第二章 岩块、结构面及岩体地质特征
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。
第讲-岩体结构与结构面性质
§2-2 岩体结构面的几何与力学性质
一、结构面的几何性质
1、产状
结构面产状三要素：走向、倾向、倾角； 与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。
2、分布密度
结构面的分步密度反映结构面发育的密集程度，以裂隙度和切 割度表示。 ①裂隙度K ：沿取样线方向单位长度上的结构面数量。 设取样线长度为L,单位m,该长度内出现的结构面数量n，沿取 样线方向结构面平均间距为d′，则
延伸十米~数十米，无破碎 带，面内不含泥，仅在一个 地质年代的地层中分布
延展数厘米~数米，未错动，有 的呈弱结合状态，统计结构面
微米~毫米，细小或隐微裂 面，统计结构面
区域性深大断裂
影响区域稳定性；如通过 工程区，形成岩体力学作 用边界
大中型断层、不整合 面、层间错动带、软 弱夹层等
小断层、软弱夹层、 层间错动带等
（2）力学成因类型
剪性结构面是剪应力 形成的，破裂面两侧岩 体产生相对滑移，如逆 断层、平移断层以及多 数正断层等。
张性结构面是由拉应力形成 的，如粘土岩失水收缩节理、 岩浆岩中的冷凝节理等。
逆断层 正断层
平移断层
2、分级
级序
分级依据
地质类型
对岩体稳定影响
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级
延伸数公里以上（最长达上 千公里），破碎带宽度数米 ~数十米 延伸数百米~数公里，破碎 带宽度几厘米~几米
1、法向变形与法向刚度
（1）法向变形特征 ①曲线形状，先凹，后陡；归结为接触 微凸体的弹性变形、压碎、间接拉裂隙 产生、新的接触点和面的增加。 ②初始阶段，结构面变形为主， 当σn=σc / 3时结构面变形基本完成 ③最大闭合量小于张开度。 ④卸除荷载后，有明显的迟滞和非弹性 效应。
第2章 岩石的工程地质特征
2.0 概述
一、岩石与土工程地质性质的差别： 其次，岩石虽然比起土来具有强度高、不易变形以及整体性 和抗水性好的优点，但作为地下工程体（如井筒、巷道、硐室、 隧道等）、建筑物地基或建筑物环境的岩体，也具有缺陷，这 就是岩体中存在着断层、节理等结构面，使岩体受到不同程度 的切割，完整性遭到破坏，导致岩体物理、力学性质变差和严 重不均匀。当断裂破坏严重时，岩体甚至破碎分散犹如碎屑土。 这种被称为构造岩的破碎岩石，有的属于半坚硬岩石，有的已 经成为松软土。岩体中的这种结构面分割情况，在土中是见不 到的，只有在某些裂隙黏土或老黄土中才有微弱的裂隙分布。 因此岩体的结构比土体复杂。即使是坚硬完整的岩块，在其内 部也存在有微裂隙和缺陷，如节理面、微破裂面等，这就程度 不同地削弱了岩块的强度，同时也导致了岩块力学性质的各向 异性。
2.1 岩石的基本特征
三、岩石的分类
工程中的岩石分类方式较多，现就常见的几种分类方式介绍 如下。 2、按照其坚固性划分 按照岩石的坚固性划分可分为两类：硬质岩石和软质岩石。 （1）硬质岩石是指其饱和单轴极限抗压强度≥30MPa 的岩石。 常见的硬质岩石有花岗岩、石灰岩、石英岩、闪长岩、玄武岩、 石英砂岩、硅质砾岩和花岗片麻岩等。 （2）软质岩石是指其饱和单轴极限抗压强度＜30MPa的岩石。 常见的软质岩石有页岩、泥岩、绿泥石片岩和云母片岩等。 除此之外，岩石按照其风化程度可分为五类，即未风化、微 风化、弱风化、中等风化和强风化。（也有资料分三类/四类， 即微风化 /弱风化、中等风化和强风化。）
2.1 岩石的基本特征
二、岩石的结构与构造 1、岩石的结构 岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状以 及彼此间的组合方式。 这主要决定于地质作用进行的环境，在同一大类岩石中，由 于他们生成的环境不同，就产生了种种不同的结构。 2、岩石的构造 岩石的构造是指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石 的其他组成部分之间的排列方式以及充填方式。这反映着地质 作用的性质。 由岩浆作用生成的岩浆岩大多具有块状构造；由变质作用生 成的变质岩，多数情况下他们的组成矿物一般都依一定方向平 行排列，具有片理状构造；由外力地质作用生成的沉积岩，是 逐层沉积的，多具有层状构造。
岩体力学考试纲要
岩体力学考试纲要第一章：绪论主要以各类建筑工程和采矿工程为服务对象。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。
第二章：岩块和岩体的地质特征第一节：概述岩体力学研究的对象是在各种地质作用下形成的天然岩体。
重点：讨论岩块、结构面和岩体的地质特征，影响岩块与岩体物理力学性质的主要地质因素以及岩体工程分类等问题。
第二节：岩块1.岩块（rock或rock block）：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。
2.岩石是由具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集体组成的。
含硬度大的粒柱状矿物（如石英、长石、闪角石、辉石等）愈多时，岩块强度愈高；含硬度小的片状矿物（如云母、绿泥石、蒙脱石和高岭石等）愈多时，则岩块强度愈低。
3.一般随石英含量增加，岩块的强度和抗变形性能都明显增加。
4.岩块的结构：是指岩石内矿物颗粒的大小、形状和排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。
5.岩石的粒间连结分结晶连结和胶结连结两类。
6.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。
7.岩块的构造是指：矿物集合体之间及其他组分之间的排列组合方式。
