4.1 岩体结构面分析
岩体结构面几何参数的确定
岩体结构面几何参数的确定摘要：岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。
岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。
结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。
关键词：岩体结构面几何参数确定岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。
岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。
结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。
结构面的几何特征直接控制岩体中岩块的大小，同时控制岩质边坡稳定性分析和地下洞室围岩稳定性分析中的边界条件，即控制滑体的形状、规模及其趋势。
具有工程意义的岩体结构面主要包括地层层面和节理等。
在某抽水蓄能电站坝址区进行了大量的岩体结构面调查之后，利用所取得的资料，应用EXCEL软件，对有关几何参数进行统计分析，并利用数学模型和检验原理，确定了具有一定置信程度的置信区间。
1 结构面几何参数岩体结构面几何参数主要包括产状、间距、连通性等，结构面的产状由其走向、倾向和倾角组成，而结构面的走向和倾向可以相互换算，即只要确定其一即可（本文中以倾向为例）。
岩体结构面几何参数主要从天然露头、剖面（例如采矿剖面，道路剖面等）、平硐、钻孔中实测而得。
2 结构面倾向以结构面的倾向（方位角）为例，在工程区现场调查了二组结构面的305个数据，输入到EXCEL电子表后，得到的统计结果为：一组节理面（节理1）倾向的范围为80° ~147° ，其均值为111.4° ；另一组节理面（节理2）倾向的范围为154° ~270° ，其均值为200.9° 其分布见图1。
图1 结构面倾向统计图先对节理1进行分析，在模型的对比中可知，节理1服从伽马分布。
因此根据相对频率，计算数学期望S Ex 和方差S Dx ，然后可根据模型的特征计算其参数，a 和b 值可联立方程求得，G (a )可通过斯特林公式得到，计算结果为：a = 60.7627 和 b = 0.5279。
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述
岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述郭肖红【摘要】Based on consulting documents,this paper reviewed the shear strength parameters value method of test method,formula method,expe-rience method and inverse algorithm method four kinds of rock mass structural plane,analyzed the applicability of various methods,provided basis for parameters reasonable value of rock mass structural plane shear strength.%在查阅文献资料的基础上，对试验法、公式法、经验法和反算法四种岩体结构面抗剪强度参数取值的方法进行了综述，分析了各种方法的适用性，为岩体结构面抗剪强度参数的合理取值提供了依据。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】2页(P32-33)【关键词】岩体结构面;抗剪强度;参数;取值【作者】郭肖红【作者单位】中国建筑材料工业地质勘查中心浙江总队，浙江杭州 310022【正文语种】中文【中图分类】TU452岩体强度主要取决于岩石块体和结构面这两部分的强度；工程实践和理论研究表明，在大多数情况结构面力学特性对岩体强度起着控制性作用，使得岩体强度因结构面的存在而大大削弱。
