岩体结构类型
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—2块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体体积裂隙数Jv（裂隙数／m3)<11～33~1010~30>302。
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。
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。
4第一章_岩体的结构类型及其工程地质评价
泥化夹层特性：
1、由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结 构或泥质定向结构 2、粘粒含量很高 3、含水量接近或超过塑限 4、密度比原岩小 5、常具有一定的胀缩性 6、力学性质比原岩差 7、强度低 8、压缩性高 9、易ral element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。
以原生构造节理为主，多呈闭合型， 裂隙结构面间距大于15m，一般 整体性强度高，岩体稳定， 不超过1～2组，无危险结构面组成 可视为均质弹性各向同性体 的落石掉块
块状结 构
只具有少量贯穿性较好的节理裂隙， 整体强度较高，结构面互相 块状、 裂隙结构面间距0.7～1.5m。一般为 牵制，岩体基本稳定，接近 柱状 2～3组，有少量分离体 弹性各向同性体 层状、 板状、 有层理、片理、节理，常有层间错 动面 透镜 体 断层、断层破碎带、片理、层理及 层间结构面较发育，裂隙结构面间 距0.25~0.5m，一般在3组以上，由 许多分离体形成 断层破碎带交叉，构造及风化裂隙 密集，结构面及组合错综复杂，并 多充填粘性土，形成许多大小不一 的分离岩块 接近均一的各向异性体，其 变形及强度特征受层面及岩 层组合控制，可视为弹塑性 体，稳定性较差 完整性破坏较大，整体强度 很低，并受断裂等软弱结构 面控制，多呈弹塑性介质， 稳定性很差 完整性遭到极大破坏，稳定 性极差，岩体属性接近松散 体介质
结构体：岩体中被结构面切割而成的岩石块体。
三、软弱夹层的工程地质研究
所谓的软弱夹层一般是指严重挤压破碎带、断层糜棱 岩(包括断层泥)、泥质岩层、粘土质粉砂岩、层间蚀 变带和常以夹层状态存在的构造粘土。 软弱夹层是拱坝坝基及坝肩处理时经常碰到的主要问 题之一，控制着拱坝的坝肩稳定以及边坡稳定、坝基 防渗。软弱夹层的存在对水工建筑物造成一定的影响。 处理夹层往往需要大量的工程费用，有时还会影响到 总的工期，若对其研究不够或事先未查清软弱夹层问 题，或处理工程措施不当，都将对工程安全造成隐患。 因此，拱坝设计中对软弱夹层问题应当予以充分的重 视。我国的龙羊峡、李家峡等拱坝工程中都碰到了软 弱夹层的问题，故在软弱夹层的处理与研究方面积累 了丰富的经验。
课后习题答案_重庆大学_工程地质_试卷答案
思考题及答案第1章【1】工程地质问题包括哪几个方面？答：工程地质问题主要包括地质灾害问题，区域稳定性问题，地基沉降变形问题，地基、斜坡或洞室围岩的稳定性问题，渗漏问题等问题。
【2】工程地质学的定义。
答：工程地质学广义的讲是研究地质环境及其保护和利用的科学。
狭义的讲是将地质学的原理运用于解决与工程建设有关的地质问题的一门学科，是岩土工程的重要组成部分。
【3】工程地质学的研究对象是什么？答：工程地质学的研究对象是工程地质条件与人类的工程建筑活动的矛盾。
【4】工程地质条件有哪些？答：工程地质条件是与人类活动有关的各种地质要素的综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质结构与构造、水文地质条件、不良地质作用、以及天然建筑材料等六大方面，是一个综合概念。
【5】工程地质学的研究内容包括什么？答：工程地质学研究内容主要包括地球与地貌、岩石与岩体、岩体的地质构造、第四纪堆积物与土的工程性状、地表水与地下水性质、不良地质现象及防治对策和岩土工程地质勘察等内容。
【6】工程地质学的分析方法有哪些？答：工程地质学常用分析方法包括自然地质历史分析法，工程地质建模与计算，工程地质实验与现场试验，工程类比法。
上述4种方法往往是结合在一起的，综合应用才能事半功倍。
第2章[1] 地球的内圈和外圈各分为哪三圈？各圈层的性质如何？各有哪些特点？答：地球的外部层圈有大气圈、水圈和生物圈。
地球的内部层圈包括地壳、地幔和地核。