8.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、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术等；定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标。
第三节结构面1.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延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。
结构面根据地质成因的不同可以划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类。
2.岩体的破坏方式有：剪切破坏和拉张破坏两中基本类型。
按破裂面的力学成因可分为剪性结构面和张性结构面两类。
3.结构面的规模大小不仅影响岩体的力学性质，而且影响工程岩体力学作用及其稳定性。
岩石力学课本
第一章绪论第一节岩体力学与工程实践岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。
岩体力学的研究对象是各类岩体，而服务对象则涉及到许多领域和学科。
如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂(如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等)以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。
但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。
概括起来，可分为三个方面：①为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。
②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。
③为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。
以上三方面的研究虽各有侧重点，但对岩石及岩体基本物理力学性质的研究却是共同的。
本书主要是以各类建筑工程和采矿工程为服务对象编写的，因此，也可称为工程岩体力学。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。
以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。
然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。
其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。
岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。
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
岩体力学各章内容要点及重点
第七章 岩体中的天然应力
? 本章将主要介绍如下一些内容： 一、概述 二、岩体天然应力的分布特征 三、岩体天然应力的确定
? 其中，应重点掌握天然应力和重分布应力的基本概念；
掌握岩体天然应力的分布特征；掌握天然应力的测试
与计算方法。
第十八页，编辑于星期一：十点 三十三分。
第七页，编辑于星期一：十点 三十三分。
? 在这一章中，岩石的 水理性质是本章的重点 。 通过这一章学习，应掌握 岩石的物理、水理性
质的定义及其指标，各种指标的定义、确定方
法。
第八页，编辑于星期一：十点 三十三分。
第四章 岩块的变形与强度性质
? 从岩体的定义，我们知道岩体是由岩块和结构面两个
基本要素组成的，因此，我们研究力学性质时，总是
第十页，编辑于星期一：十点 三十三分。
第五章 结构面的变形与强度性质
? 岩体中存在大量断层、节理等结构面，它是工程岩体区别 于深部岩体和其它工程材料的显著标志之一。在工程实践
中，我们发现工程岩体的失稳破坏有相当一部分是沿着松
软结构面破坏的，因此，结构面的存在不仅影响岩体的变
形与强度性质，而且还控制着岩体的变形与破坏机理。所
先研究岩块和结构面的力学性质，然后再研究岩体的 力学性质，我们学习时也遵循这一思路。所以，这一
章我们首先学习岩块的力学性质，主要内容如下：
一、岩块的变形 性质 二、岩块的 强度 性质 三、岩石的 破坏判据
? 以上内容是岩石力学的基本研究内容，也是岩体力学
研究的基础。希望大家重点掌握。
第九页，编辑于星期一：十点 三十三分。
? 本章将主要学习如下内容： 一、岩体的 变形性质
二、岩体的 剪切强度 三、岩体的 动力学性质 四、岩体的水力学性质
工程地质学课件 02岩体结构控制论
软弱结构面 较大的断层
软弱结构面
小断层、层间错 动带
①参与块裂岩体切割；② 划分Ⅱ级岩体结构类型的 重要依据；③构成次级地 应力场边界
①划分岩体Ⅱ级岩体结构 类型的重要依据；②是岩 体力学性质、结构效应的 基础；③有的为次级地应 力场边界
5
表生 结构面
卸荷裂隙，风化裂隙， 风化夹层，泥化夹层， 层面及裂隙夹泥
在地表部位发育，延续性不强，产 状变化大，结构面常有泥质物充填
第二章 岩体结构控制论
2.2.1 结构面的类型及特征 1）结构面成因类型和特征（力学成因类型）
剪性结构面：剪应力形成的，破裂面两侧岩体产生相对滑移 如逆断层、平移断层以及多数正断层等。
③变质岩大多形成于高温高压下，其物质成分和结构 均发生剧烈变化，往往产生软弱的岩层与岩组。
如千枚岩、绿泥石片岩、石墨片岩等；
第二章 岩体结构控制论
2.2.3 岩石的成层条件及其厚度变化
对沉积岩及负变质岩，岩石成层特点直接关系到岩体 介质的连续性与各向异性：
①沉积岩，应特别重视滨海及河湖相岩层，其厚度往 往特别大。
均一性与各向异性：
①沉积岩成岩环境复杂，形成过程差别很大，由此决 定岩性、岩相变化与层厚；
②岩浆岩成因类型同样复杂，岩性岩相随之变化。 要特别注意岩浆分异及其岩性岩相分带、岩脉的分布 及其接触带。
