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北科大岩石力学课件-李长洪3.1岩体力学性质(yantijiegou).ppt

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精品课程《岩石力学》ppt课件(全)

精品课程《岩石力学》ppt课件(全)

具体而言，研究岩石在荷载作用下的应力、变形和破坏 规律以及工程稳定性等问题。
上述定义是把“岩石”看成固体力学中的一种材料，然而
岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，它是
一种典型的“连续介质”，具有复杂的地质构造和赋
存条件的天然地质体。
.
11
三、岩石力学理论的发展简史
1. 初始阶段(19世纪末~20世纪初)
.
8
（2）60年代初意大利Vajont大坝水库高边坡的崩溃 意大利Vajont拱坝，坝高262m，
于1959年建成，是当时世界上 最高的拱坝。1963年10月9日 夜，由于大坝上游山体突然滑 坡，约2.5亿立方的山体瞬时涌 入水库，涌浪摧毁上游及下游 一个小镇与邻近几个村庄，造 成约2500人死亡，整个灾害的 持续时间仅仅5分钟。
.
3
一、引言
1. 人类活动与岩石工程（Rock Engineering）
岩石圈是人类赖以生存的主要载体，人类的大部分活动都 是在岩石圈上进行的：
远古
约4700年前 公元1600年
19世纪
石器，穴居 金字塔（146.5m) 火药采矿 铁路隧道技术
20世纪 大型水电工程
岩基、边坡，地下 洞室，隧道工程等
普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论．
围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于 冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分．
太沙基(K．Terzahi)理论 围岩塌落成矩形，而不是抛物线型．
优点与缺点
上述理论在一定历史时期和一定条件下还是发挥了一定作用的， 但是围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有 的地下空间都存在塌落拱．围岩和支护之间并不完全是荷载和 结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载 系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作 用．

岩体力学-第一章 岩石的力学特性.PPT

岩体力学-第一章 岩石的力学特性.PPT
第一章 岩石的力学特性
本章内容：
岩石的应力－应变关系(静力学瞬时和长期荷载荷载作用下); 岩石弹性参数确定;岩石的本构关系;岩石的破坏准则; 以及介绍影响岩石力学性质因素，常见岩石试验方法。
本章重点与难点：强度与变形特征 １.１ 静力学特性 １.２ 流变特性 １.３ 影响岩石力学性质的因素 １.４ 破坏判据
c c1 0.778 0.222 h
d
1
2
2.5
3
h/d
13
点荷载强度指标(point load strength index)：
P D2 c ——为h/d为2的试件单轴抗压强度
c 24 I s I s
I s ——点荷载强度指标，
普通材料试验机： 柔性试验机； 刚度较小； 不能控制荷载和变形； 只能做出岩石受力在达 到极限强度以前的变形 特征。
类型Ⅰ弹性的
类型Ⅱ 弹塑性的
类型Ⅲ 塑弹性的
类型Ⅳ 塑－弹－塑性的
类型Ⅴ 塑－弹－塑的
类型Ⅵ 弹－塑－蠕变的
4
类型Ⅰ：直线型； 包括玄武岩，石英岩，辉绿岩，白云岩和非常坚硬的石灰岩 类型Ⅱ：直线＋弯曲下降； 石灰岩，粉砂岩，凝灰岩等致密但岩性较软的岩石 类型Ⅲ：下凹＋直线 ； 花岗岩和砂岩等具有孔隙和微裂隙坚硬岩石 类型Ⅳ：Ｓ型直线陡且长，曲线较短 坚硬致密的变质岩，如大理岩，片麻岩等 类型Ⅴ：Ｓ型直线平且短，曲线长； 压缩性较高的岩石，片岩在垂直片理方向受压 类型Ⅵ：直线＋弯曲； 盐岩
2P d2 d 2a
0.8 0.7 0.6 0.5
抛物线型压力分布 均匀压力分布 常位移条件压力分布 光弹试验
t
2P dh
P t 0.3 0.2 A

岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件

岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在

岩石力学第二章 岩体力学性质ppt课件

岩石力学第二章 岩体力学性质ppt课件
存于一定地应力环境中的岩体来说，地应 力对岩体构成的围压越大，其承载才干越 大。
②、地应力影响岩体的变形和破坏机制， 许多低围压下呈脆性破坏的岩石在高围压 下呈剪塑性变形，这种变形和破坏机制的 变化阐明岩体赋存的条件不同，岩体的本 构关系也不同。
岩石力学
六、地应力的影响
③、地应力影响岩体中的应力传播的法 那么，严厉来说岩体是非延续介质，但由于 岩块间存在摩擦作用，赋存于高应力地域的 岩体，在地应力围压的作用下那么变为具有 延续介质特征的岩体，即地应力可以使不延 续变形的岩体转化为延续变形的岩体。
特别是水和地应力的作用。
岩石力学
一、岩石与岩体的概念
岩体内存在各种地质界面，它包括 物质分异面和不延续面，如断层、层 理、节理、片理、假整合、不整合和 褶皱等。
这些不同成因、不同特性的地质界 面统称为构造面(弱面)。
岩石力学
一、岩石与岩体的概念
构造面(弱面) 在横向延展上具有面的 几何特性，常充填有一定物质、具有一定 厚度。
断层泥主要是由糜棱岩风化而成而糜棱岩主要为压力愈合连结当压力卸去后又转化为糜棱岩粉糜棱岩体风化后便转化为断岩石力学中国科学研究院地质研究所岩体结构分类名称结构面间距cm完整性系数i主要结主要结构面类型主要结压强度mpa散体结构020节理密集呈无序状分布表现为泥包块或020无实际意岩石力学岩体结构类型岩体完整性主要结构面及其抗剪特性压强度10pa结构面间距cm完整性系数i主要结构面摩擦系数f代号名称代号名称整体块状结构整体结构100075存在刚性结构面060600块状结构10050075035级为主刚性结构面局部为破碎结构面0406300般大于600层状结构层状结构50300603级为主刚性结构面柔性结构面0305300薄层状结构30040级显著柔软结构面030o40300100碎裂结构镶嵌结构50036密集刚性结构面破碎结构面040060600层状碎裂结构50骨架岩层中较大040均发育泥化结构面020040300骨架岩层在300上下碎裂结构50030破碎结构面016040300散体结构020节理密集呈无序状分布表现为020无实际意义岩石力学岩体结构类型岩体完整性主要结构面及其抗剪特性压强度10pa结构面间距cm完整性系数i主要结构面摩擦系数f代号名称代号名称整体块状结构整体结构100075存在刚性结构面060600块状结构10050075035级为主刚性结构面局部为破碎结构面0406300般大于600层状结构层状结构50300603级为主刚性结构面柔性结构面0305300薄层状结构30040级显著柔软结构面030o40300100碎裂结构镶嵌结构50036密集刚性结构面破碎结构面040060600层状碎裂结构50骨架岩层中较大040均发育泥化结构面020040300骨架岩层在300上下碎裂结构50030破碎结构面016040300散体结构020节理密集呈无序状分布表现为020无实际意义岩石力学四岩体结构的相对性工程岩体结构的唯一性岩体结构分类的最终目的在于为岩石工程的建设服务对于工程岩体而言由于工程规模和尺寸的变化岩体结构也发生相对变化具有相对性

岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质

岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质
（2）上凹型（塑-弹性岩体）
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
3
§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
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孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
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北科大岩石力学课件-李长洪3.4岩体力学性质(yantidebianxingyuqiangdu).ppt

