岩体结构特征
第四章 岩体的结构特征与主要力学特征-党
岩体结构特征的研究意义
岩体的结构特征是指岩体中结构面和结构体的形状、 规模、性质及其组合关系的特征。 岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定 性的控制面。 靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确 定了外营力对岩体的改造进程。这是由于结构面往 往是风化、地下水等各种外营力较活动的部位，也 常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要 通道，往往发展为重要的控制面。 研究结构面最关键的是研究各类结构面的分布规律、 发育密度、表面特征、连续特征以及它们的空间组 合形式等。
力学强度：较原岩大为降低，压缩性大
抗冲刷能力低，易于产生渗透变形
四、岩体的结构类型
表4-6 岩体结构分类表
《水利水电工程 地质勘察规范》， 将岩体结构划分 为：4个大类和 11个亚类，其基 本特征见表4-6。
类型 亚类 整体 整体状结构 块状 块状结构 结构 次块状结构 层状 整体层状结 结构 构 块层状结构 互层状结构 薄层状结构 碎裂 镶嵌碎裂结 结构 构 碎裂结构 散体 碎块状结构 结构 碎屑状结构
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
蠕变：在应力一定的条件下，应变随时间的持续而逐 渐增长的现象。 松弛：在变形保持不变时，应力随时间的增长而逐渐 减小的现象。 试验和工程实践表明，岩石和岩体具有流变性。
2、典型的蠕变曲线
5岩体结构特征
5岩体结构特征岩体结构是指岩石内部的各种构造特征，包括岩石的层理、节理、褶皱、断层和岩石的组成等。
这些结构特征可以揭示岩石的形成过程、变形史和地质历史等信息。
下面是五种常见的岩体结构特征：1. 层理结构（bedding structure）层理结构是岩石中最常见的结构特征之一，指的是岩石中由沉积作用形成的平行层面。
层理结构可以是平行于岩石堆积面的，也可以是倾斜的。
层理结构的形成通常是由于沉积物质在沉积过程中的重力作用和水动力的影响，如沉积物质的粒子大小分选和方向性沉积等。
层理结构可以提供沉积环境、沉积物质的类型和沉积作用的性质等重要信息。
2. 节理结构（joint structure）节理是岩石中形成的裂缝或裂隙，通常是呈平行或近平行的方向出现。
节理的形成可以是由于岩石的热胀冷缩、岩石的应力状态和变形等原因引起的。
节理结构在岩石工程和采矿工程中具有重要的意义，因为节理可以影响岩石的稳定性和开采效果。
节理的角度、长度和间距等参数可以提供岩石的力学性质、应力状态和构造演化等信息。
3. 褶皱结构（folding structure）褶皱是指岩石的层面在水平或倾斜方向上的弯曲势态。
褶皱结构的形成通常是由于地壳的压力和变形作用，如地壳板块之间的挤压和侧向位移等。
褶皱结构可以提供地壳压力和变形作用的强度和方向等重要信息。
常见的褶皱形态有对称褶皱、不对称褶皱和复式褶皱等。
4. 断层结构（fault structure）断层是指岩石中的层面在一定的剪切力作用下发生位移的断裂面。
断层的形成通常是由于地壳的拉伸或挤压等构造作用引起的。
断层结构可以提供地壳变形的方向、力学性质和构造演化等重要信息。
常见的断层形态有正断层、逆断层和走滑断层等。
组成结构是指岩石中不同矿物颗粒的排列和组成关系。
岩石的组成结构可以是均匀的，也可以是不均匀的。
组成结构的形成通常是由于不同矿物在岩浆冷却或变质作用下的分异和结晶作用等。
组成结构可以提供岩石的成因和演化历史等重要信息。
Chapter 4.1 岩体的结构特征
4.1 岩体的结构特征Structure Characteristics of rock massOutline☐概述☐结构面的分类☐岩体的结构分类☐工程节理岩体Outline☐概述☐结构面的分类☐岩体的结构分类☐工程节理岩体结构面：是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。
结构体：由结构面在岩体中切割而成的几何体称为结构体（岩石块体）。
岩体：结构面和结构体的地质统一体。
软弱结构面破坏的。
如马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等。
☐结构面及其充填物的变形是岩体变形的主要组成部分，控制着工程岩体的变形特性。
☐结构面是岩体中渗透水流的主☐工程岩体中应力的分布受结构面及其力学性质的影响。