第二章 岩体结构控制论
火山岩分布很广，成因类型不同，其岩性岩相变化显 著，岩石组合更为复杂。
海底喷发的火山岩类型，它往往与海底沉积岩交互产 生，构成不利的岩石组合，形成较差的工程地质条件。
物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
岩块和岩体的地质特征概述岩体与岩块本质的区别
第二章岩块和岩体的地质特征第一节概述岩体与岩块本质的区别：①岩体中存在有各种各样的结构面；②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。
第二节岩块一、岩块的物质组成（substance composition）1．岩块（rock or rock block）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。
国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。
2．岩石（rock）具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3．岩块的力学性质一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。
造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。
其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。
（1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。
①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。
多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。
②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。
含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。
（2）碳酸盐类矿物是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。
岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。
CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好；泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差；硅质含量↑，岩石性质将娈好。
碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。
（3）氧化物类矿物以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。
硬度大，化学性质稳定。
石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。
4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关（1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。
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。
工程地质学复习资料整理
工程地质学第二章岩石成因类型及其工程地质特征1.岩石按成因可分为：岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
2.存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自热元素和化合物，称为矿物。
其中构成岩石的矿物，称为造岩石矿物。
如常见的石英、正长石、方解石等。
3.矿物的物理性质有颜色（自色、他色、假色）、光泽（造岩矿物绝大部分属于非金属光泽）、硬度（矿物的硬度的确定，是根据两种矿物对刻时互相是否刻伤的情况而定。
）、解理和断口。
4.当岩浆的内部压力小于上部岩层压力时，迫使岩浆停留下，冷凝成岩浆岩。
5.依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分三类：深成岩、浅成岩、喷出岩。
6.岩浆岩的产状有：岩基、岩株、岩盘、岩床、岩脉。
7.岩浆岩的结构，是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒的大小、形状及其相互结合的情况。
8.岩浆岩的结构分为：全晶质结构（粗粒结构、中粒结构、细粒结构、微粒结构）、半晶质结构、非晶质结构。
9.岩浆岩的构造，是指矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况。
常见构造主要有：块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。
12.沉积岩主要由碎屑物质、粘土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残骸组成。
13.在沉积岩的组成物质中，粘土矿物、方解石、白云石、有机质等，是沉积岩所特有的，是物质组成上区别于岩浆岩的一个重要特征。
14.沉积岩分类：碎屑岩类、粘土岩类、化学及生物化学岩类。
15.沉积岩的结构：碎屑结构、泥质结构、结晶结构、生物结构。
16.沉积岩最主要的构造是层理构造。
17.沉积岩的层理构造、层面特征和含有化石，是沉积岩在构造上区别于岩浆岩的重要特征。
18.常见沉积岩：19.变质岩是由原来的岩石在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新岩石。
