岩体结构与稳定性分析(6)资料
岩石力学 第六章 地下空间开挖围岩稳定性分析
行支护达到人工稳定； 支护和破裂岩体本应是相互影响、共同作用的，但 现在还做不到完全用共同作用理论为指导来解决支 护设计问题； 古典地压学说：1907年，普氏学说——俄罗斯学者； 1942年，太沙基学说——美国学者； 在60年代，共同作用理论提出以后的30多年，弹塑 性力学的研究方法在岩石力学研究中一直占据主导 的地位，古典地压学说则被冷落一旁；
r , r p0
解析表达式
R02 1 2 p0 r r
净水压力下围岩应力分布
2019/1/20
《岩石力学》
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讨论
开巷（孔）后，应力重新分布，也即次生应力场；
, 均为主应力，径向与切向平面为主平面； r
应力大小与弹性常数 周边
2019/1/20
c cot
《岩石力学》
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塑性区半径
( p0 c cot )(1 sin ) R p R0 P c cot 1
1sin 2 sin
讨论
R p与 R0 成正比，与 p0 成正变，与 c 、
塑性区应力与原岩应力
900 , 2700 处， p0 (3 1) ; 0 0 p0 (3 ) ; 在巷道的侧边，即 0 , 180 处，
在巷道的顶、底板，即
2019/1/20
《岩石力学》
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应力集中系数与 , 的关系
2019/1/20
《岩石力学》
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巷道周边位移
o
开挖后（周边）
u (1 ) p 0 R0 E
《岩石力学》
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2019/1/20
第六章1围岩稳定分析
第六章围岩稳定分析掌握岩体结构、强度、变形、应力分布及围岩应力，其目的是分析：围岩稳定、有压隧洞稳定、岩基稳定、边坡稳定。
从而为工程建设提供措施和依据。
本章介绍围岩的稳定分析。
应力重分布、围岩及围岩应力这几个基本概念，是研究围岩稳定性和洞室安全性的基础。
开挖洞室后，岩体的原始平衡状态被坏破：发生应力重分布，围岩不断变形，并向洞室逐渐位移。
强度较低的岩石，当应力达到强度极限值时破坏，产生裂缝，或剪切位移，破坏了的岩石在重力作用下甚至大量塌落，造成所谓“冒顶”现象，特别是节理、裂隙发育的岩石更为显著。
为保证稳定和安全，必须进行支护和衬砌，来约束围岩的破坏和变形的继续发展。
洞室的稳定性评价的目的，确定是否要支护或衬砌，以及支护和衬砌要承受多大的压力等。
一、山岩压力1．山岩压力的概念由于支护与衬砌的目的是防止岩石塌落和变形，所以支护与衬砌上必然要受到岩石的压力。
定义：由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护或衬砌上的压力，称为山岩压力（或围岩压力、地层压力等）。
山岩压力的确定是洞室支护与衬砌设计的基础，如果支护或衬砌设计强度偏小则会造成工程事故，如偏大则造成经济浪费。
因此，山岩压力是围岩稳定分析中的一个重要问题。
2．山岩压力的形成山岩压力是由于洞室开挖后岩体变形和破坏而形成的。
则可分为两种类型：变形压力：是由岩体变形而对支护或衬砌产生的压力，松动压力：是由岩体破坏而松动对支护或衬砌造成的压力。
