那强度,杠杠的,怎么折腾都没事,就像大力士一样。
可有的岩体呢,就没那么厉害了,稍微给点压力可能就扛不住啦。
你想想看,要是盖房子的时候遇到强度不行的岩体,那房子还不得摇摇晃晃的呀,多吓人!还有岩体的变形特性呢,这就跟面团似的。
有的面团好揉,能变出各种形状;有的就比较难搞。
岩体也一样,有些岩体容易变形,在压力下会慢慢改变形状;而有些就比较倔强,不怎么愿意变形。
这要是在工程建设中不搞清楚,那可容易出问题咯!比如修条路,路下面的岩体变形太厉害,那路不就变得坑坑洼洼了嘛。
再讲讲岩体的断裂韧性。
这就好像一根绳子的结实程度,有的岩体就像很结实的绳子,很难弄断;有的就像质量不太好的绳子,稍微一拉就断了。
在一些地质活动或者工程施工中,如果岩体的断裂韧性不够,那不是很容易就出现裂缝甚至崩塌吗?岩体的各向异性也很有意思哦。
就像人有不同的性格侧面一样,岩体在不同方向上的力学性质也可能不一样。
这边硬一点,那边可能就软一点。
这可不能小瞧啊,要是不注意,按照一个标准去对待,那不就得出错嘛。
你说咱生活中的好多事儿不都跟岩体的力学特征有关系嘛。
就好比爬山的时候,那些陡峭的山崖,不就是岩体嘛,它们的力学特征决定了我们能不能安全地爬上去呀。
还有挖矿的时候,得搞清楚岩体的情况,不然怎么能安全地把矿石挖出来呢?所以啊,咱可得好好研究研究岩体的力学特征,这可不是闹着玩的。
只有把它搞清楚了,我们才能更好地和它打交道,利用它或者避开它可能带来的问题。
别小看了这些石头,它们的脾气可不小呢!咱得小心伺候着,才能让它们为我们服务,而不是给我们找麻烦,对吧?总之,岩体的力学特征那是相当重要,咱可不能马虎对待呀!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
4.1~4.2 岩体的结构特征与主要力学特征
2、典型的蠕变曲线
恒定荷载大小不同分为两 种类型:一类是在较小的 恒定荷载作用下( σ<σ∞), 变形随时间增长,变形速 率递减最后趋于稳定;另 一类恒定荷载超过某一极 限后( σ〉σ∞),变形随 时间不断增长,最终导致 破坏。 典型蠕变曲线可分为以下 三个阶段: 初始蠕变阶段,OA段,变 形速率逐渐减少,又称阻 尼蠕变阶段。 等速蠕变阶段,AB段,变 形缓慢平稳,应变随时间 呈等速增长。 加速蠕变阶段。BC段,变 形速率加快直到破坏。 岩石长期强度:长期应力超过某一临界应力时,岩石才经蠕变破坏,这一 临界应力称为岩石长期强度。取决于岩石及结构面的性质和含水量等因素
软弱夹层
特点
厚度薄
多呈相互平行,延伸长度和宽度不一的多层状
结构松散
岩性、厚度、性状和延伸范围,常有很大变化
力学强度低,与其结构、矿物成分和颗粒组成有关
泥化夹层 特点
成分:粘粒含量明显增多
结构:由固结或超固结变成了泥质散状结构
物理状态:干容重减小,天然含水量增高,接近塑限
具有一定的膨胀性
4、动弹性模量(Ed) 岩体中的一点受动载荷冲击后将产生振动,这种振 动以弹性波的形式向外扩散。 在生产上用动力法测定岩体的动态变形参数。 5、岩体静弹性模量(Ee)与动弹性模量(Ed)关系。 E e = jE d
J是折减系数,与岩体完整性有关。
二、岩体的流变特性
1、定义
流变性:物体在外部条件不变的情况下,应力或变形 随时间而变化的性质。有蠕变和松弛。
《岩石力学》复习资料
《岩石力学》复习资料1.1 简述岩石与岩体的区别与联系。
答:岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体,力学性质可在实验室测得;岩体是指由背诸如节理、裂隙、层理和断层等地质结构面切割的岩块组成的集合体,力学性质一般在野外现场进行测定,因此更接近岩体的实际情况,反映岩体的实际强度。
1.2 岩体的力学特征是什么?答:(1)不连续性:岩体受结构面的隔断,多为不连续介质,但岩块本身可作为连续介质看待;(2)各向异性:结构面有优先排列位向的趋势,随着受力岩体的结构趋向不同力学性质也各异;(3)不均匀性:结构面的方向、分布、密度及岩块的大小、形状和镶嵌状况等在各部位都很不一致,造成岩体的不均匀性;(4)岩块单元的可移动性:岩体的变形破坏往往取决于组成岩体的岩石块单元体的移动,这与岩石块本身的变形破坏共同组成岩体的变形破坏;(5)力学性质受赋存条件的影响:在一定的地质环境中,岩体赋存有不同于自重应力场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形迹等。
1.3 岩石可分为哪三大类?它们各自的基本特点是什么?答:(1)岩浆岩:由岩浆冷凝形成的岩石,强度高、均匀性好;(2)沉积岩:由母岩在地表经风化剥蚀后产生,后经搬运、沉积和结硬成岩作用而形成的岩石,具有层理构造,强度不稳定,且具有各向异性;(3)变质岩:由岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受高温、高压及化学活动性流体的影响发生变质而形成的岩石.力学性质与变质作用的程度、性质以及原岩性质有关。
1.4 简述岩体力学的研究任务与研究内容。