地壳是莫霍面以上的地球表层。
地壳厚度是变化的，地壳物质的密度一般为2.6-2.9g/cm3，其上部密度较小，向下密度增大。
地壳通常为固态岩石所组成，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类。
地幔是位于莫霍面之下，古登堡面之上。
体积约占内圈总体积的80％，质量约占内圈总质量的67.8％，主要由固态物质组成。
地核是地球内部古登堡面至地心的部分，其体积占地球总体积的16.2％，质量却占地球总质量的31.3％，地核的密度达9.98-12.5 g/cm3。
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。
土木工程地质课程习题答案
土木工程地质课程习题答案本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March绪论一、名词解释1、工程地质学2、工程地质条件答： 1.工程地质学工程地质学是研究与人类工程建筑等活动有关的地质问题的学科。
地质学的一个分支。
工程地质学的研究目的在于查明建设地区或建筑场地的工程地质条件，分析、预测和评价可能存在和发生的工程地质问题及其对建筑物和地质环境的影响和危害，提出防治不良地质现象的措施，为保证工程建设的合理规划以及建筑物的正确设计、顺利施工和正常使用，提供可靠的地质科学依据。
2.工程地质条件包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质构造、水文地质条件、不良物理地质现象及天然建筑材料等六个条件。
二、简答题1、工程地质条件的要素是什么答：地质因素包括岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。
一、名词解释1、河流阶地；2、风化壳；3、风化作用；4、变质作用；5、地质作用；6、岩浆作用；7、地震作用；8、力地质作用；9、外力地质作用；10、地壳运动。
答：1. 河谷河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形称为阶地或台地。
2. 地壳表层岩石风化的结果，除一部分溶解物质流失以外，其碎屑残余物质和新生成的化学残余物质大都残留在原来岩石的表层。
这个由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分，或者说已风化了的地表岩石的表层部分，就称为风化壳或风化带。
3. 地表表层的岩石在、风、电、大气降水、气温变化等外营力作用下及生物活动等因素的影响下，会引起岩石矿物成分以及结构构造的变化，是岩石逐渐发生破坏的过程称为风化作用。
4. 地球力引起岩石产生结构、构造以及矿物成分改变而形成新岩石的过程称为变质作用，在变质作用下形成的岩石称为变质岩。
5. 地质作用是由自然力引起地球(最主要是地幔和岩石圈)的物质组成、部结构和地表形态发生变化的作用。
第5讲-岩体结构与结构面性质
式中Kn0：结构面的初始刚度
Bandis (1984) 提出的非充填节理法向应力与法向变形的关系
n
n a b n
式中：a、b为常数
法向刚度Kn:
Kn
n n
1
(a bn )2
Bandis得出由初始法向刚度和最大
闭合量表达的经验公式：
Kn
Kn0 (1
n K n 0 max
n
)2
JCS Kn0 0.02( n0 ) 1.75JRC 7
第二章 岩体的力学性质
本章内容：
1 岩体结构 2 结构面的几何性质与力学性质 3 岩体的强度性质 4 岩体的变形性质 5 岩体质量评价及其分类
§2-1 岩体结构
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。
按岩体I级结构被大规模结构面分割的形态特征可将岩体结构分为块 状结构和板层状结构。
按岩体II级结构被次级结构面切割的程度和形态特征，可将岩体结
构划分：
II级岩体结构
I级 岩体结构
块状结构
整体结构 块状结构 碎裂结构 散体结构
块状碎裂结构 层状碎裂结构
板层状结构
岩体完整性系数 表征岩体结构特征的一个重要参数
控制工程岩体力学边界条 件和破坏方式，与Ⅲ级结 构面组合直接威胁工程稳 定
控制工程岩体力学边界条 件和破坏方式，直接威胁 工程稳定
节理、劈理、片理、层 理、卸荷裂隙、风化裂 隙
控制岩体的结构、完整性 和物理力学性质
微小节理、隐微裂隙。 控制岩块的力学性质 常包含在岩块内
岩体力学复习重点资料..