20.变质岩变质作用的因素：高温、高压、新的化学成分的加入。
21.变质岩特有的矿物（石滑绿蛇）22.变质岩的结构（变晶变余）23.变质岩的构造，主要的是片理构造和块状构造。
第二章 岩石的物理性质
wsa
Ww2 100% Ws
2.2 基本性质指标
岩石的水理性质： 饱水系数
岩石的吸水率（ a ）与饱和吸水率（ sa ）之比，称为饱水系数。
K
a sa
它反映了岩石中开口孔隙的发育程度。一般说来，饱 水系数愈大，岩石中的开口孔隙相对愈多。
饱水系数大，说明常压下吸水后余留的孔隙就愈少， 岩石愈容易被冻胀破坏，因而其抗冻性差。
Vvc nc 100% V
总孔隙率与开口和封闭孔隙率的关系
n no nc
(读2-3)
2.2 基本性质指标
岩石的水理性质： 岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有吸水 性、抗冻性、软化性、渗透性、膨胀性及崩解性等。
岩石的吸水性
岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常 用吸水率，饱和吸水率(饱水率)与饱水系数等指标表示。
导电性：岩石介质传导电流的能力，常用电导率或电阻率表示。
学科内应用较少
导电性复杂易变：矿物成分，结构，孔隙溶液的多少、化学组成、浓度等 电阻率岩浆岩高，变质岩次之，沉积岩变化范围大、垂直层理较高
2.4
概述
岩石的渗透性
在水力坡降作用下，水在岩体 孔隙和裂隙中的流动，即渗流； 该过程称为渗透。 而岩石的渗透性就是指在水压 力作用下，岩石的孔隙和裂隙 透过水的能力。
影响因素：取决于矿物成分及含量，可作常数看。 水的影响重要 含水状态岩石的比热可用干试样的比热等指标来进行换算，公式如下：
CS
m C mwt Cwt m mwt
2.3
岩石的热学和电学性质
导热性：岩石传导热量的能力
导热系数(热导率)λ：温度梯度为1时，单位时间内通过单位面积岩石所传 导的热量(cal/(cm2· s· ℃)) 多数造岩矿物λ介于0.40~0.80~4.00~7.00之间(2.10, 0.63, 0.021)，岩石λ与岩石 密度有关(沉积岩骨架密度15~20%，一倍)，注意各向异性岩石λ的差异(顺高 10~30%)。
岩体地质与结构特征
目录
CONTENTS
• 岩体地质概述 • 岩体结构特征 • 岩体稳定性分析 • 岩体工程应用与实践
01
岩体地质概述
岩体的定义与分类
然体，具有不连续 性、非均质性和各向异性等特点 。
分类
根据岩石的成因、结构和工程地 质性质等，可以将岩体分为沉积 岩体、火成岩体和变质岩体等类 型。
包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强 度等，这些性质决定了岩体的稳定 性。
岩体的结构面特征
结构面是岩体内具有一定方向和规 模的破裂面或薄弱带，对岩体的整 体稳定性和变形破坏有重要影响。
02
岩体结构特征
岩体的构造特征
岩体的构造类型
包括层状构造、块状构造、流状构造等。
构造应力场
岩体在构造运动过程中所受到的应力作用，包括 水平应力、垂直应力和剪切应力等。
构造裂隙
由于构造运动产生的裂隙，包括节理、劈理和断 层等。
岩体的结构面特征
结构面的几何特征
包括结构面的走向、倾向、倾角、延伸长度、闭合度等。
结构面的物质组成
包括矿物成分、岩石成分、泥质充填物等。
结构面的粗糙度与起伏度
结构面的表面形态、起伏变化等特征。
岩体的结构类型与工程分类
结构类型
根据岩体的构造和结构面特征，可以将岩体分为整体状、层状、碎裂状和散体 状等类型。
工程分类
根据岩体的地质条件、工程性质和稳定性等因素，可以将岩体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 、Ⅳ等四个工程类别。
03
岩体稳定性分析
岩体的变形与破坏机制
变形机制
岩体在受到外部压力或应力作用时，会发生形变，包括弹性 形变和塑性形变。当形变超过一定限度时，岩体会发生破裂 或断裂。
边坡工程第2章-边坡稳定影响因素
2.3 岩体结构
岩体结构分类的目的在于为工程建设服务，其分类标准与工程建设规模密切相关。
一般而言，工程建设规模和尺寸不同，相应的岩体结构分类标准也不同。
岩体结构类型 岩体地质类型
结构体形状 结构面发育情况
岩土工程特性
边坡工程问题
整体状结构 块状结构
巨块状岩浆岩、巨厚层沉 巨块状
积岩、正变质岩 厚层状沉积岩、正变质岩、块状柱状 块状岩浆岩、副变质岩
在黄土地区，边坡的变形破坏形式以滑坡为主；在花岗岩、厚层石灰岩、砂岩地区 以崩塌为主；在片岩、板岩、千枚岩地区易产生表层挠曲和倾倒等蠕动变形；在碎屑 岩及松散土层地区，易产生碎屑流或泥石流等。
7
2.1 岩土体性质
边坡岩土体的性质，是决定边坡抗滑力的根本因素，主要包括岩石和土体的物理、 化学、力学及水理性质等。 岩土体的抗剪强度是衡量边坡稳定的重要参数； 不同岩土体边坡，其变形破坏特征有所不同。
岩体结构：不同类型的结构面和结构体在岩体内的组 合、排列形式，包括整体结构、块状结构、层状结构、碎 裂状结构和散体状结构等类型。
在岩质边坡工程评价中，结构面往往是控制边坡稳定 的主要因素之一，应特别注意研究岩体结构面的特性，主 要包括结构面的类型、产状、形态、连续性、密集程度、 结合状态、充填状况及数量等。
地质构造的形态、产状及规模等，对边坡尤其是岩质边坡稳定性的影响十分显著。
节理
节理是一种发育广泛的裂隙，其将岩层切割成块体，对岩体强度和 稳定性有较大影响。
节理间距越小，岩体破碎程度越高，抗剪强度越低。 岩层中发育的节理裂隙往往是地下水的通道，同时促进风化作用。 随着岩层风化程度的加剧和水对岩石的浸泡软化，岩石质地变软、
以层面和原生结构节理为主，多呈闭合型，
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。
第二章岩块、结构面及岩体的地质特征解析
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
三、 产状