研究任务:①建模与参数辨别;②确定试验方法、仪器与信息处理;③现场测试;④实际应用;研究内容:①岩石与岩体的物理力学性质(岩石的物质组成和结构特征,岩石的物理、水理性质,岩块在不同应力状态作用下的变形和强度特征,结构面的变性特征和强度参数的确定等);②岩石和岩体的本构关系(岩块的本构关系,岩体结构面分类和典型结构面本构关系,岩体的本构关系);③工程岩体的应力、变形和强度理论(岩体初始应力测量及分布规律,岩体中应力、应变和位移计算,岩体破坏机理、强度理论和工程稳定性维护与评价):④岩石(岩块)室内实验(室内实验是岩石力学研究的基本手段);⑤岩体测试和工程稳定监测(岩体原位力学实验原理和方法,岩体结构面分布规律的统计测试,岩体的应力、应变、位移检测方法及测试数据的分析利用,工程稳定准则和安全预测理论与方法)。
岩体力学第二章 岩块、结构面及岩体的地质特征
第二章 岩块和岩体的地质特征
二、岩块的结构、构造特征
胶结方式:是指胶结物与碎屑颗粒之间的联结 方式,胶结方式主要有: 基底式胶结-在岩石中胶结物的数量多,颗粒 与颗粒之间互不接触,颗粒散布在胶结物之中。 孔隙式胶结-当胶结物不多时,碎屑颗粒相互 接触,胶结物充填在颗粒之间的孔隙中。 接触式胶结-胶结物不多,只在颗粒之间的接 触处才有,颗粒之间的孔隙仍是空洞。
2 断续充填(不连续,厚度小于h).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(连续,厚度大于h)结构面力学性质取决充填物性质。 4 厚层充填(充填物厚度远大于h)结构面的力学性质很差,主
要取决于充填物性质,岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
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)是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)则是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 •如果测线是水平布置的,且与结构面法线的夹角 为α ,结构面的倾角为β 时:
RQD 100e
0.1kd
(0.1k d 1)
岩体质量指标RQD:长度大于10cm的岩心
长度之和与钻孔总进尺的百分比。
长度大于 cm的岩心长度之和 10 RQD 100% 钻孔总进尺
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
六 张开度
结构面的张开度是指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,这就使结构面实际接触 面积减少,导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。
Ⅲ级 指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好 的层面及层间错动等。控制工程岩体稳定
岩块和岩体的地质特征
微结构面是指存在于矿物颗粒内部或颗粒间的软弱面或 缺陷,包括矿物解理、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层 面及片理面、片麻理面等。它们的存在不仅降低了岩块的强 度,还往往导致岩块力学性质具有明显的各向异性。
岩块的构造是指矿物集合体之间及其与其他组分之间的 排列组合方式。如岩浆岩中的流线、流面构造,沉积岩中的 微层状构造,变质岩中的片状构造及其定向构造等等。这些 使岩块物理力学性质复杂化。 由上述可知岩块的结构构造不同,其力学性质及其各向 异性和不连续性程度也不同。因此,在研究岩块的力学性质 时也要注意其各向异性和不连续性。但是相对岩体而言,岩 体的各向异性和不连续性更为显著,因此,在岩体力学研究 中,通常又把岩块近似地视为均质,各向同性的连续介质。
岩块的风化程度可通过定性指标和某些定量指标来表述。 定性指标主要有:颜色变程度、破碎程度及开挖锤击技术特 征等。定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。 风化空隙率指标(Iw)是汉罗尔(Hamral,1961)提出的。Iw是 快速浸水后风化岩的质量与干燥岩块质量之比。借此可近似 地反映风化岩块空隙率的大小。 国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)中提出用 风化岩块的纵波速度(vcp),波速比(kv)和风化系数(kf)等指标来 评价岩块的风化程度,其中kv、kf的定义为: vcp cw' kv kf vrp cw
式中:vcp,vrp分别为风化岩块和新鲜岩块的纵波速度(m/s);
cw, cw分别为风化岩块和新鲜岩块的饱和单轴抗压强度(MPa )。
按岩块的vcp,kv和kf将硬质岩石的风化分级划分如下表。
2.3 结构面
