岩体结构基本类型

目录

一、结构体的类型和岩体结构特征 (2)

1.结构体的类型 (2)

2.岩体结构特征 (2)

3、组成 (3)

4、结构面 (3)

5、结构体 (4)

6、类型 (4)

7、力学效应 (5)

二、岩层产状的记录方法 (6)

一、结构体的类型和岩体结构特征

1.结构体的类型

由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。

岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。

结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数／m3)，表达式为：

式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数(裂隙数／m)。

根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。

结构体块度(大小)分类表16-4-2

块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体

体积裂隙数

Jv(裂隙数／m3)

<11～33～1010～30>30

2.岩体结构特征

岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。

岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。

(三)岩体的工程地质特性

岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。

不同结构类型岩体的工程地质性质：

1.整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。

岩体结构的基本类型表16-4-3

结构类型

地质背景结构面特征结构体特征

类亚类形态强度(MPa)整

体块状整体结构

岩性单一，构造变形

轻微的巨厚层岩层及

火成岩体，节理稀少

结构面少，1～3组，延展性差，

多呈闭合状，一般无充填物，

tan ≥0.6

巨型块体>60

3、组成

岩体内岩块的组合排列形式。岩体结构是由结构面和结构体2个基本单元组成。

4、结构面

岩体内存在的不同成因、不同特性的各种地质界面的统称。如层面、节

岩体结构

理、断层、裂隙等。结构面不是几何学上的面，而往往是具有一定张开度的裂缝，或被一定物质充填,具有一定厚度的层或带。按成因,结构面可分为：沉积或成岩过程中产生的层面、夹层、冷凝节理等原生结构面；

构造作用下形成的断层、节理等构造结构面；变质作用下所产生的片理、片麻理等变质结构面；还有在外营力作用下形成的风化裂隙、卸荷裂隙等次生结构面。按规模（主要是长度），可将结构面分为5级：（几十至上百公里，十几公里，几公里,几米至几十米和厘米级）。它们分级或共同控制着区域、地区、山体、岩体的稳定性和岩块的力学特性。按性质，结构面可分为硬性（刚性）结构面和软弱结构面。硬性结构面的摩擦系数较大，多数没有充填物。软弱结构面的摩擦系数相对较小，延伸较长，且普遍充填粘土、泥、岩石碎块等物质。按物质组成和微结构形态，软弱结构面分为原生软弱夹层、断层和层间错动破碎带、软弱泥化带（或夹层）等 3种类型。某些充填泥质或粘土薄膜的大节理，也可构成软弱结构面。软弱结构面是岩体中最容易产生变形和破坏的部位。它常常成为危险的切割面、滑移面或构成有害的压缩变形带，导致岩体产生不允许的变形或失稳。因此，当工程岩体中存在软弱结构面时，除了要研究它们的几何形态、结合状况、空间分布和填充物质等方面外，还要特别注意对其物质组成、厚度、微观结构、在地下水作用下工程地质性质（潜蚀、软化）的变化趋势、受力条件和所处的工程部位，以及它们的力学性质指标等，进行专门的试验研究，并对其对岩体稳定性的影响作出定量的分析评价，提出工程处理措施。

5、结构体

岩体受结构面切割而成的块体或岩块。随着结构面的分级，相应地结构体也可分级。视研究问题的不同，所选取的结构体等级是不一的。几级结构体综合叠加影响居多。由于不同级别、不同性质、不同产状以及不同发育程度的结构面的组合，结构体几何形态、单体大小可迥然不同。岩性的变化，也均关系着岩体的完整性、坚强性，从而决定着岩体的所属介质类型。

6、类型

按结构面和结构体组合形式，尤其是结构面性状，可将岩体划分如下结构类型：①整体块状结构，包括整体（断续）结构、块状结构和菱块状结构；

②层状结构，包括层状结构和薄层(板状)结构；③碎裂结构，包括镶嵌结构、层状碎裂结构和碎裂结构；④散体结构，包括块夹泥结构和泥夹块结构等。

7、力学效应

结构对岩体力学性能的影响。岩体在力学作用和力学性质上有明显的结

岩体结构

构效应，结构类型不同，力学效应不一。若岩体内存在着软弱结构面，则岩体结构力学效应主要受它控制，而且取决于它的充填度(即充填物在结构面内填充程度)、充填物成分与结构、充填物厚度以及结构面的起伏度（即结构面的起伏程度，常用起伏差即起伏最大值表示）。其中又以充填物厚度、充填度和起伏度最为重要。厚度大小与物质成分有关,一般颗粒越粗厚度越大;反之,颗粒越细,厚度越小。设充填物厚度为h,结构面起伏差为H,定义为充填度。起伏的结构面内充填物的充填度越大，结构面抗剪强度越低。当充填度大于200％左右时,结构面强度便稳定于一定的水平上；即与软弱充填物质的强度相当，这种关系称之为充填度的力学效应。

结构面起伏度用起伏差及起伏角表示。起伏差的力学效应常与充填度相联系。起伏角α 为迎着受力方向结构面的仰角，又称为爬坡角。结构面具有爬坡角为α 的起伏时，其抗剪强度中的摩擦角φa将增加α ，即φa=φj+α

φj为平直结构面的基本摩擦角。

多组四级结构面（如节理）发育的岩体结构类型的力学效应主要取决于结构面密度（单位尺寸上的结构面数）、结构面产状（结构面出露的空间方位）及结构面组数 3个方面。岩体强度（变形参数也同样）随着岩体内含的结构面组数和结构体数增多而降低。结构面对岩体破坏影响有一定的范围。当结构面倾角大于或小于α min时，结构面对岩体破坏便没有影响。当结构面倾角介于和αmin之间时,岩体强度则随着结构面倾角而变化，在

α=30°±时，出现强度最低值。在多组结构面发育的岩体，结构面对岩体力学作用和力学性质的影响，是各组结构面力学效应的叠加。显然，结构面组数越多，岩体力学性质越均匀化。

整体结构岩体的力学效应规律基本上与节理化岩体相近。以单轴抗压强度为例，节理化岩体仅相当于岩块抗压强度的1/3至1/10,而整体结构岩体的单轴抗压强度可相当于岩块的1/2至1/3。