岩体的结构特征
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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。
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。
〔二〕岩体结构特征1.结构体特征结构面可将岩体切割成不同形状和大小的结构体。
根据其外形特征可大致归纳为柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种根本形态。
当岩体发生强烈变形破碎时,也可形成片状、碎块状、鳞片状等结构体。
结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系,如平缓产状的层状岩体中,常将岩体切割成方块体、三角形柱体等。
在陡立的岩层地区,往往形成块体、锥形体和各种柱体。
2.岩体结构类型二、岩体的力学特性【2022】5.建筑物结构设计对岩石地基主要关心的是〔〕A.岩体的弹性模量B.岩体的结构C.岩石的抗拉强度D.岩石的抗剪强度答案:A分析:就大多数岩体而言,一般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。
因此,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。
由于岩体中发育有各种结构面,所以岩体的弹塑性变形较岩石更为显著。
【2022】4结构面结合力较差的工程地基岩体的工程特性是〔D〕。
A.沿层面方向的抗剪强度高于垂直层面方向B.沿层面方向有错动比有软弱夹层的工程地质性质差C.结构面倾向坡外比倾向坡里的工程地质性质好D.沿层面方向的抗剪强度低于垂直层面方向【2022】5工程岩体沿某一结构面产生整体滑动时,其岩体强度完全受控于〔A〕。
A.结构面强度B.节理的密集性C.母岩的岩性D.层间错动幅度二、岩体的工程地质性质(一)岩石的工程地质性质1、岩石的物理力学性质【2022】2关于地基岩石软化性的说法,正确的选项是〔C 〕。
A.软化系数>0.25,工程性质良好B.软化系数<0.25,工程性质良好C.软化系数<0.75工程性质良好D.软化系数>0.75工程性质良好(2)岩石主要力学性质2.岩石的分级鉴于土和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度,由松软至坚实共分为16级,分别以I-XⅥ表示,其中I~Ⅳ的4级为土,V~XⅥ的12级为岩石。
土分为一、二、三、四类,岩石分为松石、次坚石、普坚石、特坚石四类。
§1. 岩体的结构特征
结构面——不连续面,切割岩体的各种地质界面
岩体
结构体——结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体
岩体结构特征:结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征
一、结构面的成因类型
(一)原生结构面
成岩过程中形成的
1. 沉积结构面
eg:层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面
2. 火成结构面
岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面
eg:流层、冷凝节理、接触面
冷凝节理——张性节理:岩体稳定、渗漏
形成破碎带或围岩蚀余带的——软弱结构面接触面——
熔合好——强度高
3. 变质结构面
变余结构面:层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物
变成的重结晶结构面:片理、片麻理发育,因此岩性
软弱,易水化——软弱夹层
(二)次生结构面
后期地质作用形成
1. 内动力形成的结构面——构造结构面
eg:节理、劈理、断层面
2. 外动力形成的结构面
作用:风化作用,卸荷作用(滑坡面)、人为(爆破)
风化裂隙:风化夹层
卸荷裂隙:岩体剥蚀,人工开挖→应力状态改变,应力释放形成
爆破裂隙:
二、结构面特征
和野外试验标准化委员会于1978年提出《岩体不连续面定量描述的建议方法》
规定:从方位张开度等方面研究间距充填度
连续性渗流
粗糙度节理组数
侧壁强度块体大小
结构面规模分级
三、软弱夹层
1.软弱夹层是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。
2.分类:软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层