结构面(structural plane)是指地质历史发展过程中,在岩体 内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质 界面或带。它包括物质分异面和不连续面,如层面、不整合 面、节理面、断层、片理面等。国内外一些文献中又称为不 连续面 (discontinuities) 或节理 (joint) 。在结构面中,那些规模 较大、强度低、易变形的结构面又称为软弱结构面。结构面 对工程岩体的完整性、渗透性、物理力学性质及应力传递等 都有显著的影响,是造成岩体非均质、非连续、各向异性和 非线弹性的本质原因之一。因此,全面深人细致地研究结构 面的特征是岩体力学中的一个重要课题。
岩石力学资料
一、岩石和岩体岩石⑴自然形成的产物;⑵由一种或几种矿物组成的具有一定结构构造的固体集合体。
岩体:地质历史过程中形成的,由岩块和结构面组成的,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。
岩体就是岩石和结构面的统一体。
结构面:地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带。
(如节理、裂隙、褶皱等结构面。
)二、岩体的特征1、岩体是非均质各向异性的材料。
2、岩体内存在着原始应力场。
3、岩体内存在着一个裂隙系统4岩体既不是理想的弹性体,也不是典型的塑性体,既不是连续介质,又不是松散介质,而是一种特殊的复杂的地质体,这就造成了研究它的困难性和复杂性岩体力学研究的主要对象是岩体,研究岩体在力场作用下,所发生的变形、破坏和移动规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。
岩石的强度:岩石抵抗外力作用的能力,岩石破坏时能够承受的最大应力。
a.单向抗压强度b.单向抗拉强度c.剪切强度d.三轴抗压强度岩石的变形:岩石在外力作用下发生形态(形状、体积)变化。
a.单向压缩变形b.反复加载变形c.三轴压缩变形d.剪切变形岩石单轴抗压强度1)定义:岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度计算公式:σc=P/A5)水对单轴抗压强度的影响-软化系数:岩石的软化系数:饱和岩石抗压强度σb与干燥岩石抗压强度σc之比η=σb/ σc≤11.2岩石单轴抗拉强度定义:岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。
试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏,岩石的拉伸破坏试验分直接试验和间接试验两类抗剪切强度定义:岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验和限制性剪切强度试验二类。
非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在,没有正应力存在;限制性剪切试验在剪切面上除了存在剪应力外,还存在正应力。
岩体的组成及工程地质特征
岩体的组成及工程地质特征一、岩体的概念岩体:可能由一种或多种岩石组合,且在形成现实岩体的过程中经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等各种内力和外力地质作用的破坏及改造。
工程岩体的分类为:地基岩体、边坡岩体、地下工程围岩。
二、岩体的结构岩体是由岩块或土构成的,岩体的性质取决于岩石或土和结构面的性质。
岩体的结构面结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。
结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素。
岩体的地质构造(1)地质构造的几种类型(1)不利情况 (2)最不利情况(3)有利情况(岩层走向与边坡垂直) (4)有利情况(岩层倾向与边坡相反)(2)断裂构造①裂隙发育程度分级及对工程的影响①裂隙的分类③断层的组成及类型三、岩体结构特征1.岩体结构类型四、岩体的力学特性(一)岩体的变形特征岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。
设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。
岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。
不同岩体具有不同的流变特性。
一般有蠕变和松弛两种表现形式。
试验和工程实践表明,岩石和岩体均具有流变性。
特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体,其变形的时间效应明显,蠕变特征显著。
(二)岩体的强度性质由于岩体是由结构面和各种形状岩石块体组成的,所以,其强度同时受二者性质的控制。
如当岩体中结构面不发育,呈完整结构时,岩石的强度可视为岩体强度。