目前在工程岩体稳定性的分析评价工作中，其重点及难点之一就是如何合理地确定岩体结构面的抗剪强度参数。
现阶段，确定控稳结构面抗剪强度参数的主要方法可以归纳为试验法、公式法、经验法和反算法四大类，每一大类又分别包含几种不同的具体方法。
本文在大量查阅文献的基础上，对这些取值方法进行一番综述。
岩体的基本力学性能
图4－5 节理面的起伏度与粗糙度
A↑和 ↓的节理表面起伏越急峻。
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第二节 结构面的变形特性 法向
切向 一、节理的法向变形 （一）节理弹性变形（齿状接触）
022m d n2(1 hE 2)
按弹性力学
式中:d-为块体的边长; n-为接触面的个数;
Boussinesq公式 计算齿状节理接 触面弹性变形引
A( V )t VmcV
－原位应力 V Vmc A，t－回归参数
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（3）状态方程的 几何表示
A(Vm c VV)t
当t=t A=1时，有
V VmcV MC
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最大闭 合V mc
(4)试验方法（VmC的确定） a.无节理 c.配称接触
步骤：
（1）备制试件；
（2）作σ-ε曲线（a）；
JRC arctan(n)b lg(JCSn)
JRC为节理粗糙系数 JCS为节理壁抗压强度
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3、转动摩擦
（1）基本假设
在张开节理中，经常有块状充填物，或 节理切割成碎块。当剪切时，可使充填物或 碎块发生转动。设转动的碎块为平行六面体， 其模型见图4-15。假设模型受法向力N；剪切 力T。
（2）稳定性分析
4、滚动摩擦
当碎块的翻倒角 减少时，其内摩擦角也将 减小。当碎块剖面为n个边的规则多角形时， 其翻倒角为：
1800
n
当碎块的边数不断增加，则碎块趋向球， 0
对于一个完全圆球质点，其抗翻倒阻力就是 它的滚动摩力，其摩擦系数为
fR
T N
tanR
钢圆柱滚动其摩擦系数为 fR [0 .00,0 .0 40 ]返2回
1 3 m 2 C in f 3 1 f 2 f
潞安井田某矿煤层顶底板工程地质稳定性评价方法
潞安井田某矿煤层顶底板工程地质稳定性评价方法作者：董宁波来源：《中国科技博览》2013年第32期摘要：在矿井建设过程中，经常会出现影响井巷施工和煤层开采的工程地质问题。
通过运用工程地质学理论和研究方法，分析煤层顶底板岩层的工程地质条件，选取合理评价指标，利用煤田勘探资料对煤层顶底板稳定性进行较为简便的定性评价，对煤矿安全生产有重要意义。
关键词：岩石力学性质地质构造岩体结构面岩体结构中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-018-01概述：在矿井施工建设过程中，井下巷道常常会因为地质条件变化发生开裂、片帮、冒顶、底板膨胀等工程地质问题；在煤炭开采过程中煤层顶板也存在垮落、周期来压、冲击地压等工程地质问题。
在煤矿生产过程中有很多事故都于工程地质问题相关，煤层顶底板的稳定性可以通过运用工程地质学理论分析煤层所在地层的工程地质条件来评价。
影响煤层顶底板稳定性的工程地质条件与很多地质因素有关，通过对煤层顶底板岩体的各种工程地质条件分析——包括区域地质条件、地质构造特征、岩石的物理力学性质、岩体的结构特征等工程地质条件，综合评价煤层顶底板岩体的工程地质稳定性。
运用综合分析工程地质条件评价稳定性的研究方法对潞安矿区某矿主采煤层顶底板工程地质条件进行分析并评价稳定性。
1. 井田所在区域地质条件潞安井田位于华北断块区吕梁～太行断块沁水块坳东部次级构造单元沾尚～武乡～阳城北北东向褶带中段，晋获断裂带西侧，某矿井田位于新裂陷西北部。
2. 井田地质构造特征井田内主要构造为一系列向斜、背斜交替发育，轴向均为近南北向。
向斜西翼地层倾角和缓，东翼地层受到自东向西水平挤压倾角较大，地层倾角大。
背斜东西翼地层倾角和缓。