包括:岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹
岩屑型及泥型(GB50287-99,附录D)等。
3.泥化夹层:结构松散,密度小,含水量大,强度低,变形量大 • 泥化夹层的形成条件:物质基础、构造作用、地下水的作用。
①物质基础:粘土岩类夹层
粘粒含量越高,蒙脱石组粘土矿多→有利
②构造作用
③地下水作用:结合水膜→粒间连接力减小→岩石处于
塑态
四、结构体类型:柱状、板状、锥状等
五、岩体结构类型:整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构 §2. 岩体的主要力学特征 贯穿整个工程区
的次一级断裂
区域内的大断裂
某建筑物地基内的小型断层、
大节理卸荷裂隙 某范围的节理劈理构造
小的裂隙
岩体与岩块力学性质差异大
一、岩体的变形特征
1. 岩体变形结构面变形
结构体变形
2. 岩体变形过程
调整表现形式:岩体的应力——应变曲线
分析:①微裂隙闭合阶段:
OA——凹状缓坡:节理压密闭合→岩石变压应力较低,岩石中微裂隙闭
合,所以曲线先缓后陡,斜率度大,应变速度减小
②直线变形阶段:岩石变形表现为微裂隙完全闭合,孔隙被压缩,岩石
中颗粒都受挤压,发生弹性变形,应变、应力呈线性
关系增长
AB——结构面压密后弹性变形
③破损阶段:当压力达到弹性极限以后,岩石产生新的破裂面,原闭合裂
隙增大,发生塑性变形
BC——岩体发生破裂、塑性变形
④破坏阶段
CD ——岩体全面破坏 C ——峰值强度,应力极限
3. 据变形特征、岩石力学性质分类
(1)弹性岩石:岩石在外力作用下有明显弹性变形量
(2)弹塑性岩石:弹性变形量<塑性变形
(3)塑性——熔变性岩石
4. 表征岩体变形的参数
(1)变形模量(E 0)
最大应力(σ)与应变(ε)的比值
E 0=εσ=e P εεσ+ E 0越大,岩体越好 (2)弹性模量(E e ): E e =
e εσ 二、岩体的流变特征
1. 流变性:蠕变、松弛
工程建筑中,应力较低时岩体就产生蠕变,并不须荷载很高
蠕变: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,应力随时间增长而逐渐减小 流变岩体:软弱岩石、软弱夹层、碎裂及松散岩体
2. 蠕变
(1)分类
稳定蠕变:较小恒定荷载作用下,变形ε随t 增加,变形V 减小→稳定 非稳定蠕变: 当恒定荷载超过某一极限值变形随t 增高,最终导致→破坏
§3.岩体的天然应力状态 一、地应力
1. 概念:地壳岩体在天然状态下所具有的内应力,分布于岩体的每个质点上
2.
岩体自重应力 主
类型
天然地应力 构造应力
变异应力——岩体中存在+应力、流体应力
感生地应力:工程活动对岩体施加的应力 三、天然应力分布规律
1. 岩体中存在三向不等的空间应力场
σz ——垂直应力,一般最小 σx 、σy ——水平应力,并不水平,倾角100~25 0
2. 利用天然应力比值系数K 分析(垂直应力与水平应力关系) z y x z K σσσσ==
①K=0 σx =σy =0 少见
②0<K<1 σx <σz 或σy <σz 14% ③K=1 σx =σz 11%
④K>1 σx>σz 75%
3. 水平应力具有强烈方向性
应力释放区
河谷地区地应力场应力集中区
应力平稳区
河谷由浅入深:应力释放区→应力集中区→应力平稳区
应力<20MPa→急剧上升,达60MPa→减少至平稳,20MPa
河谷周遍山体中:边坡→深部
释放→集中→平稳
<20MPa 升至35MPa 25MPa
四、地应力研究的工程意思
1. 总体:低应力区岩体松弛、漏水、风化带深
高应力区开挖卸荷引起岩体变形破坏
2. 地应力的高低划分
以岩石强度R b/最大水平主应力的比值来确定
法国: <2 高应力区
2~4 中高应力区
>4 低应力去
中国: <4 极高应力区
4~7 高应力区
水平应力<自重引起低应力
3. 高地应力对工程影响
(1)基坑底部隆起、剥离破坏
隆起轴线与最大水平主应力垂直
(2)基坑边坡的剪切滑移
葛洲坝二江电站厂房地基开挖时,当地含多层软弱夹层,
当开挖一层时,产生向临室面滑动,开挖到3二层时,卸荷引起沿三层产生
位移,测得边坡位移方向与最大水平主应力方向一致(3)地下洞室产生大的收敛变形
洞室轴线与最大水平应力垂直时,产生收敛变形,软岩向洞内挤出“吐
舌头”现象
(4)地下洞室施工中产生岩爆
1985年,天生桥二级电站引水隧洞发生岩爆,最大爆落方量22m3,最大爆深1.1m,最大面积84m2
§4. 岩体的工程分类。