如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时,则岩体强度完全受结构面强度控制。
四、岩体的工程地质性质结构面的工程地质性质对岩体影响较大的结构面的物理力学性质,主要是结构面的产状、延续性和抗剪强度。
延伸长度为5-10m的平直结构面,对地下工程围岩的稳定就有很大的影响,对边坡的稳定影响一般不大。
结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。
结构面的规模分为I-V级:①级指大断层或区域性断层,控制工程建设地区的稳定性,直接影响工程岩体稳定性。
Ⅱ、Ⅱ级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件,它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面,直接威胁工程安全稳定性。
岩石与岩体
首先取决于岩体的结构类型与特征, 其次才是组成岩体的岩石的性质。
其意义在于结构面的特征决定岩体
的性质。
不同结构类型岩体的工程地质性质:
整体块状结构: 强度高 各向同性 抗风化能力强
层状结构岩体: 强度较高 各向异性 层间滑动
碎裂结构岩体: 完整性差 强度低
散体结构岩体:
碎石土类 各向同性 强度最差
岩石的抗压强度最高,抗剪强度
居中,抗拉强度最小。抗剪强度约为
抗压强度的10%~40%;抗拉强度仅 为抗压强度的2%~16%。岩石越坚硬, 其值相差越大。 抗压和抗剪强度是评价岩石(岩
体)稳定性的指标。
(三)影响岩石工程性质的因素 1. 矿物成分: 应注意矿物对岩石强度影响 2. 结构 岩石按结构分类:结晶联结 胶结物联结 强度上的一般规律:
结构体:被结构面切割成的块体。
形状:柱状、块状、板状、楔状、锥状等 等 原因:与岩层的产状有关。 结构体大小可用体积裂隙数Jv来表示,指 岩体单位体积通过的总裂隙数。 Jv =1/S1+1/S2+1/S3+… …+1/Sn=∑1/Si Si :岩体内第i组结构面的间距 1/Si:该组结构面的裂隙数(裂隙数/m)
4.软化性 岩石吸水后,其强度和稳定性发生变化的性 质。 软化系数kd:等于岩石在饱和状态下的极限 抗压强度与在风干状态下极限抗压强度的比。 用小数表示。 5. 抗冻性 岩石抵抗冻胀压力作用的能力。一般用强度 降低率来表示。
(二)岩石的力学性质
变形特性:弹性模量 泊淞比
弹性模量E:应力和应变之比。 泊淞比:横向应变与纵向应变之比。 强度特性:岩石抵抗外力破坏的能力。 抗压强度Rc:抵抗压碎破坏的能力 抗拉强度Rt :约为0.02~0.16Rc 抗剪强度[]:约为0.1~0.4 Rc
3、岩体的力学特征
3.1岩体中的结构面-5
p
1、结构面的类型
压、张、剪性断层是断层中的基本类型,但当构造运动多 次发生,构造形迹越来越复杂,甚至出现“矛盾”现象。
先期张拉,后期挤压断层
挤压形成的正断层
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3.1岩体中的结构面-20
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4、结构面的力学性质
②剪切变形 非充填粗糙结构面、平坦结构面的对比: 从剪切变形曲线上可划分为弹性区、剪力峰值区和塑性区 三个区段,其变形是不可恢复的。通常将“弹性区”内应 力梯度称为剪切刚度:
τ Kt = K t 0 1 − τs
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3.1岩体中的结构面-21
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4、结构面的力学性质
②剪切变形
当法向力较小时:发生明显的剪胀现象; 当法向力较大时:无明显剪胀现象; 结构面充填厚度小于凸台高度:抗剪与非充填类似; 结构面充填厚度大于凸台高度:抗剪与充填物质有关。
δn σn = a − bδ n
法向刚度:
Kn = ∂σ n 1 = ∂δ n ( a − bδ n )2
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3.1岩体中的结构面-19
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4、结构面的力学性质
①法向变形 在法向拉力作用下, 裂隙很快失去抵抗能 力,因此在一般计算 中不允许岩石受拉, 遵循无拉力准则。
名称 完整的 弱节理化 中等节理化 Xe 10~20 20~40 40~60 名称 强节理化 完全节理化
第二章 岩块、结构面及岩体的地质特征
(四)岩体的结构特征
第二章总思考题
1、岩块与岩体有哪些区别? 2、试比较土与岩有那些异同点? 3、结构面有哪些主要特征,它们是怎样影响 岩体力学性质的? 4、比较岩块与结构体的含义异同? 5、试总结说明三大类岩体的主要特征?