该井田进行的三维地震勘探，揭示了井田内有少量断距大于20m有走向北北东的断层。
3. 含煤地层岩石工程地质性质3.1井田含煤地层情况本区主采煤层所在含煤地层为二叠系下统山西组（P1s），地层岩石主要为灰白色、灰色中细粒石英砂岩，灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩，为陆相沉积，产丰富的植物化石，与下伏的太原组地层呈整合接触。
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
第四章岩体的基本力学性质
结构面的状态对岩体的工程性质的影响是指结构面的产状、形 态、延展尺度、发育程度、密集程度。 结构面的产状：结构面的产状对岩体是否沿某一结构面滑动起控 制作用。 结构面的形态：结构面的形态决定结构面抗滑力的大小，当结构 面的起伏程度较大，粗糙度高时，其抗滑力就大。 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， 完全控制岩体的强度。 结构面的密集程度：以岩体的裂隙度和切割度表征岩体结构面的 密集程度。
又A=h2，节理面的法向弹性变形量δ0=2δ，代入Boussnisq解，得 接触面为方形时，m=0.95，μ≅0.25，则上式变为
（二）节理的闭合变形 含啮合变形（配称实验）和压碎变形（非配称实验）。 下面介绍Goodman方法：
（1）结构面闭合试验（VmC的确定） 步骤： 1）备制试件； 2）作ζ-ε曲线（a）； 3）将试件切开，并配 称接触再作曲线（b）； 4）非配称接触，作曲线（c）; 5）两种节理的可压缩性法向 Nhomakorabea切向
（1）有n个点接触,每个接触 面边长为h
（2）每个接触面受力相同
（3）每个接触面力学特性 相同
2、计算公式 半无限体上作用一个集中力的布辛涅斯克（Boussnisq）解
δ－变形量；Q－荷载；A－荷载作用面积；E、μ－弹性模量、泊 松比；m－与荷载面积形状因素有关的系数，方形面积m=0.95 设节理面的边长为d，作用于节理面上的应力为ζ，则作用 在每一个接触面上的荷载
统计结构面 实测结构面
V 级结构面--细小的结构面
• Ⅰ级 指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳 定性，直接影响工程岩体稳定性；
• Ⅱ级 指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。 • 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。 Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件 和破坏方式，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
[整理版]浅析岩体结构面成因及分类
![[整理版]浅析岩体结构面成因及分类](https://img.taocdn.com/s3/m/272273c481eb6294dd88d0d233d4b14e85243e16.png)
浅析岩体结构面成因及分类摘要：近几年，自然灾害在我国频繁发生，岩体失稳严重威胁人类的生命财产安全。
首先，岩体失稳具有不可预测性，与滑坡不同，失稳前没有明显的变形迹象；其次，由于岩体内部结构面的复杂性，肉眼未能预测可能失稳的岩块体规模。
因此，为防治岩体对人类造成不必要的伤害，岩体结构的研究成为最重要的课题。
关键词：岩体结构面原生结构面次生结构面岩浆岩沉积岩变质岩劈理节理断层岩体是指在漫长的地质历史过程中，各种造岩矿物经成岩作用、构造作用、以及后来的天然或人工改造作用，逐渐形成了目前我们工程建设中所必须面对的各式岩体。
岩体中的结构面总体可划分为两类：一类为原生结构面，是在成岩过程中形成的；另一类为次生结构面，是在后期的构造作用及次生改造作用中形成的。
本章主要从系统工程地质学的角度，对岩体中的结构面进行宏观分析，并大致分析各类结构面的形态特征。
1原生结构面原生结构面是指在岩石成岩过程中形成的结构面。