上个世纪60年代以前，人们对岩石的认识还是局限于连续的、各向同性的材料。
后来发生了马尔帕塞坝溃坝、瓦依昂库岸滑坡等重大岩石工程灾害，人们逐渐认识到岩体不是一种普通的材料，而是包含着大量的不连续面，并承受了漫长的地质历史时期作用。
2019/6/30What is a discontinuity （结构面）有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺Outline☐概述☐什么是结构面☐结构面的分类☐工程节理岩体结构面的分类火成结构面原生结构面构造结构面次生结构面沉积结构面变质结构面结构面按成因可分为原生结构面：岩体在成岩过程中形成的结构面。
火成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（如：流层、流线、火山岩流接触面、蚀变带、原生节理等）。
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。
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：片理、片麻理、板理、软弱夹层等。
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。
岩体地质与结构特征 (2)
2、泥化夹层 泥化夹层是指岩体中软弱岩层在层间错 动与地下水的长期物理化学作用下形成 的结构疏松、颗粒多呈定向排列、粒间 排列的特殊软弱层，多发生在上下相对 坚硬而中间相对软弱的、刚柔的岩层组 合条件下。
泥化夹层具有一下特征：
1、由原岩的超固结胶结式结构，便成了泥 质散状结构或泥质定向结构 2‘黏粒含量较原岩曾多并达到一定含量。 3、含水量接近或超过塑限，密度比原 岩小. 4、常具有一定膨胀性。 5、力学强度比原岩大大降低， 压缩性较大。 6由于结构松散，因而抗冲刷能力 低，在渗透水流作用下，易产生 渗透变形。
任务二 岩体的结构特征
一、结构面的成因类型 根据成因，结构面分为原生结构面、构造 结构面和次生结构面三大类。 （一）原生结构面 原生结构面是在岩石成岩过程中形成的， 分为以下三类。 1、沉积结构面 层面 沉积间断面 沉积软弱夹层等 沉积软弱夹层的强度低，遇水易软化。
2、岩浆结构面 岩浆侵入、喷出后冷凝过程中形成的结构面 3、变质结构面 残留的变余结构面 变成的重结晶结构面
（二）构造结构面 是岩体在构造应力作用下形成的各种破裂面， 是岩体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。 包括断层、节理、劈理和层间错动面等。 （三）次生结构面 由风化作用、卸荷及人类活动所形成的结构面 卸荷裂隙 风化裂隙 风化夹层 泥化夹层等称 为次生结构面
岩 体 结 构 面 的 类 型 及 其 特 征
三、岩体的结构
岩体结构(rockmass structure)指岩体中结构 岩体结构(rockmass structure)指岩体中结构 面与结构体的排列组合关系。 面与结构体的排列组合关系。 1 结构体特征 结构体(structural element)指岩体中被结构 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。 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， 规模取决于结构面的密度 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,划分为四 结构体的规模愈大,与结构面对应,划分为四级。 常用块度模数 单位体积内的Ⅳ 块度模数（ 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体 或结构体体积来表示结构体规模。 数) 或结构体体积来表示结构体规模。 结构体常见的形状有： 结构体常见的形状有： 柱状、板状、楔形及菱形等。 柱状、板状、楔形及菱形等。 形状不同，稳定性不形成泥化夹层一般认为必须具备下述三个条件。 （1）物质基础。粘土岩类夹层是泥化夹层形成 的物质基础。 （2）构造作用。构造作用可以破坏原来粘土岩 夹层的完整性，为地下水的渗入提供通道；同 时，原岩的矿物颗粒联接也会受到严重的破坏， 为泥化提供了重要的有利条件。 （3）地下水的作用。水在粘粒周围形成结合水 膜，使颗粒进一步分散，颗粒间连接力减弱， 含水量增加，使粘土岩夹层处于塑态甚至接近 流态，即产生了泥化。