风化
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
风化空隙率指标(Iw)是快速浸水后风化岩块吸入
水的质量与干燥岩块质量之比。
波速指标
纵波波速(cp)
波速比
kv
vcp vrp
' cw
风化系数
kf cw
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
硬质岩石按波速指标的风化分级表
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)
K1变化在0~1之间,K1值愈大说明结构面的连 续性愈好,当K1=1时,结构面完全贯通。
2、面连续性:指沿结构面延伸方向,结构面面 积之和与总面积的比值。 3、迹长:结构面与岩体露头交线的长度。
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
表2-3 结构面连续性分级表
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
结构体的形状示意图
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
2 岩 体 的 结 构 类 型
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
三、岩体成因与岩体特征(自学)
1 岩浆岩体 无层理,产状复杂。根据岩浆活动方式,岩浆 岩可分为深成岩、浅成岩和喷出岩三类。 2 沉积岩体 具有层理构造,岩体呈层状结构。沉积岩包括 他生沉积岩和自生沉积岩两大类。 3 变质岩体 多数岩石变质后都经历了不同程度的重结晶作 用,结构较致密,抗水性增强,孔隙率较低, 透水性弱,抗变形性能好,强度高。因此与沉 积岩相比,变质岩的性质一般要好些。
详细的岩土特征基本知识分享
详细的岩土特征基本知识分享从岩石建造类型、结构面特征及其组成岩石的岩性和强度等特征分析,岩体可分为岩浆岩、变质岩、碎屑岩、碳酸盐岩和特殊岩石等5个工程地质岩类。
每个岩类再划分为若干岩组,共计18个岩组。
根据土体的成因类型、物质组成及工程特征,土体划分为两类11个组。
具体内容如下:岩体工程地质特征1、岩浆岩类(1)坚硬—软弱块—层状基性喷出岩。
火山熔岩为块状,较坚硬—坚硬,干抗压强度48.0—193.0兆帕,软化系数0.64—0.99,岩体稳定性较好;火山碎屑岩为似层状或层状,软弱—较坚硬,干抗压强度10.9—56.0兆帕,软化系数0.43—0.54,岩体稳定性差。
力学强度的高低与岩石的节理裂隙发育和风化程度有关。
中等风化玄武岩强度为微风化—新鲜的20—50%;火山碎屑岩易受风化,中等风化的锤击易碎。
(2)坚硬—较坚硬层状中—酸性喷出岩。
岩石干抗压强度多大于108兆帕。
流纹岩垂直和水平方向上的力学强度变化较大,在一定条件下可成为岩组中相对软弱的夹层。
使岩体稳定性变差。
(3)坚硬块状侵入岩。
岩石以中—粗粒或斑状结构为主,块状构造,新鲜者致密坚硬,裂隙不发育,力学强度普遍较高,尤其是新鲜花岗岩,抗压强度一般大于98兆帕。
2、变质岩类(1)软硬相间薄—中厚层状变质砂页岩。
岩层厚薄不等,软硬相间,岩石的完整性和抗风化能力差异很大,力学强度各向异性。
片岩、千枚岩、板岩等软弱岩石,节理裂隙较发育,垂直干抗压强度12.0—113兆帕;石英岩、变质砂岩、硅质岩等硬质岩石,较坚硬—坚硬,垂直干抗压强度43.0—260兆帕,最高达338兆帕。
风化岩石干抗压强仅40—90兆帕。
(2)坚硬块状混合岩类。
岩石呈块状,完整性好,坚硬,干抗压强度59—196兆帕,强风化者为22兆帕。
(3)软弱碎裂状构造岩。
岩石破碎,透水性强,压碎花岗岩垂直饱和抗压强度为73兆帕,部分小于20兆帕。
3、碎屑岩(1)软弱—较坚硬,中—厚层状红色砂泥岩。
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《建设工程技术与计量》考点第一章工程地质第一节岩体的特征一、岩体的结构1.岩石(1)岩石的主要矿物。
【重点】【例题·单选】对岩石钻孔作业难度和定额影响较大的矿物成分是()。
【2015】A.云母B.长石C.石英D.方解石【答案】C【解析】本题考查的是岩石。
岩石中的石英含量越多,钻孔难度就越大,钻头、钻机等消耗量就越多。
(2)岩石的成因类型及其特征【重点】1)岩浆岩(火成岩)分为:侵入岩、喷出岩;侵入岩深成岩,深成岩(形成深度大于5km),常形成岩基等大型侵入体岩性单一,以中、粗粒结构为主,致密坚硬,孔隙率小,透水性弱,抗水性强。
其常被选为理想的建筑基础,如花岗岩正长岩、闪长岩、辉长岩;浅成岩浅成岩。
多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出,有时相互穿插。
颗粒细小,岩石强度高,不易风化,但这些小型侵入体与周围岩体的接触部位,岩性不均一,节理裂隙发育,岩石破碎,风化蚀变严重,透水性增大,如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。
喷出岩喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩。