不同成因的岩石，其内原生结构面形态、特征差异较大。
岩石按成因可划分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类，下面分别论述各类岩石中原生结构面的成因、形态、力学特性。
1.1岩浆岩中的原生结构面岩浆岩是由岩浆冷凝固结而形成的岩石。
存在流线与流面构造。
流线构造是指在成岩过程中，岩浆中的柱状矿物、长形俘虏体、析离体等的长轴方向呈定向排列；流线的延长方向反映了岩浆的流动方向。
流面构造是指岩浆岩中的片状矿物、扁平俘虏体、析离体等呈平行排列；流面一般平行于岩体的接触面。
流线、流面的形成，是由于岩浆流动时不同部位速度有差异所导致的。
岩浆岩中的流面类似于沉积岩中的层理，是岩浆岩中主要的原生结构面。
岩浆岩内也存在原生节理。
原生节理一般产生于岩浆岩成岩的最后阶段。
依据原生节理与流面的关系，可将岩浆岩中的原生节理划分为层节理、横节理和纵节理三类。
其中层节理又称为L节理，平行于流面方向，常较平滑，可有一些岩脉或矿脉充填；横节理又称为Q节理，与流线方向垂直，常直而长，节理面粗糙，多被岩脉或矿脉充填；纵节理又称为S节理，平行于流线，一般没有岩脉或矿脉充填。
Hoek-Brown强度准则
第四章基于Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数估算4.1 岩体结构精细描述4.1.1 试验洞概况1#试验洞桩号里程为AK12+567m，主洞深度约57m，在深度约28m处向东平行于辅助洞开挖试验支洞，支洞深度约30m。
在支洞深度约18m的位置为T2y 6/T2b地层分界。
盐塘组第六段(T2y6)的主要岩性为：灰--灰黑色泥质灰岩夹深灰色大理岩，泥质灰岩呈极薄层--中厚层状，主要矿物为方解石、石英、云母、炭、泥质和少量黄铁矿，镜下具泥质微粒结构。
常见泥质条带与灰岩互层出现；所夹大理岩细晶致密，常呈厚层状出露。
2#试验洞桩号里程为AK08+850m，主洞深度约80m，在深度约25m处向东平行于辅助洞开挖试验支洞，支洞深度约30m。
在主洞末端向西开挖试验支洞，支洞深度约20m，整个试验洞和支洞位于T2b 地层中。
白山组(T2b)岩性主要为灰--灰白色致密厚层块状大理岩。
3#试验洞桩号里程为AK08+950m，主洞深度约60m，在深度约25m处向西平行于辅助洞开挖试验支洞，支洞深度约30m，作为开挖变形监测支洞，并延伸后为暗物质实验室。
在主洞末端向西开挖试验支洞，支洞深度约20m，整个试验洞和支洞位于T2b地层中。
岩性主要为厚层状大理岩，有时略带紫色或白色，细晶致密。
4#验洞桩号里程为AK04+850m，主洞深度约50m，位于T3地层中。
地层岩性主要为灰黑色板岩夹青灰色粉砂岩，层理明显，薄层状，并偶夹薄层泥灰岩。
14.1.2 结构面描述统计采用精测线法分别对1#至4#试验洞洞壁进行结构面统计描述。
通过对实测结构面进行室内统计分析后，得到结构面走向玫瑰花图，根据赤平投影原理得到结构面等密度图[65-68]，见图4.1--4.4。
1汪斌，李维树，范雷等.《锦屏二级水电站引水隧洞高地应力条件下的岩体力学参数研究阶段成果报告》，长江科学院岩基室，2010，108—109.图4.1 测线1结构面等密度图及走向玫瑰花图图4.2 测线2结构面等密度图及走向玫瑰花图图4.3 测线3结构面等密度图及走向玫瑰花图图4.4 测线4结构面等密度图及走向玫瑰花图根据结构面走向玫瑰花图与等密度图，可以得知每条测线上结构面的优势分组，各组结构面优势产状如表4.1所示，结构面几何特征如表4.2。
基坑工程监测项目
基坑工程监测项目4 监测项目4．1 一般规定4．1．1 监测项目应与基坑工程设计、施工方案相匹配；应针对监测对象的关键部位进行重点观测；各监测项目的选择应利于形成互为补充、验证的监测体系。
4．1．2 基坑工程现场监测应采用仪器监测与现场巡视检查相结合的方法。
4．2 仪器监测4．2．1 土质基坑工程仪器监测项目应根据表4．2．1进行选择。
4．2．2 岩体基坑工程仪器监测项目应根据表4．2．2进行选择。
4．2．3 土岩组合基坑工程应根据基坑设计安全等级、岩体质量、土岩分布、土岩结合面及地下水状况、支护形式、周边环境变形控制要求，按照本标准第4．2．1条、第4．2．2条选择监测项目，围护桩嵌岩处岩体的水平向位移宜进行监测。