形成过程：弹性变形→塑性变形→形成松动圈。
岩石的性质和质量不同，其岩体的变形和破坏性质也就不同，产生山岩压力的主导因素和表现形式就不同。
（1）完整坚硬岩石当围岩应力不超过岩体强度时，岩体只有弹性变形，无塑性变形。
弹性变形在开挖过程中就已产生，开挖结束后，弹性变形随即完成。
因此无山岩压力。
（2）中等质量的岩体洞室围岩的变形较大，既有弹性变形，也有塑性变形，少量岩石破碎。
由于洞室围岩的应力重分布需要一定的时间，所以在支护或衬砌后围岩的变形受到约束，产生山岩压力。
第六章-岩体结构与稳定性分析
工程地质
图6-14a
③在坡面和坡顶交界处 产生拉应力区。
工程地质
Hale Waihona Puke 图6-14b④剪应力迹线由直线变为近 似圆弧线。弧的凹面朝向临 空面方向。
⑤坡面处径向应力等于零， 故为单向应力状态。 向坡内逐渐过渡到两向 应力状态，甚至三向应 力状态。
工程地质
2.影响应力分布的主要因素
①原始应力状态的影响 ②坡形的影响 ③岩体变形特征和结构特征 的影响。图6-15。
• 6.3.3影响边坡稳定性因素 •
工程地质
1.地貌条件：高陡边坡不稳定。 2.岩石的性质：含粘土矿物成分 的岩石边坡容易发生滑坡；脆性 岩石容易发生崩塌。
工程地质
3.岩体结构与地质构造：此为关 键性的控制因素。 4.地下水的作用：大多数岩质边 坡的变形与破坏与地下水有关。 5.其他因素：地震、爆破、风化 工程活动。
角为540此角即为稳定坡角
工程地质
图6-８
工程地质
特殊情况一： 结构面走向与边坡走向成直交时， 稳定坡角最大，为900。（图6-9）
图6-９
工程地质
特殊情况二： 结构面走向与边坡走向平行时，稳定坡角 最小，结构面倾角即为稳定坡角。图6-10）
图6-10
工程地质
一般情况： 结构面走向与边坡走向斜交时， 稳定坡角由结构面倾角α变到900。
次生软弱夹层：风化夹层、泥 化夹层。
4.泥化夹层
工程地质
定义：地下水对泥质软弱夹层的作用 主要表现在泥化和软化两个方面。软 化是指泥岩夹层在水的作用下失去干 粘土坚硬的状态而成为软粘土状态。 泥化是使软弱夹层的含水量增大到大 于塑限的程度，抗剪强度变得很低。
泥化标志：
工程地质
岩体稳定性分析计算
V
1 2
•
w
Z
w
• Zw
1 2
w
Z
2 w
滑面AE长： L H Z
sin
因水压而在滑动面上产生浮力U：
1
1
HZ
U 2 w Z w • L 2 w Z w • sin
滑体ADCE面积
S (DC AG) 1
2
2
AG • (H Z )
滑体ADCE重量W
则
Ks
f 2 •[V2 cos R sin( ) U 2 ] c2 L2 R cos( ) V2 sin
由上式可求解出推力R：
R K sV2 sin f 2 (V2 cos U 2 ) c2 L2 K s cos( ) f 2 sin( )
第五章 岩体稳定性分析
联立方程求解，可分别求出抗滑稳定系数Ks和推力R
若c、U、V等于零，则
W cos • tan tan
Ks T
W sin
tan
即，Ks只与软弱结构面倾角β和岩石内摩擦角φ有关， 而与坡高无关
第五章 岩体稳定性分析
作业一
已知水平推力H=25×104N，V=50×104N，V2=15×104N， 滑面AB与BC的面积分别为L1=50m2，L2=23m2。内摩擦系数 f1=0.4，f2=0.6；粘聚力c1=c2=0。
Ks
f0 (V cos H sin ) H cos V sin
第五章 岩体稳定性分析
当单斜滑移面倾向上游时，根据抗滑体极限平衡原理