一般呈原生孔隙和节理发育,产状不规则,厚度变化大,岩性很不均匀,比侵入岩强度低,透水性强,抗风能力差,如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。
2)沉积岩。
沉积岩是在地壳表层常温常压条件下,由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质,经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。
结构沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构(有生物遗体组成的结构)。
构造沉积岩的构造,是沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。
常见的构造有层理构造、层面构造、结核(与周围沉积岩不同的、规模不大的团块体)、生物成因构造(如生物礁体、叠层构造、虫迹、虫孔等)。
分类根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件,可分为碎屑岩(如砾岩、砂岩、粉砂岩)、黏土岩(如泥岩、页岩)、化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、泥灰岩等)。
3)变质岩。
变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩,由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变,使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化,所形成的新的岩石。
结构变质岩的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。
构造板状构造平行、较密集而平坦的破裂面分裂岩石成板状体千枚状构造岩石呈薄板状片状构造含大量呈平行定向排列的片状矿物片麻状构造粒状变质矿物间夹鳞片状、柱状变晶矿物并呈大致平行的断续带状分布块状构造矿物均匀分布、结构均一、无定向排列,如大理岩、石英岩等表1.1.2岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表岩浆岩沉积岩变质岩主要矿物成分全部为从岩浆岩中析出的原生矿物,成分复杂,但较稳定。
浅色的矿物有石英、长石、白母等;深色的矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等次生矿物占主要地位,成分单一,一般多不固定。
常见的有石英、长石、白云母、方解石、白云石、高岭石等除具有变质前原来岩石的矿物,如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等外,尚有经变质作用产生的矿物,如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等结构以结晶粒状、斑状结构为特征以碎屑、泥质及生物碎屑结构为特征。
部分为成分单一的结晶结构,但肉眼不易分辨以变晶结构等为特征构造具块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造具层理构造多具片理构造成因直接由高温熔融的岩浆形成主要由先成岩石的风化产物,经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成由先成的岩浆岩、沉积岩和变质岩,经变质作用而形成【提示】掌握岩石的成因及其特征,给出具体岩石名称会进行判断和分类。
【例题·单选】大理岩属于()。
【2010】A.岩浆岩B.变质岩C.火成岩D.沉积岩【答案】B【解析】本考题如果说按常理应该都能推断出来,但是,按教材来说,有点偏。
岩浆岩又称火成岩,AC显然是一样的,本题目是单选题,所以两个都不能选了,变质岩可以比较硬,沉积岩一般不是很硬,于是可以猜是变质岩。
【例题·多选】常见的沉积岩有()。
【2013】A.辉绿岩B.泥岩C.石灰岩D.白云岩E.大理岩【答案】BCD【解析】本题考查的是岩石。
A辉绿岩属于岩浆岩,E大理岩属于变质岩。
2.土(1)组成土是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和气(气相)所组成的三相体系.根据组成土的固体颗粒矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同,组成土的固体颗粒矿物可分为原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质四种。
(2)结构和构造结构1)单粒结构。
也称散粒结构,是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式,其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。
2)集合体结构也称团聚结构或絮凝结构,这类结构为黏性土特有。
黏性土组成颗粒细小,表面能大,颗粒带电,容易形成结合水膜连接。