4．2．4 岩体基坑、土岩组合基坑采用爆破开挖时，应对爆破振动影响范围内的建（构）筑物、桥梁、道路、管线等保护对象进行质点振动速度或加速度监测。
4．2．5 湿陷性黄土和膨胀土基坑，当坑壁土体浸水可能性较大时，宜对土体含水量进行监测。
4．2．6 当基坑周边有地铁、隧道或其他对位移有特殊要求的建筑及设施时，监测项目应与有关管理部门或单位协商确定。
4．3 巡视检查4．3．1 基坑工程施工和使用期内，每天均应由专人进行巡视检查。
4．3．2 基坑工程巡视检查宜包括以下内容：1 支护结构：1)支护结构成型质量；2)冠梁、支撑、围檩或腰梁是否有裂缝；3)冠梁、围檩或腰梁的连续性，有无过大变形；4)围檩或腰梁与围护桩的密贴性，围檩与支撑的防坠落措施；5)锚杆垫板有无松动、变形；6)立柱有无倾斜、沉陷或隆起；7)止水帷幕有无开裂、渗漏水；8)基坑有无涌土、流砂、管涌；9)面层有无开裂、脱落。
2 施工状况：1)开挖后暴露的岩土体情况与岩土勘察报告有无差异；2)开挖分段长度、分层厚度及支撑（锚杆）设置是否与设计要求一致；3)基坑侧壁开挖暴露面是否及时封闭；4)支撑、锚杆是否施工及时；5)边坡、侧壁及周边地表的截水、排水措施是否到位，坑边或坑底有无积水；6)基坑降水、回灌设施运转是否正常；7)基坑周边地面有无超载。
岩体力学岩体力学性质
变差，变形增大，变形模量减小。
当RQD :100~65时, Em / E随RQD值降低 而迅速降低
当RQD < 65时, Em / E随RQD值降低 变化不大
3. 结构面张开度和充填特征的影响 岩体 Em / E 与 RQD 关系
影响明显：张开度大，且无充填或充填薄时，岩体变 形较大，变形模量小；张开度小，岩体变形较小，变 形模量较大。
4.复合型
曲线呈阶梯或S型 所代表的岩体：结构面发育不均匀，或 岩性不均匀的岩体。
（二）剪切变形曲线
按剪应力-剪切变形曲线的形状和残余强 度与峰值强度的比值,岩体剪切变形曲线 分为3类：
1. 峰值前变形曲线的平均斜率小,峰值强 度较小,破坏位移大,可达2～10cm;峰值后, 应力降不太明显，随位移增大强度损失很 小或不变,τr /τp 1.0 ~ 0.6 岩体剪切试验情况：沿软弱结构面剪切
• 结构面的影响
τ
① 沿结构面剪切(重剪破坏)时，岩体剪 切强度最低，等于结构面的抗剪强度。
岩块
② 横切结构面剪切(剪断破坏)时，岩体
岩体
剪切强度最高。
结构面
③ 沿复合剪切面剪切(复合破坏)时，其
强度介于以上两者之间。
0
σ
岩体剪切强度包络线示意图
说明：岩体的剪切强度是具有上限和下限，其强度包络线
也是有上限和下限的曲线族。上限是岩体的剪断强度,下 限是结构面的抗剪强度。
体变形不同，即结构面导致
岩体变形的各向异性。结构
面组数少时明显，结构面组 数多时不明显。
潜在的平面破坏 倾倒破坏 结构面产状对边坡变形的影响
层状岩体结构面产状对隧道围岩变形的影响
平行结构面方向的变形模量>垂直结构面方向的变形模量
海域岛礁岩体质量分级指南
Guide on Rock mass Quality Classification System of Sea Reefs
（报批稿）
浙江省舟山连岛工程建设指挥部 西南交通大学 2010 年 10 月
前言
前
言
本指南针对海域岛礁桥梁地基而制定，旨在建立适合海域岛礁大跨度、高塔 柱桥梁地基以及悬索桥隧道锚碇基础类型、 埋深等关键技术问题的岩体质量分级 方法，使桥基及隧道锚碇边坡勘察、设计及施工工作规范化，做到安全适用、技 术先进、经济合理、确保质量。 目前还没有专门适用于海域岛礁的岩体质量分级标准，本《指南》是应交通 运输部组织的国家科技支撑计划课题“跨海特大跨径钢箱粱悬索桥结构特性及技 术标准研究”(2008BAG07B01)的要求而编制的。在本指南的制定过程中，借鉴了 《工程岩体分级标准》 （ GB50218-94 ） 、 《水利水电工程岩石试验规程》 （SL264-2001） ，同时对比分析了国内外各种常用岩体质量分级方法，并以国家 科技支撑计划课题 “跨海特大跨径钢箱梁悬索桥结构特性及技术标准研究 ”之子 课题 5“海域岛礁桥梁地基岩体质量分级体系研究”的研究成果为编制依据。 