岩体的工程地质性质及其分类
坝基岩体工程地质分类
类别
A坚硬岩（Rb＞60MPa）
B中硬岩（Rb=60～30MPa）
C软质岩（Rb=＜30MPa）
岩体特征
岩体工程性质评价
岩体特征
岩体工程性质评价
岩体特征
岩体工程性质评价
Ⅰ
ⅠA：岩体呈整体状或块状、巨厚层状、厚层状结构，结构面不发育～轻度发育，延展性差，多闭合，具各向力学特征
Ⅳ2A：岩体呈碎裂结构，结构面很发育，且多张开，夹碎屑和泥，岩块间嵌合力差
岩体较破碎，抗滑、抗变形性能差，不宜作高混凝土坝地基。当局部存在该类岩体，需作专门性处理
Ⅳ2B：岩体呈薄层状或碎裂状，结构面发育～很发育，多张开，岩块间嵌合力差
同Ⅳ2A：
Ⅴ
ⅤA：岩体呈散体状结构，由岩块夹泥或泥包岩块组成，具松散连续介质特征
岩体完整性差，强度仍较高，抗滑、抗变形性能受结构面和岩块间嵌合能力以及结构面抗剪强度特性控制，对结构面应做专门性处理
Ⅲ2B：岩体呈次块或中厚层状结构，结构面中等发育，多闭合，岩块间嵌合力较好，贯穿性结构面不多见
岩体较完整，局部完整性差，抗滑、抗变形性能在一定程度上受结构面和岩石强度控制
Ⅳ
Ⅳ1A：岩体呈互层状或薄层状结构，结构面较发育～发育，明显存在不利于坝基及坝肩稳定的软弱结构面、楔体或棱体
Ⅲ1B：岩体结构特征同ⅡA
岩体较完整，有一定强度，抗滑、抗变形性能受结构面和岩石强度控制
ⅢC：岩石强度大于15 MPa，岩体呈整体状或巨厚层状结构，结构面不发育～中等发育，岩体具各向同性力学特性
岩体完整，抗滑、抗变形性能受岩石强度控制
Ⅲ2A：岩体呈互层状或镶嵌碎裂结构，结构面发育，但贯穿性结构面不多见，结构面延展差，多闭合，岩块间嵌合力较好
岩体的工程地质性质
岩体是在漫长的地质历史中形成与演变过来 的地质体，它被许许多多不同方向、不同规模的 断层面、节理面、裂隙面、层面、不整合面、接 触面等各种地质界面切割为形状不一、大小不等 的各种各样的块体。所以，岩体是指一定工程范 围内，一种或多种岩石中的各种结构面、结构体 的总体。因此，岩体不能以单块岩石为代表，单 块岩石强度较高，但被结构面切割破碎时，其构 成的岩体的强度却较小。所以岩体中结构面的发 育程度，性质及连通程度等，对岩体的工程地质 性质都有很大的影响。
岩体内结构面连通性
结构面的张开度和填充情况
结构面的张开度是指结构面的两壁隔开的距离。 以张开度的大小区分，主要分为：闭合的，微张开 的，张开的，宽张的。 闭合的结构面的力学性质取决于结构面两壁的 岩石性质和结构面粗糙程度。微张的结构面的剪切 强度比张开的结构面大。张开的和宽张的结构面， 其抗剪强度取决于填充物的成分和厚度。填充物为 黏土时比为砂质时强度低；为砂质时比砾质低。
块状结构岩体
层状结构岩体
碎裂结构岩体
散体结构岩体
谢~谢！
结构面的密度
它反映了节理的发育程度和岩体的完整性， 通常以线密度（条/m）或结构面的间距来表示. 节理发育程度分级
分级 节理间距（m） 节理发育程度 岩体完整性 Ⅰ ＞2 不发育 Ⅱ 0.5～2 较发育 Ⅲ 0.1～0.5 发育 Ⅳ ＜0.1 极发育
完整
块状
碎裂
破碎
结构面的连通性（贯通性、延展性） 在一定空间范围内的岩体中，结构面的走向、 倾向方向的连通程度。如图所示：
2.结构体类型 结构体是指岩体中被各类各级结构面切 割并包围的岩石块体及岩石集合体。根据其 外形特征结构体分为柱状、块状、板状、楔 形、菱形和锥形等六种基本形态。
岩土体工程地质划分
一、岩体工程地质类型及特征依据岩石成因，研究区岩体可划分为岩浆岩、沉积岩二大工程地质类型。
1．岩浆岩区内岩浆岩仅发育有侵入岩，包括变质侵入岩。
变质侵入岩也可划为变质岩类副变质岩，由于研究区内变质岩类型单一，面积小，只在侵入岩类中加以叙述其特征。
依据侵入岩工程地质结构特征、岩性组合、岩石强度，分为坚硬块状闪长玢岩、正长斑岩、花岗岩、闪长岩岩性综合体和坚硬—较坚硬片状闪长岩类岩性综合体。
（1）坚硬块状闪长玢岩、正长斑岩、花岗岩、闪长岩岩性综合体：岩性组合为元古代二长花岗岩、正长花岗岩、黑云花岗闪长岩及中生代燕山期石英正长斑岩、角闪闪长玢岩岩脉。
岩石坚硬性脆，工程地质结构类型为块状结构。
岩石饱和单轴抗压强度大于60Mpa，抗风化能力强。
在裸露区风化残积土厚0—1m，隐伏区残积土厚1—3m，标贯击数14—30击，地基承载力标准值240—280kpa；全风化带厚0—2m，标贯击数40.9击，地基承载力标准值350—500kpa；强风化带厚0—4m，标贯击数60.2击，地基承载力标准值500—2000kpa。
该岩性综合体具低压缩性，是良好的天然地基。
（2）坚硬—较坚硬片状闪长岩类岩性综合体：为晚太古代阜平期片麻状中粒黑云角闪英云闪长岩。
是经过区域变质作用的片状、片麻状变质侵入岩。
片理产状45°—65°。
岩石饱和单轴抗压强度30—60Mpa，属坚硬—较坚硬；工程地质结构类型为片状结构。
岩体全风化带厚0—5m，标贯击数35击。
地基承载力标准值300—400kpa；强风化带厚5—10m，标贯击数54击，地基承载力标准值400—1500kpa。
岩体塑性变形较大，具中低压缩性，边坡稳定性差，易引起风化、流失、边坡失稳等工程地质问题。