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。
岩体力学第二章 岩块、结构面及岩体的地质特征
2h i arctg( ) L
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
结构面的粗糙度用粗 糙度系JRC表示 (joint roughness coefficient) 。 随粗糙度的增大，结 构面的摩擦角也增大。 根据标准粗糙度剖面 将结构面的粗糙度系 数划分为10级。
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
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（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。 分异面和不连续面
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。
பைடு நூலகம்
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？
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
波速比
风化系数
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
第一章 岩体的结构特征
二、岩块 －－不含显著结构面的岩石块体
岩石是各种矿物的集合体，是地质作用的 产物。大部分新鲜岩块质地坚硬致密,孔 隙小而少,抗水性强,透水性弱,力学强度高 －－其物理力学特点主要由矿物组成和结 构构造等决定。
1
0
岩块的物理力学性质受物质组成、结 构构造与风化程度的影响
（一）岩块的物质组成
造岩矿物类型：含氧盐、氧化物、氢 氧化物、卤化物、硫化物和自然元素 等。硅酸盐、碳酸盐和氧化物类矿物 是构成岩石最常见矿物，其常见矿物 如：石英、长石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、 角闪石、云母、绿泥石、蒙脱石、高岭石等。
•特点: (1) 原岩结构变成泥质松散状结构或泥质定向结构； （2）粘粒含量很高（大于30％）； （3）含水量接近或超过塑限，密度比原岩小； （4）具有膨胀性； （5）强度低，压缩性高； （6）抗冲刷能力差，易产生渗透变形。
软弱结构面－－软弱夹层
软弱夹层－－指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥
质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较 薄的软弱岩层。统计资料表明，软弱夹层自身的强 度和变形模量均为其相邻两坚硬岩层的1 5 1 50 。 • 一般软弱夹层的强度和变形参数: f <0.5 (1) 摩擦系数 （2）饱和抗压强度 b 10MPa R （3）变形模量 E0 1000MPa • 易形成软弱夹层的岩石:
与母岩类 型及变质 深变质岩 片麻岩、石英岩等含粒柱状 程度有关 矿物多，力学性质好
（二）岩块的结构与构造
结构与构造 0
1
1. 岩块的结构 指岩石内矿物颗粒的大小、形状和排列 方式、微结构面发育情况、粒间连结方 式等在岩块构成上所表现出的特征。其 中，矿物颗粒间的连结和微结构面的发 育特征对岩块的力学性质影响很大。 （1）连结类型（结晶连结和胶结连结） • 结晶连结 矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一 起，如岩浆岩、大部分变质岩、 部分沉积岩。原子或离子作用 力，其强度较高。
地壳岩体结构特征的工程地质分析
岩体工程地质特征：
辫状（游荡型）河流沉积相模式 特点：坡降陡、河床不稳定、弯度小、水浅、流态不稳定、具复杂环流的河流沉积模式。其三度空间形式如图1-6。
岩体主要工程地质特征：
a.岩体具层状或块状结构特征。 岩体中以含泥砾的滞留砾岩层为其主要软弱层，断续分布，起伏差大，多呈槽状。顶部的泥质粉砂岩通常被冲刷殆尽，或呈零星分布。见图1-7。
属于软弱结构面 构成独立的力学模型—软弱夹层
较大的断层
Ⅱ级
延展规模与研究的岩体相若，破碎带宽度比较窄，几厘米至数米
形成块裂岩体边界 控制岩体变形和破坏方式 构成次级地应力场边界
属于软弱结构面
小断层 层间错动面
Ⅲ级
延展长度短，从十几米至几十米，无破碎带，面内不夹泥，有的具有泥膜