本指南主要内容包括：术语、符号、海域岛礁岩体质量分级因素、海域岛礁 岩体质量分级体系、 海域岛礁岩体力学性质试验及参数取值、海域岛礁岩体适宜 性评价及附录，适用于海域岛礁桥基、隧道锚碇等工程的岩体质量分级，为基础 埋深确定、工程边坡稳定等提供基础地质依据。 本指南在执行过程中， 如发现需要修改或补充之处，请将意见及有关资料寄 交西南交通大学（地址：成都市二环路北一段111号，邮编：610031，电子邮箱： huxiewen@），以便进一步修改和完善。 本指南由浙江省交通运输厅提出并归口。 本指南由西南交通大学、浙江省舟山连岛工程建设指挥部起草。 本指南主要起草人：胡卸文、张耀、吕小平、朱海勇。
4-岩土的工程性质
透水性:
岩石允许水透过的性能。用渗透系数衡量。
软化性:
岩石浸水后强度降低的性能。用软化系数衡量。 软化系数=岩石饱水状态的抗压强度/岩石干燥状态 的抗压强度
通常认为，岩石软化系数> 0.75，软化性弱，抗水、 抗风化和抗冻性能强；软化系数 <0.75 ，工程地质 性质较差。
抗冻性
岩石抵抗冻融破坏的性能。用强度损失率和重量 损失率表示岩石的抗冻性能。
胶结物的成分： 硅 质 胶 结 （ 170MPa ） > 钙 质 > 铁 质 〉 泥 质 胶 结 （80MPa） 。
胶结形式：
基底胶结：强度和稳定性完全取决于胶结物。
孔隙胶结：强度与碎屑和胶结物的成分都有关。 接触胶结：一般孔隙度大、容重小、吸水率高、易透 水，强度低。
构造： 构造反映矿物分布的不均匀性，如变质岩的 片理构造，使岩石的物理力学性质在局部发生 很大变化。岩石受力破坏和岩石遭受风化，首 先都是从岩石的这些缺陷中开始发生的。
强度损失率:饱和岩石在一定负温度(一般为-25°C) 条件下，冻融一定次数 (一般为10～25次，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。
重量损失率:在上述条件下，冻融前后干试样重量 之差与冻融前干试样重量的比值，以百分数表示。
力学性质
岩石、土在各种静力、动力作用下所表现的性质。 岩石、土在应力作用下，首先发生变形，然后破坏。 力学性质包括变形和强度两方面。
岩浆岩 侵入岩：
岩浆在地下缓慢冷凝结晶生成的，矿物结晶良好， 颗粒之间连接牢固，多呈块状构造。
因此，侵入岩孔隙度低、抗水性强、力学强度及 弹性模量高，具有较好的工程性质。 从矿物上看多石英、长石、角闪石及辉石的含量 越多，岩石强度越高，云母含量增加使岩石强度降低。 从结构上看，晶粒均匀细小的岩石强度高，粗粒 结构及斑状结构岩石强度相对较低。
岩体力学第四章岩体的基本力学性质
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(2) 间距
结构面的间距是指同组相邻结构面的垂直距离 。 通常采用同组结构面的平均间距。间距的大小直接 反映了该组结构面的发育程度，也就是反映了岩体 的完整程度。
(3) 延展性
在一个岩休的露头上，所见到的结构面迹线的长 度。该参数反映了该组结构面的规模大小。
•
(4) 粗糙度和起伏度
相对于结构面平均平面的表面不平整度，通常用 结构面的粗糙度和起伏度表示。这是增加结构面抗 剪强度的一个几何参数。
1．绝对分类——结构面延展长度
细小结构面 延长 ≤1m 中等结构面 延长 1～10m 巨大结构面 延长 ≥10m
2．相对分类——相对工程而言的分类见表4-1。
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(3) 按地质力学观点分类
a 破坏面
大面积破坏
缓慢地质作用
b 破坏带
小面积密集破坏 快速地质作用
c 两者之间 过渡类型
•
•单节 理
•节理 组
•
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•上述Xe，仅是某一平面上节理面所占面积的比 率。有时为了研究岩体空间内部某组节理的切割 程度Xr，可由裂隙度K与平面切割度Xe建立如下 关系式：
•式中：
－岩体体积内部被某组节理切割
的程度，单位m2/m3.