第一章绪论岩体复杂性表现在以下几个方面：（1）不连续性（2）非均质性（3）各向异性（4）岩体中存在不同于自重应力场的天然应力场（5）岩体赋存于一定地质环境之中，岩体中的水、温度、应力场，对岩体性质有较大的影响。
第二章：岩石和岩体的地质特征岩石：矿物，岩屑的集合体。
是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。
结构面：是指地质发展过程中，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。
岩体：指地质历史过程中形成的，由岩块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。
岩石风化指标：定性指标：颜色，矿物蚀变程度，破碎程度及开挖锤击技术特征等。
定量指标：风化孔隙率指标和波速指标等。
风化系数;结构面规模：（1）Ⅰ级指大断层或区域性断层，一般延伸约数公里至数十公里以上，破碎带宽约数米至数十米乃至几百米以上。
（2）Ⅱ级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面，百米至千米单位。
（3）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。
（4）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、劈理面等。
是构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态。
(数十厘米-米)（5）Ⅴ级又称微结构面。
常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。
结构面线密度和间距： 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。
RQD:岩体质量指标RQD：是长度大于10cm的岩心累计长度与回次进尺的比值。
RQD与方向有关，按地质分层计算RQD值大于20厘米为长柱状；10—20厘米为短柱状；小于1厘米为扁柱状；大于5厘米为块状；2---5厘米为碎块状；小于2厘米为碎屑状、粉末状。
岩体5种结构类型：1.整体状结构 2.块状结构 3.层状结构 4.碎裂状结构 5.散体状结构岩体工程分类的目的：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提供参数和依据。
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
▪第一节 岩体的结构特征 ▪第二节 岩体的力学性质 ▪第三节 岩体的工程分类
第一节 岩体的结构特征
一、结构面的成因类型
(一)地质成因类型 ❖ 原生结构面 ❖ 构造结构面 ❖ 次生结构面 (二)力学成因类型 ❖ 张性结构面 ❖ 剪性结构面
结 构 面
岩体结构面的类型及其特征
结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影 和三角几何计算法等进行。
四、结构体特征
• 结构体(structural element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。
• 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。
• 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结 构体体积来表示结构体规模。
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
（二）结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各
段长度之和(Σa)与测线长度的比值。
a K1
a b
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、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
程度有关 • 结构面的剪切刚度，
随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
二、岩体变形参数的测定及变形曲线类型
原位岩体 变形试验
静力法 动力法
承压板法 钻孔变形法 狭缝法 水压洞室法 单(双)轴压缩试验法 声波法 地震波法
• 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
岩石力学与工程岩体力学性质
岩石力学与工程岩体力学性质
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四、结构面对岩体强度的影响
结构面是通过结构面的产状、形态、延展尺度 等几何特征参数和密集度与充填物等状态，来 描述对岩体强度和工程稳定性影响的。
1.结构面的产状对岩体是否沿某一结构面滑动 起控制作用。
2.结构面形态决定结构面抗滑力的大小，当结 构面的粗糙度越高，其抗滑力就越大。
3.结构面的延展尺度在工程岩体范围内，延展 尺度大的结构面程岩体力学性质
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三、岩体破碎程度的指标(补充)
1.裂隙度
（1）定义 裂隙度K是指沿着取样线方向，单位长度上节理 的数量。
（2）计算
1）设某节理取样线长度为L，沿L内出现节理的数 量为n，则 Kn L
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岩石力学与工程岩体力学性质
划分依据 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构呈块状 原生岩体结构呈层状 原生岩体结构特征已消失 原生岩体结构特征已消失
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2）沿取样方向节理的平均间距d为
d 1 L Kn
岩石力学与工程岩体力学性质
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2.切割度
（1）切割度
是指岩体被节理割裂、分离的程度。
（2）计算
1）仅含一个节理面的平直断面，节理面面积 a，平
直断面面积A，其切割度 X e 为
Xe
a A
2）当岩体被完全切割时，Xe 1 ；未被切割时，
级 序 结构类型
划分依据
Ⅰ Ⅰ1 块裂结构 多数软弱结构面切割，块 状结构体
Ⅰ2 板裂结构 一组软弱结构面切割，板 状结构体
工程地质学_第6章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构体特征及性质
(1)特征 可用其规模、形态及其产状进行描述 a.按不同级别结构面对岩岩体的切割，可将结构体划分为 4级。 Ⅰ级结构体——地质体或称断块体 Ⅱ级结构体——岩块 Ⅲ级结构体——块体 Ⅳ级结构体——山体
b.基本形状有柱状、块状、板状、楔形、锥形、菱形等。一般 来说其稳定程度，板状结构体比柱状、块状的差。而楔状的比 菱形及锥状的差. c.产状一般用结构体表面上最大结构面的长轴方向表示，平卧 的板状结构体比竖直的板状结构体对岩体稳定性的影响要大— 些.