参与块裂岩体切割 构成次级地应力场边界
1
2
STEP1
STEP2
STEP3
1.3.1 河流相沉积岩岩体结构特征的岩相分析
河流沉积主要相模式及其工程地质特征
河流沉积建造大体上可归为三种相模式，即高弯度河流、低弯度河流、辫状（网状或游荡型）河流。其主要工程地质特征分别如下：
高弯度河流沉积相模式 特点：河床坡降缓、弯度大、水流较深、流态较稳定、以单向环流为主的河流沉积模式。其三度空间结构形式如图1-5（a）。
壹
贰
1.1 基本概念及研究意义
1
2
3
4
1.2 岩体结构特征及主要类型
构造结构面 浅表生结构面 浅部结构面 表部结构面 1.2 岩体结构特征及主要类型
1.2 岩体结构特征及主要类型
§1.2 岩体结构特征及主要类型
续表1-1
结构面规模等级划分： 按其对岩体力学行为所起控制作用，可划分为三个等级，即贯通性宏观软弱面（A类）、显现结构面（B类）和隐微结构面（C类）。
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。
5 岩体结构特征(3-2)
岩体结构(rock mass structure) = 结构面 (structural plane) +结构体 (structural element)
3/49
一、结构面： 存在于岩体中的各种地质界面。分为：
4/49
岩体中的软弱夹层
5/49
结构面特征
形态：方位（产状）、间距（结构面间） 平整光滑度：影响力学性质.分阶坎状、波状和平直状。 张开度：结构面两壁间的垂直距离 充填程度：充填物的结构、成分和厚度 连通性 ：渗流 密集程度： 产状和组数：方位相近的归为一组。
力学属性
1.属于软弱结构面 2.构成独立的力学模
型－软弱夹层
地质构造特征 较大的断层
属于软弱结构面
小断层 层间错动面
Ⅲ级 Ⅳ级
延展长度短，从十几米 到几十米，无破碎 带，面内不夹泥， 有的具有泥膜
延展短、未错动、不夹 泥，有的呈弱结合 状态
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
III 1镶嵌结构
III .碎裂结构 III 2 层状碎裂结构
III
3
碎裂结构
IV .散体结构
12/49
二、岩体的工程地质性质 不同结构类型岩体的工程地质性质：
1.整体、块状结构岩体
13/49
Ⅰ1型（整体）：岩性单一，结构面不发育，岩
体呈完整或基本完整状态；结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ少，面间距
大于1m；完整性指数大于0.75；力学模型：连
规模 ：
6/49
结构面分级及其特征
级序
分级依据
力学效应
Ⅰ级 Ⅱ级
结构面延展长，几公里 至几十公里以上， 贯通岩体，破碎带 宽度达数米至数十 米
岩体地质与结构特征
1 kd = d d —间距
4．张开度（e）（mm）
指结构面两壁面间的垂直距离。
5．形 态
可从侧壁的起伏形态及粗糙度两方面描述。 起伏形态—-平直的、波状的、锯齿状、台阶状和不规则状的。 粗糙度—-粗糙系数JRC。
6．充填胶结特征
1）Fe、Si结的结构面强度最低，且抗水性差。 2）就充填物成分来说 以砂质、砾质等粗粒充填的结构面性质最好； 以粘土质（如高岭石、绿泥石、水云母、蒙脱石等）和易溶盐类充填的 结构面性在最差。
2. 沉积岩（又叫水成岩）（sedimentary rock）
层理构造，岩体呈层状结构。
陆源碎屑岩 : 砾岩 砂岩 粉砾岩和泥质岩 他生沉积岩 火山碎屑岩 : 集块岩 火山角砾岩和凝灰岩等 沉积岩 化学沉积岩 : 石灰岩和白云岩类最为常见 自生沉积岩 生物化学沉积岩 :
延伸数十厘米至 20～ 节理、层面、次生 坚硬结构面。 Ⅳ级 30m，宽度为零至数厘 裂隙、小断层、片 米不等，统计结构面。 理、劈理、卸荷裂 隙、风化裂隙等。
连续性差，刚性接触 隐节理、微层面、 硬性（坚硬）结构面。 分布随机，降低岩块强度， Ⅴ级 的细小或隐微裂面， 微裂隙和线理等。 统计结构面。
注：结构面内夹有软弱物质者属于软弱结构面，无充填者则属于坚硬结构面。
是岩块力学性质效应基 础。
三、结构面特征及其对岩体性质的影响
主要就Ⅳ级结构面进行讨论。（数十厘米至20～30m，宽度为0至数厘 米） 1. 产状: 结构面与σ1间的关系控制着岩体的破坏机理与强度）
图2.2 结构面产状对破坏机理的影响示意图 （a）结构面与最大主平面的夹角β为锐角，岩体滑动破坏； （b）当β=0时，横切结构面产生剪断岩体破坏； （c）当β=90°时，平行结构面的劈裂拉张破坏。