•
岩体破碎程度分类（表4-3）
•
2.2 结构面的定量描述
(1) 产状 产状是指结构面在空间的分相状态。它是由
d= L/ n=1/K
•
•实例： K=4/10=0.4/m •d=1/K=2.5m
•10 m
•
当取样线垂直节理的走向时，则d为节理 走向的垂直间距。
•按垂直间距分类
d>180cm d=30~180 d<30 d<6.5
岩体力学思考题
6.岩体力学思考题(含答案)-(3)(共15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--岩体力学思考题---辅导讲解15个知识点一.判断题 (2x10=20分)1、影响岩石蠕变的主要因素有岩性.应力.温度和湿度等。
（）。
(一)蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。
岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。
影响岩石蠕变的因素很多:岩性,荷载,围压,湿度,温度等都对岩石蠕变有影响。
岩石蠕变特性大量试验表明：岩石变形＝瞬弹变形+蠕变（与时间有关）1.岩性－针对不同岩石，弹性变形与蠕变对比存在差异2.应力水平影响蠕变量大小，蠕变速率3.蠕变试验得到典型蠕变曲线分为三段：①AB－初期蠕变，蠕变速率ε递减卸载（σ）＝瞬弹PQ+粘弹QR（全部恢复）②BC－恒速蠕变，恒定，（单位时间增加ε相同）＝瞬弹 +粘弹UV+不可恢复uv随时间延续变形破坏③CD－加速蠕变－不断增大变形破坏2、在岩石真三轴试验过程中，中间主应力与最小主应力二者相等（）。
(二)实验室测定岩石力学性质时,先取岩芯,按标准Φ5x10cm圆柱或5x5x10cm棱柱体，置于高压釜内水平方向加围压，竖向加载。
于是有两种三轴压缩试验:σ1常規三轴压缩实验，实验时σ1≠σ2=σ3 σ2真三轴压缩实验，实验时σ1>σ2>σ3 σ3 σ13 、岩块的变形模量和泊松比受岩石矿物组成.结构构造.风化程度.空隙性.含水率.微结构面及其与荷载方向的关系等多种因素的影响。
（）。
(三)岩石变形——指多种地质力学环境因素（如河谷下切、地应力释放、工程开挖等）和工程荷载（如水库蓄水、隧洞充水的水荷载）共同作用岩石形状与大小发生变化。
主要变形指标是变形模量和泊松比,由于岩石是非连续,非均勻，各向异性的弹塑性体,变形指标不是常量,因矿物组分.结构与构造.围压,孔隙度.含水量,产地等不同，变形模量和泊松比也各有差异。
4.1.岩体结构面的几何特征
第四章 岩体的基本力学性质岩体是由岩块和结构面组合的天然地质体，其变形与强度不仅取决于它的受力状态，而且取决于岩体本身特征及赋存环境。
影响岩体基本力学性质的主要因素可概括为：（1）组成岩体的岩石材料性质；（2）组成岩体的结构面力学性质；（3）岩体中结构面的发育组合状态；（4）赋存环境，包括地下水、气和地应力的作用等等。
正是由于这些复杂因素的影响，使得岩体的力学性质与岩块有显著的差别，造成岩体变形增加，强度降低，显示出非均质、非连续、各向异性和非弹性等非线性性质。
本章首先讨论主要影响因素的特征，进而讨论岩体的变形性质和强度性质。
4.1.结构面的几何特征结构面对岩体力学性质的影响因素主要表现在结构面自身的力学性质和及其几何特征两方面。
其中几何特征通常包括：结构面的空间方位、连续性、密度、张开度、形态等；进一步研究还包括这些表述结构面几何特征指标的分布概率和结构面的空间组合关系对岩体力学性质或岩体工程稳定性的影响。
本节仅含前者。
4.1.1.结构面的空间方位结构面的空间方位，地质学中称为结构的产状，由走向、倾向和倾角表示。
其中：走向是指结构面与水平面相交的交线方向；倾向是与走向成垂直的方向，它是结构面上倾斜线最陡的方向；倾角度是指水平面与结构面之间所夹的最大角度。
可见结构面走向和倾向可以互相转换，所以，结构面产状有时又用倾向和倾角来表示。
为了便于结构面的数学表达，建立如图4.1(a)所示的坐标系，结构面就视为该坐标系中的一个空间平面。
并约定：向上为z 轴正向，向东为x 轴正向，向北为y 轴正向；结构面产状由倾向角β和倾角α确定。
由图4.1（a ）的几何关系可见，结构面的倾向角则为空间平面倾向与y 轴(正北向)的夹角；结构面倾角则为空间平面外法线与z 轴的夹角，如图4.1(b)所示，图中，ˆn表示结构面（空间平面）外法线。
设为单位矢量ˆn，则ˆn 在坐标轴,,x y z 上的分量分别为：sin sin αβ，sin cos αβ，cos α。