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。
滑移破坏
剪断破坏
劈裂拉张破坏
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强 度与结构面倾角间的关系为：
糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰 富，导水性强 剪性结构面是剪应力形成的，破裂面两侧岩体产 生相对滑移，如逆断层、平移断层以及多数正断 层等。 特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕 镜面等现象发育。
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
二、结构面的规模
按结构面的延伸长度、切割深度、破碎带宽度及力学效应分：
定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程 度及开挖锤击技术特征等。
定量指标主要有风化空隙率指标和波速指标等。
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
风化系数
kf
' cw
cw
条件和破坏方式，它们的组合往往构成可能滑移岩体 （如滑坡、崩塌等）的边界面，直接威胁工程安全稳 定性
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
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。是岩体分类、岩体结构研究及结构面 统计模拟的对象。 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，其分布规律不 太容易搞清楚，需用统计方法进行研究
第二章岩块和岩体的地质特征
第二章岩块和岩体的地质特征第二章岩块和岩体的地质特征第一节概述岩体与岩块本质的区别：①岩体中存在有各种各样的结构面；②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。
第二节岩块一、岩块的物质组成（substance composition）1．岩块（rock or rock block）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。
国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。
2．岩石（rock）具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3．岩块的力学性质一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。
造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。
其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。
（1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。
①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。
多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。
②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。
含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。
（2）碳酸盐类矿物是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。
岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO及酸不溶物的3含量。
CaCO含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好；3泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差；硅质含量↑，岩石性质将娈好。
碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。
（3）氧化物类矿物以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。
硬度大，化学性质稳定。
石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。
- 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)。
3.岩块（Rock block 或 Rock）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。
4. 岩体 （ Rockmass ） 是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。
思考题一
1、岩块与岩体有哪些区别？ 2、试比较土与岩有那些异同点？
1 3
2(C j 3 tg j ) (1 tg j ctg ) sin 2
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
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(Σ a)与测 线长度的比值。
第二章 岩块和岩体的地质特征
§ 2.2 岩块的物质组成与结构特征
一、岩块的物质组成
岩块 力学性质主要取决于组成岩石的矿物成分及其相 对含量。 硅酸盐类矿物 粘土矿物 碳酸盐类矿物 氧化物类矿物