2．沉积岩沉积岩可划分为碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碎屑岩、碎屑岩夹碳酸盐岩四种工程地质岩组。
（1）碳酸盐岩岩组依据岩组工程地质结构特征，岩性组合，岩石强度分为坚硬中厚层状碳酸盐岩岩性综合体；坚硬—较坚硬中厚层状碳酸盐岩岩性综合体；坚硬中薄层状碳酸盐岩岩性综合体；坚硬—较坚硬薄层状碳酸盐岩岩性综合体。
岩土体工程地质分类或岩组的命名
岩土体工程地质分类或岩组的命名
岩体主要考虑岩石类型、岩体结构和岩石强度等因素划分。
命名方法：
1)岩体通式：
岩石强度+岩体结构+岩石名称
如：坚硬厚层状石英岩岩性组（或岩组）；
坚硬中厚层状砂岩夹软弱泥岩岩组；
较软碎裂状花岗岩强风化岩组；
较坚硬～软弱薄层状页岩泥岩岩组。
2)碳酸岩岩体：
岩石强度+岩体结构+岩溶化程度+岩石名称
如：较硬中厚层状强岩溶化石灰岩组；
较硬厚层状中等岩溶化白云岩组。
3)土体命名：
土性+结构+土型
如：粘性土单层土体；
砂卵石、中细砂双层土体；
粘土、淤泥、细砂多层土体。
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。
工程地质学考点
工程地质学考点（第三篇）一.简答：1. 裂隙的工程地质评价。
岩体中的裂隙，在工程上除了有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利影响。
岩体中存在裂隙，破坏的岩体的整体性，促进了岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。
所以，当裂隙有可能成为影响工程设计的重要因素时，应当对裂隙进行深入的调查研究，详细论证裂隙对岩体工程建筑条件的影响，采取相应措施，以保证建筑物的稳定和正常使用。
2. 断层的野外识别。
当岩层发生断裂并形成断层后，不仅会改变原有地层的分布规律，还常在断层面及其相关部分形成各种伴生结构，并形成与断层构造有关的地貌现象。
在野外可以根据这些标志来识别断层。
⑴地貌特征：当断层（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形；断层破裂带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形。
此外，如山脊错断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，很可能都是断裂错动在地貌上的反映。
在这些地方应特别注意观察，分析有无断层存在。
⑵地层特征：岩层发生重复货缺失，岩脉被错断，或者岩层沿走向突然发生中断，与不同方面的特征，则进一步说明断层存在的可能性很大。
⑶断层的伴生构造现象：断层的伴生构造是断层在发生、发展过程中遗留下来的形迹。
常见的有岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层痕等。
此外，如泉水、温泉成线状出露的地方，也要注意观察，是否有断层存在。
3.毛细水对土的工程地质及建筑工程的影响。
①在非饱和土中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面和土粒接触处的表面引力反作用于土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土因而具有微弱的内聚力。
它使土粒间的有效应力增高而增加土的强度。
但当土体浸水饱和或失水干燥时，土粒间的弯液面消失，这种由毛细压力造成的粒间有效应力即行消失，故为安全计以从最不利的可能条件考虑，工程设计上一般不计入；反而必须考虑毛细水上升使土层含水量增大，从而降低土的强度和增大图的压缩性等的不利影响。
1.5岩石的工程地质性质
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
岩体工程地质性质
散介质的岩体结构，一般是工程清
挖的对象。
三、岩体的工程地质质量分类
作为工程建筑的地基、围岩或是材料的岩体，因为
其岩石质量不同，岩体结构类型不同，岩体结构面类型也
有差异，再加上水的参与，风化作用的影响等等，使岩体
质量的评定因素十分复杂。但为了满足工程建设的实际需
要必须对岩体的工程地质质量进行分类。
1．岩石质量指标（R、Q、D—Rock, quality designation）分类
一、岩体结构面类型
指切割岩石的所有地质界面，如岩层面、断层面、节理面等。 依据结构面成因将其分为三种类型。 1．原生结构面：与岩石同时形成，如层面、片理，收缩裂隙。
2．次生结构面：岩石形成后叠加形成的，节理面，断层面等。
3．软弱结构面：是一类特殊的结构面，特指岩体中具有一定
厚度的结构面。它可以是原生的，也可以是次生的，工程地质 勘察中应予以特别重视。如砂岩中的泥岩夹层，花岗岩中的裂 隙风化带等。
弹塑性变形 --褶皱
弹脆性变形 --断层
（1）微裂隙压密阶段：岩石中微裂隙 在荷重下压密，此阶段δ 变化小而ε 变 化大 （2）弹性变形阶段：裂隙进一步密合， 不产生新裂隙，δ 、ε 近乎同步增加（曲 线外切线近45°），最高点称弹性极限抗