构造1)土的构造,是指整个土层(土体)构成上的不均匀性特征的总合,反映土体力学性质和其他工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性,是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。
2)整个土体构成上的不均匀性包括:层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。
这种构成上的不均匀性是由于土的矿物成分及结构变化所造成的。
3)一般土体的构造在水平方向或竖直方向变化往往较大,受成因控制。
土的构造特征和结构特征一样,也是在它生成过程中各有关因素作用下形成的。
对于每种成因类型的土体,都具有其各自特有的构造。
(3)分类1)根据有机含量分类无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。
2)根据颗粒级配和塑性指数分类碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土,根据颗粒级配和颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾沙土砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%,且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土;粉土粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%,且塑性指数小于或等于10的土。
粘黏性土黏性土是塑性指数大于10的土。
分为粉质质黏土和黏土3)根据地质成因分类可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等4)根据颗粒大小及含量分类3.结构面结构面表现层面、沉积间断面、节理、裂隙、裂缝、断层、厚度较薄的软弱夹层等特征指标方位、间距、延续性、粗糙度、结构面侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小;结构面的产状层面、节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产状结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素表示。
(1)结构面走向即结构面在空间延伸的方向,用结构面与水平面交线即走向线的方位角或方向角表示。
(2)结构面的倾向即结构面在空间的倾斜方向,用垂直走向顺倾斜面向下引出的一条射线对水平面投影的指向。
(3)结构面的倾角结构面在空间倾斜角度的大小,用结构面与水平面所夹的锐角表示。
节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型,一般根据节理组数划分结构面发育程度来予以分级。
表1.1.3结构面发育程度等级分类表等级特征不发育1~2组规则节理,一般延伸长度<3m,多闭合、无充填较发育2~3组规则节理,延伸长度<10m,多闭合、无充填或有方解石等细脉,少量有岩粉或碎屑充填。
发育一般规则节理多于3组,或有较多不规则裂隙,延伸长度不均匀,多数超过10m,风化者多张开、夹泥很发育规则节理多于3组,并有很多不规则裂隙,杂乱无章,裂隙多张开、夹泥,并有延伸较长的大裂隙【例题·单选】节理组数决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型,其中结构面发育程度等级分类“发育”等级的节理数一般大于()。
A.3B.4C.5D.6【答案】A【解析】节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型,根据节理组数划分的结构面发育程度分级如表。
4.地质构造【必会】(1)水平构造和单斜构造水平构造是虽经构造变动的沉积岩层仍基本保留形成时的原始水平产状的构造。
单斜构造是原来水平的岩层,在受到地壳运动的影响后,产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜的构造。
往往是褶曲的一翼、断层的一盘,或者是局部地层不均匀上升或下降形成的。
(2)褶皱构造1)形成机制受构造力的强烈作用,使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造,它是岩层产生的塑性变形。
绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的,但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。
褶皱构造在层状岩层常见,在块状岩体中则很难见到。
2)基本形态背斜褶曲,是岩层向上拱起的弯曲,以褶曲轴为中心向两翼倾斜。
当地面受到剥蚀而出露有不同地质年代的岩层时,较老的岩层出现在褶曲的轴部,从轴部向两翼,依次出现的是渐新的岩层。
向斜褶曲,是岩层向下凹的弯曲,其岩层的倾向与背斜相反,两翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。
当地面遭受剥蚀,在褶曲轴部出露的是较新的岩层,向两翼依次出露的是较老的岩层。