变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路 堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对 工程及地下洞体稳定也有影响
对岩体稳定影响很大．在上述许 多岩体破坏过程中．大都有构造结 构面的配合作用．此外常造成边坡 及地下工程的塌方、冒顶
在天然及人工边坡上造成危害， 有时对坝基，坝肩及浅埋隧洞等工 程亦有影响，但一般在施工中予以 清基处理
侧壁的起伏程度
结构面粗糙
结构面的粗糙度可用粗糙度系数(JRC)表示: 它可以
增加结构面的摩擦角．进而提高了岩体的强度。据结构面 的粗糙程度可将粗糙度系数（JRC）分为10级。在实际工作 中，可用剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面、然后与标 准剖面进行比较，即可求得结构面的粗糙度系数(JRC).
e. 结构面的张开度
层状结构 （Ⅱ1）
与围岩接触面可具 接触面延伸较 熔合及破坏两种不 远，比较稳定而 同的特征。原生节 原生节理往往短 理一般为张裂面， 小密集 较粗糙不平 结构面光滑平 片理短小，分布 直．片理在岩层深 变质 1.片理 产状与岩层或 极密．片岩软弱 部往往闭合成隐蔽 构造方向一致 夹层延展较远， 结构面，片岩、软 结构面 2.片岩软 弱夹层 具固定层次 弱夹层、岩片状矿 物．呈鳞片状 张性断裂不平整， 1.节理（X型节理， 张性断裂较短小, 常具次生充填．呈 张节理） 产状与构造线 剪切断裂延展较 锯齿状，剪切断裂 2.断层（正断层，逆 呈一定关系， 远，压性断裂规 较平直．具羽状裂 构造结构面 断层，走滑断层） 层间带动与岩 模巨大．但有时 晾，压性断层具多 3.层间错动带 层一致 为横断层切割成 种构造岩，成带状 4.羽状裂隙劈理 不连续状 分布，往往含断层 泥、糜棱岩 1.卸荷裂隙 2.风化裂隙 次生结构面 3.风化夹层 4.泥化夹层 5.次生夹泥 分布上往往呈不 连续状，透镜 受地形及原结 一般为泥质物充 体，延展性差， 构面控制 填，水理性质很差 且主要在地表风 化带内发育
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
岩体力学知识点
岩石由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然物体。
岩体 由岩块和结构面共同组成的具有一定结构并赋存于一定地质环境中的地质体。
结构面 岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面。
结构体 由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体。
岩体结构1.结构面的发育程度及其组合关系。
2.结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形态。
岩石的物理力学参数1.密度指标：岩石的颗粒密度s ρ、天然密度ρ、干密度d ρ、饱和密度sa ρ。
2.孔隙性：孔隙比e 、孔隙率n 。
3.水理性质：含水率ω、自由吸水率a W 、饱和吸水率sa W 、渗透系数K 。
4.抗风化特性：软化系数η、耐崩解性指数d I 、自由膨胀率H V 、侧向约束膨胀率HP V 、膨胀压力。
5.抗冻性：抗冻性系数f K 。
刚性试验机工作原理当试验机刚度Km 大于岩石刚度Ks 时，在相同的条件下，试验机附加给岩石的能量比岩石所能承受的能量小，要岩石继续产生应变必须依靠外荷载的加载做功才能实现。
