岩体的基本力学性能

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➢ 二、结构面分类
（一）结构面成因分类
工程地质学角度分类
1.原生节理：成岩过程中形成的结构面。例如层面。 2.构造节理：构造运动形成的节理。例如断层和共轭节理。 3.次生节理：成岩后期形成的节理。例如风化节理。
（二）结构面的相对分类和绝对分类
1．绝对分类：结构面延长长度。（表4-1） 2．相对分类：相对工程尺寸而言，结构面长度 。
1000条）
疏节理 （每米0～1条） 密节理 （每米1～10条） 非常密集节理 （每米10～
压碎、摩擦带 （每米100～
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（二）切割度Xe
评价节理分割岩体的一个参数。有些节理属贯通性 节理，切割整个岩体。单位面积的岩体中结构面面积 所占的比例。
名称
Xc
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
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第三节 结构面的变形特性
结构面的变形是岩体的变形分析的基础，分为 法向变形和剪切变形。
➢ 一、结构面的法向变形特性
结构面在法向力作用下的变形。此时，结构面的法向 变形有多种类型。
（1）单量节理的切割度
✓ 设一平直断面，与单一节理重叠，断面模量所考
虑的岩面，断面积A，节理面面积a。见图4-4
✓
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（2）成组节理
✓ 同一平直断面上出现节理面积 a1、a2 a3……an
（3）Xe分5类见表4-2
表 4-2 岩体按切割度 Xc 分类
则x方向平均间距
max da mbx db
cosa
cosb
K cosa cosb cosn
da
db
dn
……
取样线上的裂隙度K=Ka+Kb+……
、 b
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按K分（4类）
✓K=0～1m-1 ✓K=1～10m-1 ✓K=10～100m-1
100条） ✓K=100～1000m-1
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表 4-1 结构面的相对分类
工程结构
尺寸（m） 影响带直径（m）
L
D
结构面的长度（m）
细小
中等
大型
平洞
φ=3
小型基础
b=3
10
0~0.2
0.2~0
>2
10
隧洞
φ=30
100
斜坡
h =100
0`2
2~20
>20
100
洞穴
h =40
小型水坝
h =40
>100
0~2.5
2.5~25
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６．结构面的开度和充填物
结构面２个面壁之间的垂直距离叫开度。处在结构 面裂隙中的物质叫充填物。
7.结构面的渗透性
结构面或岩体见到水流的状态。
8.结构面的组数和岩块的尺寸
岩体的完整性描述的主要参数。 上述参数可以采用现场调查的方法，进行统计分析。
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（3）节理走向垂直距离 足取样线垂直节理。
d
l n
，要求满
（4）单位节理的分类 （4类）
✓
d 180 cm
岩体为整体结构
✓
30cm d 180 cm
✓
d 30cm
块状结构 碎裂结构
✓
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d 6.5cm
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极碎裂结构
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（5）多组节理的分类
组别a、b、c取样方向x，x与a、b夹角（锐角） a 见图4-3
（一）结构面的法向弹性
取决于节理面的粗糙度和载荷，以及块体的弹性模
量，块体内含节理。
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➢ 一、结构面定量描述的基本参数
结构面是没有或有极低抗拉强度的力学不连续面， 包括一切地质分离面。
结构面的８个描述参数： 1．产状：结构面的空间分布状态。由走向，倾向
和倾角所组成得三要素描述。一般只用倾向和倾角 来描述。
走向：节理面与水平面相交的交线方向，用方位角表示。 例如 N30°E。
>25
>100
大型水坝
h =100
高斜坡
h =300
300
0~6
6~60
>60
300
注：φ—洞径；b—基础宽度；h—工程结构体高度
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（三）力学分类：
破坏面——大而粗的节理。 破坏带——小而密的节理。 破坏面+破坏带过度类。
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➢ 三、岩体破碎程度分类
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倾斜：倾斜角度——水平面与节理面最大夹角，垂 直节理面走向的倾角。
✓ 倾斜方向——与走向成垂直的方向，是节理面上倾 斜最陡的方位，也是节理。
✓ 节理面的走向加上或减去90°而得。
２．间距：指同组相邻结构面的垂直距离。间 距反映结构面的发育和岩体的完整程度。
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➢ 教学要求：了解岩体中结构面的基本特性及 其对岩体力学性能影响。
➢ 学时分配： 6 学时。
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第一节 概述
➢ 天然岩体：多个岩块和多个节理 岩块互 相咬合和排列
岩体中含有明显的地质遗迹：不整合，褶皱， 断层，节理，劈理，解理，层理和片理等。统 称节理。
节理的存在，导致岩体介质的不连续，节理面 又叫不连续面。节理造成岩体的不连续性和各 向异性。
岩体破碎程度的分类，是表达结构面对岩体完 整性影响的一种评价。
缪勒的半定量和半定性的评价方法。
（一）裂隙度K
（1）裂隙度K是沿着取样线方向，单位长度上 节理的数量。
✓设有一取样线，其长度为l，在沿l长度内出现节
理数n， 则 ｋ＝ｎ／l
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（2）节理平均距离 ｄ
ｄ＝l／ｎ＝1／ｋ
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３．延展性：在岩体的露头上，所见的结构面迹 线的长度。反映结构面的规模大小。
4．粗糙度和起伏度（图4-5）
相对于结构面平均平面的不平整度，通常用结构面的 粗糙度和起伏度表示。起伏度是相对较大一级的表面 不平整状态。粗糙度大，抗剪切强度大。
５．结构面面壁强度
２个表面，与母岩相比较。
➢ 岩体和完整岩石的差别很大。
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➢ 岩体的力学属性
完整的岩体－连续介质属性。 碎屑岩体和糜棱岩体－土力学属性。 破裂岩体或节理岩体－地质力学的属性，部分
属于非连续力学的范畴。
➢ 力学强度－和岩块的强度差别很大，以岩 块的强度为上限，以节理的强度为下限。
➢ 节理岩体的强度要考虑３个方面：非节理 岩体，节理和节理岩体。