抗滑力τ： f0(V cos U H sin ) cL
滑动力T：T H cos V sin
因此，稳定系数Ks
Ks
f0 (V cos U H sin ) cL H cos V sin
岩土工程稳定性--边坡稳定性分析方法综述
③优势面理论分析法及其发展应用
采用优势面理论分析法可确定岩坡的控稳优势面，并进行优势面 组合分析 ，找出其试算安全系数最小的优势分离体，确定边坡破坏模 型，并采用极限平衡分析法分析计算优势分离体的安全度及边坡稳定 安全系数，以此判断边坡整体稳定状况 ，从而克服和弥补经典极限分 析法中要假定滑动面、反复计算 比选最小的安全系数及相应的滑动面 的不足，提高了最小安全系数的可靠性。 在采用优势面理论分析法时，在确定控稳优势面时，一般首先要 通过野外地质调查来对研究体内的结构面加以分类，确定各候选优势 面的综合权重值，还需进一步确定优势面的力学参数，所有这些过程 都或多或少的带有经验性，都要不同程度的受到主观性的影响，但恰 恰这两方面是确定其分析结果可靠程度的关键问题，因而优势面理论 分析法存在一定的缺陷性 。因此，优势面理论分析法中引入了层次分 析法，在一定程度上提高了控稳优势面的选定客观性。
弹塑性极限平衡法从分析边坡体的应力和变形入手，由边 坡体的应力和变形特征来确定边坡体的极限平衡状态，从而避 免对边坡体最小安全系数的反复计算及比选，达到减少工作量 和提高准确率的目的。 弹塑性极限平衡法中采用强度折减法，即逐渐降低材料强 度(即降低材料抗剪强度参数c和 的方法来逼近系统的极限平 衡状态，并以屈服区的贯通来表征极限平衡状态的到达，把材 料强度折减系数(Zi)定义为系统的整体稳定安全系数(Fs)。在 地质条件、材料参数、屈服准则和本构关系正确的前提下，能 够保证由此得到的稳定安全系数为真实稳定安全系数的下限。 弹塑性极限平衡法不必假设土条间的作用力和破坏面的位 置和形状，因此，该方法能处理复杂几何轮廓和边界条件，有 广泛的适用性和良好的应用前景。
第十九章第四节知识资料岩体结构和稳定分析
第四节岩体结构和稳定分析岩体是指由各种岩石块体所组成的天然地质体。
它通常具有不延续性、非匀称性和各向异性的特点。
普通将与工程有关的岩体叫工程岩体，其中组成岩体的岩块称为结构体，将岩体分割成岩块的不延续界面称为结构面，结构面和结构体的组合关系称为岩体结构，其组合类型称为岩体结构类型。
一、岩体结构面和结构体的类型和特征（一）结构面的类型和特征结构面是指各种不同成因、不同特性的地质界面，如层面、节理裂隙面、断层面、不整合接触面及刚强夹层等，使岩体成为一种不延续介质。
结构面是控制岩体工程地质性能的重要因素。
1．结构面的类型按成因，结构面可分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三大类。
（1）原生结构面原生结构面是指在成岩阶段形成的结构面，可分为沉积、火成和变质结构面三种类型。
①沉积结构面：在沉积岩成岩过程中形成的各种地质界面，如层理面、沉积间断面（假整合、角度不整合）及原生刚强夹层等。
②火成结构面：岩浆侵入、喷溢、冷凝所形成的各种结构面，包括火成岩中的流层、流线、原生节理、侵入体与围岩的接触面及刚强接触面等。
③变质结构面：是指变质岩形成时产生的结构面，如片麻理、片理、板理等。
(2)构造结构面在构造应力作用下在岩体中形成的破碎面或破碎带称为构造结构面，其中包括劈理、节理、断层和层间错动带等。
(3)次生结构面次生结构面是地表浅层的岩体经风化、卸荷及地下水等作用下形成的结构面，如风化裂隙、卸荷裂隙和泥化夹层、爆破碎隙等。