因此，当试验机刚度大于岩石刚度时，才能记录下岩石峰值强度后的应力-应变曲线。
曲线形态 岩石特性 代表岩石直线型（弹脆性） 具有很明显的弹性特性的岩石 石英岩 玄武岩下凹型（弹塑性） 具有明显的塑形变形的岩石 石灰岩 粉砂岩上凹型（塑弹性） 具有较大的孔隙但较为坚硬的岩石 片麻岩S 型（塑弹塑型） 多孔且具有明显塑性的岩石大理石岩石应力—应变全过程曲线：指在刚性试验机上进行试验所获得的包括岩石达到峰值应力之后的应力—应变曲线。
压密阶段：岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合，岩石压密。
曲线上凹，应变率随应力增加而减小，为不可恢复的塑性变形。
弹性阶段：初期裂隙压密后，岩石强度暂趋稳定。
曲线近似呈直线，弹性模量为常熟，很大程度上为可恢复的弹性变形。
（弹性模量泊松比）塑性阶段：曲线呈下凹状，有应变软化现象；塑性变形，变形不可恢复。
应变软化阶段：曲线斜率为负，软化现象显著，试件承载力随变形的增大而迅速下降。
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。
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必要的理论知识： 工程岩体的稳定问题是道路建设部门经常遇到的主要问题之一。科学评价岩体的稳定 性，对于道路工程的设计、施工及正常运营有着非常重要的作用，它不仅关系到道路 工程建设的成败和经济效益，更关系到我们每个人的切身利益。 7.1岩石的工程地质性质 岩石的工程地质性质包括物理性质、水理性质和力学性质三个主要方面。 7.1.1岩石的物理性质评价指标 物理性质是岩石的基本工程地质性质，主要包括重度和空隙性。 (1) 岩石的重度（γ） 岩石的重度是指单位体积岩石的重量。即： γ=WV 式中γ——岩石的重度（kN/m3）; W——岩石的重量（kN）; V——岩石的体积（包含空隙体积,m3）。 岩石的天然重度取决于矿物成分、空隙发育程度及其含水情况。 (2) 岩石的空隙性 岩石的空隙性是岩石孔隙性和裂隙性的统称。岩石空隙性常用空隙率表示。 岩石的空隙率（n）是指岩石空隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。即： n=VnV×100% 式中Vn——岩石中空隙总体积（cm3）; V——岩石总体积（cm3）。 岩石空隙率的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受风化和构造作用因素的 影响。一般坚硬岩石的空隙率小于3％；沉积岩空隙率较高，一般小于10%；部分砾 岩和充填胶结差的砂岩空隙率可达10%～20%。
在野外可以采用下表来定性划分。注：1.表中的未风化 结构构 造未变，岩质新鲜。2.微风化 结构构造、矿物色泽基本未变， 部分裂隙面有铁锰质渲染。3.弱风化 结构构造部分破坏，矿物 色泽较明显变化，裂隙面出现风化矿物或存在风化夹层。4.强风 化 结构构造大部分破坏，矿物色泽明显变化，长石，云母等多 用化成次生矿物。5.全风化 结构构造全部破坏，矿物成分除石 英外，大部分风化成土状。