第二章 岩块和岩体的地质特征
二、岩块的结构特征
岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形状、排 列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映 在岩块构成上的特征。 岩石的粒间连结分结晶连结与胶结连结。
(二)力学成因类型
岩 体 结 构 面 的 类 型 及 其 特 征
3.片麻理 4.板理及千枚理
受地形及原始结构 面和临空面产状控 制
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
(一)地质成因类型
1.原生结构面 沉积结构面：是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的，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。 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。如千枚岩的千枚理面,板理面,片理、片麻理 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。
结晶连结是矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起， 它是通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触。 胶结连结是矿物颗粒通过胶结物连结在一起。硅 质胶结的岩块强度最高；铁质、钙质胶结的次之； 泥质胶结的岩块强度最低。
第二章 岩块和岩体的地质特征
二、岩块的结构特征
微结构面
颗粒形状 颗粒大小
削弱岩石强度，形成各向异性
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
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。是岩体分类、岩体结构研究及结构面 统计模拟的对象。 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，其分布规律不 太容易搞清楚，需用统计方法进行研究
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
二、结构面的规模
按结构面的延伸长度、切割深度、破碎带宽度及力学效应分：
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。如断 层、层间错动带、软弱夹层等。影响工程岩体稳定。
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 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（如滑坡、崩塌等）的边界面，直接威胁工程安 全稳定性
强度： 粒状、柱状>片状>鳞片状 强度： 粗粒<细粒
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
三、岩块的风化程度
岩石 ====> 矿物组成和结构改变 ==> 岩块的物理力 学性质改变（强度降低、抗变形性能减弱、空隙 率增大，渗透性加大） 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、矿物蚀变程度、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。
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
(二)力学成因类型（岩体剪切和拉张破坏） 张性结构面是由拉应力形成的，如羽毛状张裂面 、纵张及横张破裂面，岩浆岩中的冷凝节理等。 特点：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗 糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰 富，导水性强 剪性结构面是剪应力形成的，破裂面两侧岩体产 生相对滑移，如逆断层、平移断层以及多数正断 层等。 特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕 镜面等现象发育。
第二章 岩块与岩体的地质特征
一、几个基本概念 二、岩块的物质组成与结构特征 三、结构面特征
四、岩体的结构特征
第二章 岩块与岩体的地质特征
一、 几个基本概念
1.岩石（Rock）矿物、岩屑的集合体。 2.结构面（ห้องสมุดไป่ตู้tructural Plane） 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。
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）
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
§ 2.3 结构面特征
.结构面（Structural Plane） 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 软弱结构面
一、结构面的成因类型 (一)地质成因类型
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；
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
三、 产状
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。
滑移破坏
剪断破坏
劈裂拉张破坏
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强 度与结构面倾角间的关系为：