δ
屈服点
ε
压强度，亦称屈服点。
（3）裂隙发展和破坏阶段：新裂隙产生并发展，δ 增加不 多，而ε 快速增加，直至最高点，岩石发生整体破坏，此点的 δ 值称单轴极限抗压强度。 （4）峰值后阶段：岩石大变形，δ 下降至稳定。
（1）整体结构：即完整岩体，强度高、力学性质稳定。 （2）块状结构：整体强度高、
块度均匀，与完整岩体相近。 （3）镶嵌结构：块度具有显著两分性，但整体强度仍较高。
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。
4岩体的工程地质性质
天然密度 干密度ρd 含水量w（％） 重度γ（kN/m3） ：单位体积岩石受到的重力，与密度ρ的关 系为
4.2.1岩石的主要物理性质
2)
相对密度（比重）Gs 干试样质量m（g）与4℃时同体积纯水质量（岩石固体体积与 水的密度之积）的比值
4.2.1岩石的主要水理性质
3)
孔隙度（孔隙率）n 试样中孔隙（包括微裂隙）的体积Vv（cm3）与试样总体积V （cm3）的百分比 V n v V 孔隙比e
岩体完整程度与岩体结构类型的定性划分(《工程岩体分级标准》）
岩体完 结构面发育程度 主要结构面的结合 主要结构面类 岩体结构类型 型 整程度 组数 平均间距/m 程度 完整 1～2 >1.0 结合好或结合一般 节理、裂隙、 整体状或巨厚 层面 层状结构 较完整 1～2 >1.0 结合差 节理、裂隙、 块状或厚层状 层面 结构 结合好或结合一般 块状结构 2～3 1.0～0.4 节理、裂隙、裂隙块状或中 较破碎 2～3 1.0～0.4 结合差 层面、小断层 厚层状结构 结合好 镶嵌碎裂结构 ≥3 0.4～0.2 结合一般 中、薄层状结 构 破碎 ≥3 结合差 各种类型结构 裂隙块状结构 0.4～0.2 结合一般或结合差 面 碎裂状结构 ≤0.2 极破碎 无序 结合很差 散体结构
外动力成因型结构面（表生结构面）：如卸荷裂隙（长江链子
崖危岩体）、泥化夹层及表生夹泥。
结构面的特征
1978年ISRM实验室和野外试验标准委员会制定的《岩体不连 续面定量描述的建议方法》
方位：结构面的产状（走向、倾向、倾角）
间距：反映岩体完整程度和块体大小 延续性：反映结构面的连通率 粗糙度：反映结构面的起伏状况 结构面侧壁强度：反映结构面受风化影响的程度 张开度：又称隙宽，即裂隙的宽度 充填物：不同物质充填对力学特性有显著影响 渗流：反映地下水的活动状况 节理组数：反映岩体被切割的状况 块体大小：可用块度和体积节理数反映
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。
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
岩体的工程地质分类
岩体的工程地质分类为了评价岩体质量，了解硐室及巷道围岩的稳定性，合理选择开挖方案，设计合理的支衬方案，必须正确对岩体进行分类。
大量试验表明，岩体的纵波速度与抗压强度（Re）成近于正比关系（图3.2.1）。
因此，强度高——声速较高。
另外，岩石成因类型、结构面特征，风化程度等地质因素直接影响岩体的力学性质，而岩体的力学性质又与声波在岩体中的传播规律有着密切的关系。
岩体进行工程地质分类的声学参数：纵波速度Ｖρ，杨式弹性模量E ，完整性参数Ｋŵ、裂隙参数Ｌś、风化系数β、衰减系数α。
1、纵波速度岩体新鲜、完整、坚硬致密————波速高岩体破碎、结构面多、风化严重————波速低2、完整性系数和裂隙系数完整性系数w K2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=石体p p wV V K裂隙系数s L222石体石p p p s V V V L -=Vp石：无裂隙完整岩石的纵波速度；Vp体：有裂隙岩体的纵波速度。
表4.2.1所示，可将岩体分为五个等级3、风化系数根据岩体波速随岩体风化而减小的特点：新风新p p p V V V -=β新p V ：新鲜岩体的纵波速度 风p V ：风化岩体的纵波速度根据β，可将岩体分为四级4、衰减系数衰减系数可反映岩体节理裂隙的发育程度。
im A A x ln1∆=αm A ：其中最大振幅值i A ：固定增益时，参与比较的各测试段的实测振幅值△x ：为发射换能器至接收换能器的距离即测试长度当mA =iA ，α=0表明该段岩体在参与比较的各测试段中质量最好,越小,α就越大,表明该段岩体质量越差。
因此,衰减系数不仅可用作岩体分类的指标,而且还用于圈定工程爆破引起的围岩破裂影响范围等方面。
工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-2-岩体分类
岩体工程分级的目的是对作为工程建筑物地基或围岩 的岩体，从工程的实际要求出发，对它们进行分级；并根 据其特性，进行试验，得出相应的设计计算指标或参数， 以便使工程建设达到经济、合理、安全的目的。
通用分级 岩体工程分级
专用分级 通用分级:是供各个学科领域、各国民经济部门笼统使 用的分级，是一种较少针对性的、原则性的、大致分级； 专用分级:针对某一学科领域，某一具体工程，或某一 工程的具体部位岩体特殊要求，或专为某种工程目的服务 而专门编制的分级。与通用分级相比，专用分级所涉及的 面要窄一些，考虑的影响因素要少一些，但更深入和细致。