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。
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
建设工程技术与计量(土建)知识点
第一章工程地质[掌握]:考点一、岩体的结构岩石的主要矿物——物理性质是鉴别矿物的主要依据。
颜色——矿物最明显、最直观的物理性质——自色(具有鉴定意义)、他色。
光泽——金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽。
硬度——10个标准等级(滑石——金刚石)岩石成因类型及其特征岩浆岩(火成岩)——ü侵入岩•深成岩——深度大于5km——致密坚硬, 孔隙率小, 透水性弱, 抗水性强, 故其常被选为理想的建筑基础——花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩•浅成岩——深度小于5km——颗粒细小, 岩石强度高, 不易风化, 岩性不均一, 节理裂隙发育, 岩石破碎, 风化蚀变严重, 透水性增大——花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。
ü喷出岩——产状不规则, 厚度变化大, 岩性很不均一, 比侵入岩强度低,透水性强, 抗风能力差——流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。
沉积岩(水成岩)——经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。
如碎屑岩(如砾岩、砂岩、粉砂岩)、黏土岩(如泥岩、页岩)、化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、泥灰岩)等。
变质岩——原有的岩浆岩或沉积岩, 由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变, 使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。
如大理岩、石英岩等。
土 xz——颗粒(固相)、水溶液(液相)、气(气相)单粒结构——碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式, 其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。
集合体结构——黏性土所特有。
黏性土组成颗粒细小, 表面能大, 颗粒带电, 沉积过程中粒间引力大于重力, 并形成结合水膜连接, 使之在水中不能以单个颗粒沉积下来, 而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。
土的分类•有机含量——无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭•颗粒级配和塑性指数——碎石土: 粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土砂土: 粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%, 且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土;粉土：粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%, 且塑性指数小于或等于10的土。
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巨型块状 各种形状的块状
不稳定结构体可 能产生滑塌，特 别是岩层的弯张 破坏及软弱岩层 的塑性变形 易引起规模较大 的岩体失稳，地 下水加剧岩体失 稳 易引起规模较大 的岩体失稳，地 下水加剧岩体失 稳
岩体成因与岩体特征
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。
结构体是被各种构造形迹和裂隙分割而成的岩石块体，可用其规 模、形态及其产状进行描述：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； 结构面就是各种构造形迹或裂隙。结构面的存在是岩体不同于岩
2.1岩体的结构特征
一、岩体的组成
岩体是由结构面网络及其所围限的岩块 (结构体)所 组成。
具有一定的结构是岩体的显著特征之一。 岩体中存在着复杂的天然应力状态和地下水，这是