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一. 结构面的基本参数
¾ 起伏度 较大一级的起伏程度，如波 浪、锯齿、台阶等。
¾ 粗糙度 较小一级的凹凸不平的程度。 5. 面壁强度
结构面表面的抗压强度， 反映结构面表面的风化特征。
节理面的起伏度与粗糙度
1
一. 结构面的基本参数
第四章 岩体的基本力学性能
绿片岩
大理岩
结构面直剪试验
变质前的原岩可能为钙质白云质泥灰岩
第一节 岩体结构面的分析
一. 结构面的基本参数 1. 产状
表示结构面空间位置的参数，走向、倾 向和倾角。 2. 间距 同组结构面之间的距离，通常用平均值 表示。
一. 结构面的基本参数
3. 延展性 结构面在岩石露头上的延伸长度。
两组节理的裂隙度计算
三岩体破碎程度分类
按K的大小，可将节理分成：
疏节理
0~1
密节理
1~10
非常密节理 10~100
压碎或糜棱化带 100~1000
三. 岩体破碎程度分类
2. 切割度Xe
假设有一平直断面，与
岩体中的节理面重合，且完
全横贯所考虑的岩体。该平
直断面面积为A，第i个节理 面的面积为ai，则切割度
二. 结构面的分类
3. 按力学观点分类 (1)破坏面：缓慢的地质作用下形成 (2)破坏带：快速的地质作用下形成 (3)过渡类型：具有破坏面与破坏带的力 学特点
二. 结构面的分类
按 破力 坏学 带观 分点 类的
破 坏 面 和
P.65图4-2
2
三 . 岩体破碎程度分类
1. 裂隙度K
沿着取样线方向，单位长度上节理的数量。
0岩
0.2
似均
体
0.4 质性
0.6 弱节理化
0.8
完全节理化 1.0
Xe
强度
节理化
降
强节理化
低
完全节理化
四. 结构面的调查技术及其分布规律
1.结构面现场调查 1)取样线法（详细线
法） 2)平面调查法 (1)常规调查法
四. 结构面的调查技术及其分布规律
(2)调查窗法 主要测量在规定的范围内结构面的长度、 半迹线长度、产状等。
二. 结构面的分类
(2)构造结构面 断裂面 破碎带
(3)次生结构面 风化裂隙 泥化夹层
二. 结构面的分类
2. 按延展性分类 绝对分类：结构面的规模大小分类 细小结构面 延展长度<1m 中等结构面 延展长度1~10m 巨大结构面 延展长度>10m 相对分类：相对工程结构类型和大小 细小 中等 大型 (P.64表4-1)
三 . 岩体破碎程度分类
3. 岩体破碎程度分类
按K和Xe，将岩体破碎程度分成5种： 似均质性 弱节理化 节理化 强节理化 完全节理化
3
三. 岩体破碎程度分类
节理化程度
节理岩体
压碎或
疏节理
密节理
非常密 糜棱岩 集节理 体
0
1
10
100 1000 ( ) K m−1
完整的 弱节理化 节理化 强节理化
K=n l
n －沿l长度内节理的数量
l
沿着取样线,节理的平均间距
d= 1 =l Kn
三 . 岩体破碎程度分类
当岩体上有几组节理时， 取样线上裂隙度K为各组 节理的裂隙度之和
K = Ka + Kb + ⋅⋅⋅+ Kn
= cosξa + cosξb + ⋅⋅⋅ + cosξn
da
db
dn
dn－第n组节理垂直间距
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第四章 岩体的基本力学性能
第一节 岩体结构面的分析 第二节 结构面的变形特性 第三节 结构面的力学效应 第四节 碎块岩体的破坏 第五节 岩体的应力—应变分析 第六节 岩体力学性能的现场测试
6. 充填物及张开度 结构面两个相对面之间的分开宽度以及 充填物质的性质。
7. 水的作用 包括地下水的流量、水压力、渗透特性。
8. 岩块的尺寸及结构面的组数 反映结构面发育程度的参数。
二. 结构面的分类
1. 按成因分类 (1)原生结构面 沉积结构面：层面、 层理、夹层等 火成结构面：原生节 理、流纹面 变质结构面：片理
调查数据的修正 方向性修正 连续性修正
四. 结构面的调查技术及其分布规律
2. 结构面分布规律 1)分析方法简介 (1)节理玫瑰花图(走向、倾向、倾角） (2)史密斯特等密图（最具代表性的结构
面） (3)概率统计分析（方向性、连续性、张
开度、充填物、粗糙度、搭接状态）
4
n
∑ ai
Xe
=
i =1
A
结构面的二向分布
三 . 岩体破碎程度分类
当Xe=1时，表明沿该断面岩体完全被节理切 割；当Xe=0时，表明沿该断面岩体是完整连续
的。
根据Xe的大小，可把岩体分为
完整的
0.1~0.2
弱节理化 0.2~0.4
中等节理化 0.4~0.6
强节理化 0.6~0.8
完全节理化 0.8~1.0