1、分类的目的 （1）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编 制定额提供必要的基本依据。 （2）便于施工方法的总结,交流,推广。 （3）为便于行业内技术改革和管理。 2、分类原则 （1）有明确的类级和适用对象。 （2）有定量的指标。 （3）类级一般分五级为宜。 （4）分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。 （5）根据适用对象，选择考虑因素。
岩体质量的定性特征
岩体基本质量指标（BQ）
Ⅰ
坚硬岩，岩体完整
Ⅱ
坚硬岩，岩体较完整
较坚硬岩，岩体完整
＞550 550～451
Ⅲ
坚硬岩，岩体较破碎 较坚硬或软硬岩互层，岩体较完整
较软岩，岩体完整
450～351
坚硬岩，岩体破碎
较坚硬岩，岩体较破碎－破碎
Ⅳ
较软岩或软硬岩互层，且以软岩为
主，岩体较完整－较破碎
[BQ]＝BQ－100(K1+K2+K3) K1,K2,K3值，可分别按表5-19、5-20、5-21确定。无 表中所列情况时，修正系数取零。 [BQ]出现负值时，应按特殊问题处理。在上述岩体质 量定量评价的基础上，可据下式确定岩体基本质量指标 (ＢＱ)：
第六章 岩体的工程地质性质及其分类
由以上试验结果可知：
（1）岩体的变形模量比岩块的小，而且受结构面发育 程度及风化程度等因素影响十分明显。
（2）不同地质条件下的同一类型的岩体，其变形模量 相差较大。
（3）试验方法不同、压力大小不同，得到的岩体变形 模量不同。 岩体与岩块比：弹性摸量E小，峰值强度低，残余强度低， 各向异性显著，相同荷载下的变形大。
岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和。结构变形通 常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和滑动等变 形。
岩体变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形 在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。 一、岩体变形试验及其变形参数确定
岩体的变形试验包括静力法和动力法两大类：
1. 基本方法 （1）静力法
β
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的 极限强度与结构面倾角β间的关系为：
由上式可知：当围压σ3不变时，岩体强度(σ1－σ3) 随结构面倾角β变化而变化。
四 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。如下图所示，可按下式计算。
（1）抗剪断强度 ——是指在任一法向应力下，岩体沿新鲜岩石剪 切破坏时能抵抗的最大剪应力。 （2）抗剪强度 ——是指在任一法向应力下，岩体沿已有破裂面 剪切破坏时的最大应力。 （3）抗切强度 ——是指剪切面上的法向应力为零时的抗剪断强 度。
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) 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) 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
结构面间距分级表
3岩石的工程地质性质_204807711
化学岩的工程地质性质 石灰岩 力学强度大多较高，抗水性弱(具溶解性)，地 下水的溶蚀形成喀斯特(Karst)空洞。是地下水的集中渗 流通道，地基中的不稳定区。 白云岩 力学强度较高，具有微弱的溶蚀性。 硅质岩 强度高，抗水性好，抗风化能力强。 沉积岩中分布最广的是石灰岩，其次是泥质岩（页岩和 粘土岩）和砂岩。
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自 /
石灰岩溶蚀地貌(Malham Cove, UK)
图片来自 /
石灰岩溶洞
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌 ---
3. 岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。 造岩矿物在地表风化条件下的化学稳定性 相对稳定性 很稳定的 较稳定的 1 较稳定的 2 较稳定的 3 不太稳定的 很不稳定的 造岩矿物 石英 白云母、正长石、酸性斜长石 白云石 (弱溶解性) 粘土矿物 (不易分解，但易软化) 方解石（易被溶蚀） 角闪石、辉石、黑云母、橄榄石、基性斜长 石 (易被分解)
5.岩石的风化带
风化作用使地表附近的岩石发生化学破坏和机械破碎，矿 物成份和完整性发生不同程度的改变，形成与原岩性质不 同的风化产物。 在垂直剖面上，从地表向下，岩石风化程度由深变浅，过 渡到新鲜岩石。