岩体与其他材料的根本区别之一。
二、岩体结构的基本要素
岩体结构的基本要素是构成岩体的结构体（岩石）和将结构体分 割开来的结构面。
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。
岩体结构类型划分
为了概括。 地反映岩体结构面和结构体的成因、特征及 其排列组合关系．将岩体结构划分为4大类和8个亚类
结构类型 类
厚层状沉积岩、正变 质岩、块状岩浆岩、 变质岩
块状、 柱状
只具有少量贯穿性较好的节理裂隙， 裂隙结构面间距0.7～1.5m。一般为 2～3组，有少量分离体 弹性各向同性体
多韵律的薄层及中厚 层状沉积岩、副变质 岩
层状、 板状、 有层理、片理、节理，常有层间错 透镜 动面 体
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。
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。
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。
岩体的地质特征形式
结构体常见的形状:柱状、板状、楔形、菱形 形状不同，稳定性不同。
结构体的形状示意图
岩体变形破坏方式：
a. 块状及层状结构岩 体的块体滑移； b. 薄层状结构岩体的 弯曲倾倒； c. 碎裂结构岩体的剪 切破坏及塑性变形； d. 松散及破碎结构岩 体的塑性变形
岩体的结构类型
岩体结 构类型
整体状 结构
块状结 构
层状结 构
碎裂状 结构
散体状 结构
岩体地质类型
主要 结构 形状
均质，巨块状岩浆岩、 变质岩，巨厚层沉积 岩、正变质岩
巨块 状
结构面发育情况
岩土工程特征
以原生构造节理为主，多呈闭合型， 裂隙结构面间距大于1 5m，一般 整体性强度高，岩体稳定， 不超过1～2组，无危险结构面组成 可视为均质弹性各向同性体 的落石掉块
断层破碎带交叉，构造及风化裂隙 密集，结构面及组合错综复杂，并 多充填粘性土，形成许多大小不一 的分离岩块
完整性破坏较大，整体强度 很低，并受断裂等软弱结构 面控制，多呈弹塑性介质， 稳定性很差
完整性遭到极大破坏，稳定 性极差，岩体属性接近松散 体介质
可能发生的岩土 工程问题
不稳定结构体的 局部滑动或坍塌， 深埋洞室的岩爆
接近均一的各向异性体，其 变形及强度特征受层面及岩 层组合控制，可视为弹塑性 体，稳定性较差
构造影响严重的破碎 岩层
块状
构造影响剧烈的断层 破碎带，强风化带， 全风化带
碎屑 状颗 粒状
断层、断层破碎带、片理、层理及 层间结构面较发育，裂隙结构面间 距0.25~0.5m，一般在3组以上，由 许多分离体形成
镶嵌结 构（ Ⅲ1）
层状碎裂 结 构（ Ⅲ2）
碎裂结构 (Ⅲ3)
一般发育于脆硬岩层，节理， 劈理组数多，密度大
软硬相间的岩石组合．井常有 近于平行的软弱破碎带存 在
岩性复杂，构造破碎强烈；弱 风化带
结构面特征
结构体形态
结构面少．一般不超过3组．延展性极 差．多闭合．无充填或夹少量碎 屑
结构面—般2—3组，面多闭合，层间 有一定的结合力
整体块状结构 Ⅰ
层状结构 Ⅱ
碎裂结构 Ⅲ
地质背景
亚类
整体结构 （Ⅰ1）
岩性单一，构造变形轻微的巨 厚层沉积岩、变质岩和火 成岩体
块状结构 （Ⅰ2）
岩性单一，构造变形轻一中等 的厚层沉积岩、变质岩和 火成岩体
层状结构 （Ⅱ1）
构造变形轻一中等的中一厚层 的层状岩体
薄层状结 构 （Ⅱ2）
同Ⅱ1但厚度小(<30cm)，在构 造作用下表现为相对强烈 褶曲和层间错动
石概念的根本原因，结构面是岩体的重要组成单元。岩体力学性 质的好坏在大多数情况下都取决于结构面的性质，而非岩石本身 的性质。
岩体结构(rockmass structure)指岩体中结构 面与结构体的排列组合关系。
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。
第七章 岩体的结构特征
§1 几个基本概念 §2 岩体的结构特征 §3 岩体结构面的特征 §4 岩体工程分类 §5 结构面的测量与统计分析
几个基本概念
岩石（Rock）矿物、岩屑的集合体。 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。 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。 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。