2.结构面的特征结构面的特征包括结构面的规模、形态、结构面的间距、连通性、方位、张开度及胶结充填情况等。
（1）结构面的规模第1 页/共10 页中国科学院地质研究所将结构面的规模分为五级，直接影响工程区域稳定性的区域断裂破碎带属于一级结构面，普通在计划选点时，应尽量避免。
二级结构面是指延展性较好，贯通囫囵工程地区或在一定范围内切断囫囵岩体的结构面，如断层、层间错动带、刚强夹层、沉积间断面、大型接触破碎带等的分布和组合，控制了山体及工程岩体的破坏方式及滑动边界。
岩质边坡稳定性分析
✓ 数值模拟法：利用计算机 模拟边坡的变形和破坏过 程，预测边坡的稳定性
12 34
✓ 模糊数学法：利用模糊数 学的方法，对边坡的稳定 性进行评价和预测
综合分析方法
定性分析：根据经验、知识、现场调查等对 边坡稳定性进行评估
定量分析：利用数学模型、计算机模拟等方 法对边坡稳定性进行定量计算
综合分析：结合定性和定量分析方法，对边 坡稳定性进行全面评估
边坡稳定性得到显著提高，保障
了高速公路的安全运营
某水电站边坡稳定性分析
01
水电站概况：介绍水电站的地理 位置、规模、结构等基本信息
03
边坡稳定性分析方法：介绍采用 的边坡稳定性分析方法，如极限 平衡法、有限元法等
05
边坡治理措施：根据边坡稳定性 分析结果，提出相应的边坡治理 措施，如锚杆加固、排水措施等
监测与预警：通过实时监测边坡变形、应力 等参数，对边坡稳定性进行动态评估和预警
岩质边坡稳定性分析的影响 因素
地质条件
岩石类型：不 同岩石类型的 力学性质和抗 风化能力不同
01
地下水：地下 水的存在和分Leabharlann 布对边坡稳定 性产生影响03
02
地质构造：断层、 褶皱等地质构造 对边坡稳定性产 生影响
04
岩体结构：岩 体的结构特征 对边坡稳定性 产生影响
02
边坡地质条件：分析边坡的地质 条件，如岩石类型、结构、地下 水等
04
边坡稳定性分析结果：展示边坡 稳定性分析的结果，如安全系数、 破坏模式等
06
结论：总结边坡稳定性分析的结 论，如边坡稳定性是否满足要求， 是否需要采取治理措施等
某矿山边坡稳定性分析
矿山概况：地理位置、 开采方式、地质条件 等
岩体的稳定性分析
幻灯片1第四节：岩体的稳定性分析一、岩体稳定性与区域稳定性的关系区域稳定性的主要控制因素，也制约岩体的稳定性。
1)地壳板块的相对运动的强弱导致构造变动和产生高构造应力，从大范围控制了区域地层和岩体变形、位移或失稳。
2)活动性深大断裂活动（水平或垂直位移）引起区域地壳及其表层发生水平或升降运动，可引起位于断裂带的岩体变位或失稳。
3)地震活动在我国有些地区十分强烈，常引起大范围的构筑物的失稳和破坏。
幻灯片2二、岩体破坏类型分析1.岩体失稳的主要影响因素①受区域地壳稳定性控制。
②受岩体的结构特征、变形特征、强度特性、水稳性等控制。
③失稳的边界条件：岩体失稳要有一定的边界条件，即存在临空面和结构面组成的分离体。
④荷载的类型、大小和方向决定了岩体的受力状态。
⑤工程类别对岩体失稳方式有重要影响。
幻灯片32. 岩体破坏类型分析①当区域稳定性为相对稳定，工程岩体条件较好时，岩体失稳破坏的类型取决于边界条件、工程类型及工程荷载性质的组合特点，岩体失稳破坏的方式往往以剪切滑移方式为主。
②当区域稳定性为相对活动，工程的场地条件较好时③区域环境和工程场地均处于突出的高水平构造应力状态时④当区域相对稳定，岩体抗压强度较高，不具备滑移的边界条件，地面建筑物承受强大的风荷载时，可能发生张拉破坏导致建筑物倾倒。
幻灯片4⑤区域相对稳定，工程场地为河流之滨，岩体本身条件较差，在建筑物荷载的作用下，建筑持力层将发生过大的压缩沉陷变形，与其侧向膨胀变形相对应的侧向压力将使岸坡前持力层发生压缩破坏，导致建筑物向河中倾覆，或沿可能的滑动面滑动。