《岩土工程勘查规范》GB50021-2001划分出4种风化程 度的岩石：全风化、强风化、中等风化和微风化。
沉积岩的两种主要成分：石英和粘土矿物。 石英的化学稳定性最强； 粘土矿物在化学风化的条件下稳定性也较好，但是容易 受地下水的作用而软化，易发生物理风化。 沉积岩的组成成分，为地表风化产物，大部分具有较好 的抗化学风化能力。 岩浆岩，大部分为不稳定的硅酸盐矿物。在化学风化条 件下，易于被分解破坏。
4. 三大岩类的工程地质性质 (1) 岩浆岩的工程地质性质 绝大部分岩浆岩，力学强度高，透水性弱，抗水性强 （不软化，不溶解）。但同沉积岩相比抗风化能力较弱。 不同产状的岩浆岩略有差异： 深成岩浆岩： 矿物颗粒间结晶联结，力学强度高； 孔隙率小，透水性弱、抗水性强；岩体大、整体稳定性 好；良好的建筑地基和天然建筑石材。总体抗化学风化 能力较差。
第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
构造结构面——区域性活动断裂 区域性活动断裂 构造结构面
构造结构面 ——
断层
断层面
3、次生结构面（浅、表生结构面） 次生结构面（ 表生结构面）
沉积结构面：是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的， 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。 软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。 岩浆（火成）结构面：是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构 岩浆（火成）结构面： 面，包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆 包括岩浆岩体与围岩的接触面、 岩之间的接触面和原生冷凝节理等。 岩之间的接触面和原生冷凝节理等。 变质结构面：在变质过程中形成， 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，像片理、片麻理。 结构面，像片理、片麻理。
Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断 指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、 层及较发育的片理、劈理面等。 层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界 破坏岩体的完整性， 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。 及应力分布状态。 Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和 级结构面主要控制着岩体的结构、 物理力学性质，数量多且具随机性， 物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具 统计规律，需用统计方法进行研究。 统计方法进行研究 统计规律，需用统计方法进行研究。 又称微结构面。常包含在岩块内， 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。 岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在岩块内还包含有微裂隙、隐节理等V级结构面。
较大级别的结构体是由许多较小级别的结构体组成 的．并存在于更大级别的结构体之中。
结构体的规模不同，在工程岩体稳定性中所起的作用也 不同。
结构体的形状极为复杂，其基本形状有：
侧壁的起伏程度可用起伏角(i)表示
结构面的粗糙度用粗糙度系JRC(joint roughness coefficient)表示。
根据标准粗糙度剖面将结构面的粗糙度系数划分为10 级。随粗糙度的增大，结构面的摩擦角也增大。 标准粗糙度剖面见下图。
八 充填胶结特征
结构面胶结后力学性质有所增强，硅质胶结的强度最高， 泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。
均距离。
Kd与d互为倒数关系
结构面间距分级表
描述
间距（mm）
极密集的间距
<20
很密集的间距
20~60
密集的间距
60~200
中等的间距
200~600
宽的间距
600~2000
很宽的间距
2000~6000
极宽的间距
>6000
可以用线密度来估算岩体质量指标RQD(rock quality designation)
二、结构面的规模
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。
（4）厚层充填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。
九 软弱结构面