（4） 岩石的软化性与软化系数 岩石的软化性是指岩石在水的作用下，强度及稳定性降低的一种 性质。岩石的软化性主要取决于岩石的矿物成分、结构和构造特 征。黏土矿物含量高、空隙率大、吸水率高的岩石与水作用容易 软化而丧失其强度和稳定性。 通常用岩石的软化系数表示水对岩石强度的影响程度。即饱和岩 石试件的单轴抗压强度与干燥岩石试件单轴抗压强度之比 η0=Rcw/Rc≤1 式中η0——岩石的软化系数； Rcw——饱和岩石试件的单轴抗压强度(MPa)； Rc——干燥岩石试件的单轴抗压强度(MPa)。 (5) 岩石的抗冻性 岩石空隙中有水存在时，水结冰后体积膨胀，就会产生巨大的压 力。由于这种压力的作用，会促使岩石强度和稳定性受到破坏。 岩石抵抗这种冰冻作用的能力，称为岩石的抗冻性。可用强度损 失率和质量损失率表示。 强度损失率指饱和岩石在一定负温度（-25℃）条件下，冻融 10~25次（视工程具体要求而定，有的要求冻融100~200次或更 高），冻融前后的抗压强度之差与冻融前抗压强度的比值，用百 分数表示。
7.1.3岩石力学性质及变形评价指标 岩石的力学性质指岩石在各种静力、动力作 用下所表现的性质，主要包括变形和强度。 而岩石的坚硬程度无疑是岩石力学性质的一 种表现。岩石受力作用破坏有压碎、拉断及 剪断等形式，故岩石的强度可分为抗压、抗 拉及抗剪强度。岩石的强度单位用MPa表示。 (1) 抗压强度 抗压强度是指岩石在单向压力作用下，抵抗 压碎破坏的能力，即： Fr=PA 式中Fr——岩石抗压强度（Pa）； P——岩石破坏时的压力（N）； A——岩石受压面面积（m2）。 岩石的最大抗压强度的量测，通常是在固定 的实验室中进行。为测试岩石的抗压强度， 其样品需制成立方体或圆柱体的形状，尺寸 视岩石的不同而异。 各种岩石抗压强度值差别很大，主要取决于 岩石的结构和构造，同时受矿物成分和岩石 生成条件的影响。抗压强度可用来划分岩石 的坚硬程度
7.1.2岩石的水理性质评价指标 岩石的水理性质是指岩石与水作用时的性质，包括吸水性、透水 性、溶解性、软化性、抗冻性等。 （1） 岩石的吸水性 岩石在一定试验条件下的吸水性能称为岩石的吸水性。它取决于 岩石空隙数量、大小、开闭程度和分布情况。表征岩石吸水性的 指标有吸水率、饱水率和饱水系数。 （2） 岩石的透水性 岩石的透水性，是指岩石允许水通过的能力。岩石透水性的大小， 主要取决于岩石中裂隙、孔隙及孔洞的大小和连通情况。岩石的 透水性用渗透参数（K）来表示。渗透系数等于水力坡降为1时， 水在岩石中的渗透速度，其单位用m/d或cm/s表示。 （3） 岩石的溶解性 岩石的溶解性，是指岩石溶解于水的性质，常用溶解度或溶解速 度来表示。在自然界中常见的可溶性岩石有石膏、岩盐、石灰岩、 白云岩及大理岩等。岩石的溶解性不但和岩石的化学成分有关， 而且还和水的性质有很大的关系。纯水几乎不具溶蚀能力，而富 含CO2的水，则具有较大的溶解能力。
情景7岩石的工程地质性质与岩体概念
【学习目标】 1. 熟悉岩石的工程地质特性； 2. 掌握岩体的内涵；了解岩体结构划分；初步认识软弱岩工程地 质性质；
【能力要求】 1. 能进行岩石指标测试； 2. 能完成施工现场岩体稳定性分析的原始资料收集、整理工作。日下午，台湾高速公路3号 线下行3.1公里处，基隆七堵玛东山区， 发生滑坡事故。整座山冲到高速公路上。 上方的大埔跨越桥断裂。塌方体长约 200m，宽约100m，面积约有两个足球场 大小。造成双向6线道全部中断。据称这 是台湾高速公路有史以来最严重的滑坡灾 害。 令人不解的是，这座山并不高，附近也没 有人为破坏，为何大量土石会以惊人的加 速度滑落？原来该路段地质结构属于由倾 斜砂、页岩地层构成的顺向坡，岩层倾角 约20°，在公路施工时进行了削坡处理， 设置预应力岩锚，以防止边坡滑动破坏。 初步推测，锚索可能受损，导致灾害发生。 随后有关部门已针对本地高速公路沿线路 堑地带，尤其是顺向坡路段全面检视，避 免类似问题再度发生。