幻灯片53. 岩体稳定分析国内外应用于岩体稳定性分析的方法有：地质分析类比法岩体结构分析与计算法岩体稳定性分类法数值模拟计算法地质模拟试验法等。
岩土工程稳定性边坡稳定性分析方法综述资料
工程地质类比法 是将已有边坡同新边坡进行类比，将前者的研究设计经验用于拟建边坡的研究设计中去。为此，需对要类比的两个边坡全面分析研究其工程地质条件和影响边坡稳定的各种因素，并考虑采矿技术条件，比较其相似性和差异性。只有相似程度较高的边坡才能进行类比，即类比的原则是相似性。 工程地质类比法虽然是一种经验方法，但在新边坡的设计中，特别是对中小型边坡的设计时通常采用的一种方法。这种方法可以根据边坡的岩性、构造、岩体结构、水文地质条件、坡高等相似性，从经验数据中选取合理的边坡角；根据岩性和岩体结构的相似性，从经验数据中选取稳定计算参数；根据自然条件相似的边坡破坏实例，反算推求边坡稳定性的计算参数，预测新边坡的变形破坏形式和发展变化规律以及根据相似边坡的整治经验，提出边坡整治措施。
2.1 边坡稳定性分析评价方法概述(4/19)
第9页/共28页
基本思路：首先，确定滑动面的位置和形状。实际的滑动面将取决于结构面的分布、组合关系及其所具有的剪切强度。实践证明，均质土坡的破坏面都接近于圆弧形，岩体中存在软弱结构面时，边坡岩体常沿某个软弱结构面或某几个软弱结构面的组合面滑动，因此，根据具体情况假定的滑动面与实际情况是很接近的。其次，确定极限抗滑力和滑动力，并计算其稳定性系数。所谓稳定性系数即指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。由于滑动面是预先假定的，因此就可能不止一个，这样就要分别试算出每个可能滑动面所对应的稳定性系数，取其中最小者作为最危险滑动面。最后以安全系数为标准评价边坡的稳定性。
评价方法
定量分析
定性分析
自然(成因)历史分析法工程类比法边坡稳定性分析数据库和专家系统图解法：赤平极射投影、实体比例投影、摩擦圆法
极限平衡分析法数值分析方法模型模拟试验法等。
岩体工程(岩体结构与稳定性分析)
岩体结构与稳定性分析
3.2岩体边坡稳定性评价方法 一.边坡岩体变形破坏的基本形式 （一）基本形式分类 1.按滑坡面与岩层层面关系分类 2.按边坡破坏的滑动面形状分类 3.按岩体结构特性分类
岩体结构与稳定性分析
(二)影响边坡稳定的因素 岩石性质：岩石的成因，矿物成分，结构和强度 岩体结构：岩体的结构类型，结构面性状以及其与坡面的关系 水的作用：对岩土的软化，泥化作用，冲刷作用，静水压力和动水压力 作用等。 风化作用：使岩体的裂隙增多，扩大，透水性增强，抗剪抗压强度降低。 地震力：使边坡岩体的剪应力增大，抗剪强度降低。 地应力：开挖边坡使边坡初始应力改变。 地形地貌及人为因素：边坡不合理的设计，开挖和加载，大量施工用水 的渗入及爆破等。
岩体结构与稳定性分析
3.1岩体的结构特性 3.2岩体边坡稳定性评价方法
岩体结构与稳定性分析
一.结构面 1.分类 原生结构面，构造结构面，次生结构面
2.结构面的工程特征 产状，规模，形态，连续性，密集程度，张开度和填充情况 3.软弱夹层及泥化夹层特点 软弱夹层，泥化夹层
岩体结构与稳定性分析
二结构体 在岩体中被结构面切割的岩体被称为结构体体现了岩体的基本构造 和外貌特征。 分类 整体结构或块状结构（局部滑动或坍塌，深埋洞室的岩爆），镶嵌 结构（可沿结构面滑塌，软岩可产生塑性变形），碎裂结构（易引 起规模较大的岩体失稳，地下水加剧失稳），层状结构（易发生规 模较大的岩体失稳，地下水加剧失稳）