软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带(层)，与两 盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，在产状上多属缓 倾角结构面。
主要包括：原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹 层及次生夹泥层等。
泥化夹层的特性：
3、迹长：结构面与岩体露头交线的长度。
结构面连续性分级表
描述
迹长（m）
很低连续性
<1
低连续性
1~3
中等连续性
3~10
高连续性
10~20
很高连续性
>20
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) 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) 指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平
Hale Waihona Puke 三、 产状结构面产状包括：走向、倾向、倾角。
结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理 与强度，结构面展布方向与受力方向不同，岩石的破坏 方式与强度不同。
β
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的
极限强度与结构面倾角β间的关系为：
由上式可知：当围压σ3不变时，岩体强度(σ1－σ3)随 结构面倾角β变化而变化。
RQD的原始定义为：长度大于10cm的岩心长度之 和与钻孔总进尺的百分比，按下式计算。
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，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。
结构面张开度分级表
描述
结构面张开度 （mm）
分类
很紧密 紧密 部分张开
Ⅳ级 指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、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。
Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力 学性质，数量多且具随机性。
Ⅴ级结构面, 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。
四 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。如下图所示，可按下式计算。
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，结构面面积之和 与总面积的比值。
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易产生渗透变形
十 结构体特征
被结构面切割成的岩石块体，称为结构体．它可用其 规模、形态及其产状进行描述。
与结构面一样．结构体也是有级序的．不同级别的结 构面，切割成的结构体的规模不同：
柱状、块状、板状、楔形、锥形、菱形等。
此外，在强烈破碎的部位，还可有片状、鳞片状、碎块 状及碎屑状等。
未胶结的结构面，力学性质取决于其充填情况，可分为 薄膜充填、断续充填、连续充填及厚层充填4类：
（1）薄膜充填结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，厚度多 小于1mm，多明显降低结构面的强度。
（2）断续充填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）连续充填结构面的力学性质主要取决于充填物性质。
变质结构面是在变质过程中形成结构面，分为残留结构面 和重结晶结构面。
（2）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。
（3）次生结构面 是岩体形成后在外营力作用下产生的 结构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化 夹层等。
各类岩体结构面特征见表2-2。
<0.1 0.1~0.25 0.25~0.5
闭合结构面
张开 中等宽的
宽的
0.5~2.5 2.5~10
>10
裂开结构面
很宽的 极宽的 似洞穴的
10~100 100~1000
>1000
张开结构面
七 形态
结构面的形态可以用侧壁的起伏形态及粗糙度来反映。
结构面侧壁的起伏形态分为：平直的、波状的、锯齿状 的、台阶状的和不规则状的。
·
第六章 岩体的工程地质性质及其分类
第一节 结构面特征
一、结构面的地质成因类型
（1）原生结构面 岩体在成岩过程中形成的结构面。
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。
岩浆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。