岩体结构与稳定性分析
三.岩体分类 1.按岩体完整程度分类 岩体的完整程度反映了其裂隙性，破碎岩石的强度和较完整岩石大 大削弱，尤其边坡和基坑工程更为突出。 2.按岩石质量指标RQD分类 是国际通用鉴别岩石工程性质好坏的方法，是利用钻孔直径为 54MM的金刚钻进的岩芯采取率来评价岩石质量。 3.按岩体基本质量指标BQ分类 我国首个岩体分级的国家标准，先确定岩体基本质量，再结合具体 工程特点确定岩体分级
学习情境2-岩体与边坡稳定性分析
工程地质与土力学
（三）软弱夹层及其对工程的影响 软弱夹层是具有一定厚度的特殊的岩体
软弱结构面，是在坚硬岩层中夹有的力学强 度低、泥质或炭质含量高，遇水易软化、延 伸较长和厚度较薄的软弱岩层。
岩体基本 质量级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ
重力密度
＞26.5 26.5～24.5 24.5～22.5
＜22.5
岩体物理力学参数抗剪强度ຫໍສະໝຸດ 内摩擦角φ（°）＞60
粘聚力 C（MPa）
＞2.1
60～50
2.1～1.5
50～39
1.5～0.7
39～27
0.7～0.2
＜27
＜0.2
变形模量 E（GPa）
＞33 33～20 20～6 6～1.3 ＜1.3
工程地质与土力学
赤平面上点的投影 赤平面上线与面的投影 工程地质与土力学
(三)边坡稳定性定量分析──极限平衡法 极限平衡法是将滑体视为刚性体，不考
虑其本身的变形；除楔形破坏外，其余的破 坏多简化为平面问题，可选取有代表性的剖 面进行计算；边坡岩土的破坏遵从库仑强度 破坏理论；认为当边坡的稳定系数时，滑体 处于临界状态。
工程地质与土力学
(二) 影响边坡稳定的因素 影响边坡稳定的因素有：岩石性质、
岩体结构、水的作用、风化作用、地震力、 地形地貌及人为因素等。
工程地质与土力学
二、边坡稳定性的评价方法
在公路工程实践中，遇到的各种各样工程地质 问题，归纳起来，主要就是路堑边坡稳定问题 以及路、桥地基稳定问题和隧道围岩稳定问题。 这三方面的问题，实质上就是一个岩体的稳定 问题。所谓岩体稳定，它是一个相对的概念， 是指在一定的时间内，一定的自然条件和人为 因素的影响下，岩体不产生破坏性的剪切滑动、 塑性变形或张裂破坏。
名师名校勘测设计注册工程师讲义【土木工程材料考前复习指导】第108讲第十九章第四节 岩体结构和稳定分析
第四节岩体结构和稳定分析岩体是指由各种岩石块体所组成的自然地质体。
它通常具有不连续性、非均匀性和各向异性的特点。
一般将与工程有关的岩体叫工程岩体，其中组成岩体的岩块称为结构体，将岩体分割成岩块的不连续界面称为结构面，结构面和结构体的组合关系称为岩体结构，其组合类型称为岩体结构类型。
一、岩体结构面和结构体的类型和特征（一）结构面的类型和特征结构面是指各种不同成因、不同特性的地质界面，如层面、节理裂隙面、断层面、不整合接触面及软弱夹层等，使岩体成为一种不连续介质。
结构面是控制岩体工程地质性能的重要因素。
1．结构面的类型按成因，结构面可分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三大类。
（1）原生结构面原生结构面是指在成岩阶段形成的结构面，可分为沉积、火成和变质结构面三种类型。
①沉积结构面：在沉积岩成岩过程中形成的各种地质界面，如层理面、沉积间断面（假整合、角度不整合）及原生软弱夹层等。
②火成结构面：岩浆侵入、喷溢、冷凝所形成的各种结构面，包括火成岩中的流层、流线、原生节理、侵入体与围岩的接触面及软弱接触面等。
③变质结构面：是指变质岩形成时产生的结构面，如片麻理、片理、板理等。
(2)构造结构面在构造应力作用下在岩体中形成的破裂面或破碎带称为构造结构面，其中包括劈理、节理、断层和层间错动带等。
(3)次生结构面次生结构面是地表浅层的岩体经风化、卸荷及地下水等作用下形成的结构面，如风化裂隙、卸荷裂隙和泥化夹层、爆破裂隙等。
2.结构面的特征结构面的特征包括结构面的规模、形态、结构面的间距、连通性、方位、张开度及胶结充填情况等。
（1）结构面的规模中国科学院地质研究所将结构面的规模分为五级，直接影响工程区域稳定性的区域断裂破碎带属于一级结构面，一般在规划选点时，应尽量避开。
二级结构面是指延展性较好，贯穿整个工程地区或在一定范围内切断整个岩体的结构面，如断层、层间错动带、软弱夹层、沉积间断面、大型接触破碎带等的分布和组合，控制了山体及工程岩体的破坏方式及滑动边界。
5. 岩体稳定性分析
5.3 赤平极射投影(Stereographic Projection)
赤平极射投影是以球体作为投影工具，表示物体上点、线、面的 角距关系的平面投影，并不涉及面的大小、线的绝对长度及点与 点间的绝对距离。
赤平面－投影平面（NWSE）；极点－南极（F）； 极射－FH； M－点H的投影； 弧SMN－极射投影曲线。
5.1 岩体结构分析 5.2 岩体稳定性分析 5.3 赤平极射投影
Stability Analysis of Rock Masses
5.1 岩体结构分析
5.1.1 结构面及其成因分类 5.1.2 结构面特征及强度 5.1.3 岩体结构特征及其工程地质性质
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结构面及其成因分类
1，原生结构面
岩体稳定性分类法
RQD岩体质量指标（Rock Quality Designation）： 100mm以上岩芯累计长度 RQD＝ 钻孔长度 ×100％
RQD(％)
<25
25～50 50～75
差 一般
75～90 90～100
好 很好
岩体质量 很差
岩体波速比－龟裂系数K： V 2 K＝（ v ）
式中：V－岩体中的波速；v－岩石块体中的波速
＝c'+ · r tg
式中： r－残余摩擦角 c'－似内聚力
3.有充填物时：取决于充填物 的成分和厚度。
岩体结构特征及工程地质性质
完整结构：结构面不连续，完整性好，各向 同性，连续介质。力学性质及稳定性受岩性控 制。变形模量、承载能力与抗滑能力均较高， 抗风化能力强。tg>0.4 层状结构：层理、片理及软弱夹层发育，通 常为一组结构面，横观各向同性，易沿夹层滑 动。风化微弱，层间结合力不强。层理产状对 岩体稳定有重大影响。 tg＝0.3~0.5 碎裂结构：节理切割为主，切割成各种大小、 形状的结构体，各向异性。变形模量与承载能 力不高，工程性质较差。 tg＝0.2~0.4 松散结构：结构面密集，遭受强风化，岩 体十分破碎，呈土状，各向同性。
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析
隧道围岩的岩层分类与稳定性分析隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
本文将从隧道围岩的分类和稳定性分析两个方面进行探讨。
一、隧道围岩的分类隧道围岩的分类是根据岩性和岩层结构特征来进行的。
根据岩性，可以将隧道围岩分为硬岩和软岩两类。
硬岩主要由花岗岩、片麻岩等坚硬的岩石组成，具有较高的抗压强度和稳定性。
而软岩则包括砂岩、泥岩等相对较软的岩石，其抗压强度较低，容易发生变形和破坏。
根据岩层结构特征，可以将隧道围岩分为均质岩层和非均质岩层两类。
均质岩层具有一致的岩性和结构特征，较为稳定，施工和维护较为简单。
非均质岩层则包括夹层岩、节理岩等，其内部结构不均一，容易发生变形和滑动，对隧道的稳定性造成威胁。
二、隧道围岩的稳定性分析隧道围岩的稳定性分析是为了评估隧道在其施工和使用过程中对岩层的稳定性造成的影响，并根据分析结果采取相应的措施进行加固和维护。
稳定性分析通常包括岩体力学参数的确定、岩体结构分析以及岩体稳定性评估等步骤。
首先，需要确定岩体力学参数，包括岩石的抗压强度、抗剪强度等参数。
这些参数可以通过实验室试验和现场观测等方法进行确定。
岩体力学参数的准确性对于稳定性分析结果的准确性至关重要。
其次，进行岩体结构分析。
通过对隧道围岩的构造特征进行分析，包括夹层的厚度和分布、节理的数量和角度等，来评估岩层的稳定性。
夹层和节理的存在都可能导致隧道围岩的滑动和变形，因此在设计和施工过程中需要采取相应的措施进行防护和加固。
最后，进行岩体稳定性评估。
根据岩体力学参数和岩体结构分析的结果，可以使用数值模拟和解析方法来评估隧道围岩的稳定性。
通过分析隧道围岩受力分布和应力集中情况，可以评估岩体的稳定性并确定采取的加固措施。
总之，隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。
通过对隧道围岩的分类和稳定性进行分析，可以评估其对隧道稳定性的影响并采取相应的措施进行加固和维护。
第6及7章地下工程围岩稳定性分析
第６、7章 地下工程围岩稳定性分析学习指导：本章主要介绍了两部分内容：（一）山岩压力与围岩稳定性分析，（二）有压隧洞稳定性分析。
前部分介绍了围岩应力重分布，地下洞室脆性围岩和塑性围岩的变形破坏形式，影响地下工程岩体稳定的因素，着重介绍了山岩压力与围岩稳定性分析方法，其中包括山岩压力的概念、影响因素，太沙基理论；后部分重点介绍了围岩内附加应力的计算、有压隧洞围岩和衬砌的应力计算。
重 点：1 地下洞室开挖引起的围岩应力重分布2 地下洞室围岩的变形破坏3 地下工程岩体稳定性的影响因素4 洞室围岩稳定性分析6.1 地下洞室开挖引起的围岩应力重分布由于在岩体内开挖洞室，洞室围岩各质点的原有应力的平衡状态就受到破坏，各质点就要产生位移调整，以达到新的平衡位置。
岩体内某个方向原来处于紧张压缩状态，现在可能发生松胀，另一个方向可能反而挤压的程度更大了。
相应地，围岩内的应力大小和主应力方向也发生了改变，这种现象叫做围岩应力重分布。
围岩应力重分布只限于围岩一定范围内，在离洞壁较远的岩体内应力重分布甚微，可以略去不计。
地下开挖引起的围岩变形是有一定规律的。
变形终止时围岩内的应力就是重新分布的应力。
这个重新分布的应力对于评价围岩的稳定性具有重要意义。
为了便于说明起见，我们在这一节中对于最简单的条件(即在连续的均质的各向同性的岩体内开挖圆形隧洞，而且岩体的侧压力系数10=K ，即静水压力式的初始应力状态)下的围岩应力重分布问题，作定性分析，以便对于应力重分布的情况有一概念。
如图6-1所示，设岩体为连续的、均质的以及各向同性的，其侧压力系数为10=K ，亦即岩体的初始应力状态为静水压力式的。
此外，洞室的长度远较横截面的尺寸为大，所以可作为平面应变问题来研究。
在地下开挖以前，岩体内任一点A 的应力，即等于该点的自重应力v p ，而且由于10=K ，所以通过该点任何方向的应力都是v p 。
如果用极坐标来表示该点的应力状态，则该点的应力为：v r p =0σv p =0θσ式中 0r σ 岩体的径向应力；0θσ 岩体的切向应力。