北科大岩石力学课件-李长洪3.4岩体力学性质(yantidebianxingyuqiangdu).ppt

3.4 岩体的强度与变形
3.4.4 岩体强度的测定——现 场原位试验 （1）岩体单轴抗压强度测定 （2）岩体抗剪强度测定
P + T sin α σ= F
T cos α τ= F
P、T分别为垂直及斜向千斤 顶施加荷载； F为试体受剪截面。
2.6 岩体的强度与变形（岩体强度的测定）
（3）岩体三轴压缩试验 σ 1 > σ 2 = σ 3 等围压 σ 1 > σ 2 > σ 3 真三轴试验 对于多节理岩体 σ 2 影响较大
3.4 岩体的变形与强度
3.4.2 岩体剪切变形特征 ①在屈服点前，变形曲线与抗压 变形相似，上凹型。 ②屈服点后，某个结构面或结构 体首先剪坏，随之出现一次应 力下降。峰值前可能发现多次 应力升降。升降程度与结构面 或结构体强度有关，岩体越破 碎，应力降反而不明显。 ③当应力增加到一定应力水平时， 岩体剪切变形已积累到一定程 度，没剪破的部位以瞬间破坏 方式出现，并伴有一次大的应 力降。 ④随后产生稳定滑移
3.4 岩体的变形与强度（单轴和三轴压缩变形特征）
（2）卸载时荷载不降至零时的应 力－应变曲线 ①卸荷不降至零时的循环加载应 力－应变曲线呈“闭环型”。 ②随着外荷加大、循环次数增多， 闭环后移，这是结构面逐级被 压密与啮合，这是结构面逐级 被压密与啮合所致。 ③闭环逐渐变窄→演变呈一条线， 这是压密程度越来越高，弹性 后效变小的原因。 σ ④当卸荷至零并持续一定时间后， E= 有较大回弹变形，这是弹性后 ε a + εb 效的表现。 ⑤变形模量
本节主要内容
1岩体受压变形性质 岩体受压变形性质 2岩体受剪变形性质 岩体受剪变形性质 3岩体各向异性特征 岩体各向异性特征 4岩体强度特征 4.1 岩体的单轴和三轴压缩变形 特征 （1）岩体应力－应变全过程曲线 ①在加载过程，结构面压密与闭合， 应力－应变曲线，呈上凹型。 ②中途卸载有弹性后效现象和不可 恢复残余变形。这是结构面闭合、 滑移、错动造成的。 ③完全卸载，再加载形成形式上的 “开环型”曲线，这也是弹性后 效造成的。 ④峰值强度后，岩体开始破坏，应 力下降较缓慢，仍有残余应力， 这是岩体结构效应。

岩石力学性质-PPT课件

岩石力学性质-PPT课件
岩石具有非常缓慢的流动性。
粘度是衡量地球动力学的一个重要参数。
近代，人们把物体所有这些力学性质概括为物质的流变 性（rheological properties），并形成一门新兴学科 －流变学（rheology）
流变学是研究固体物质流动的科学。因此，从近代地球 科学观念来看，地球物质具有流变性。把研究地球物质 流动性质和规律的科学，称为“地球流变学（Rheology of Earth Materials）”。
时间对岩石蠕变和松弛的影响
蠕变是在恒定应力作用下，应变随时间持续增加的变形。 蠕变的结果在低于岩石弹性极限的情况下使岩石产生永
久变形。 松弛是在恒定变形情况下，岩石中应力随时间增长不断
减小。 松弛的结果：使部分弹性变形转化为永久变形，相当于
降低了岩石的弹性极限。 蠕变和松弛现象是岩石变形表现的两方面，都表现出时
（1）改写为
（3）
（4）
（1）、（3）式称为线性粘性定律（牛顿粘性定律），服从牛顿粘性定律的 材料称为牛顿流体（或线粘性流体）。具牛顿粘性变形称为粘性流体变形。
理想粘性材料的力学行为
弹塑性变形—指有些物体同时具有弹性和塑性的性 能。在弹塑性变形中，有一部分是弹性，其余为塑 性变形。
理想弹性体的变形是可逆过程，它的应力与应变 之间有一个确定的单值关系，符合虎克定律：
σ=Ee
其中E为杨氏弹性模量。
岩石变形的应力－应变曲线
非理想弹性体的变形：受力不立即产生全部弹性 变形，而是随着时间的延长逐渐增大弹性变形到 应有的值；当撤除外力后，也不立即恢复原状， 而是随时间延长逐渐恢复原状。这种现象称为弹 性后效（即滞弹性）。
流体沿着x方向流动的n个不同流层。它们的流速ů是y的函数，ů在y轴方向的 变化率称为速度梯度，dů/dy。同一位置上的剪应力（摩擦阻力）与速度梯度 呈正比关系

北科大岩石力学课件-李长洪1.1 岩石的力学性质(qiangdu).ppt

北科大岩石力学课件-李长洪1.1 岩石的力学性质(qiangdu).ppt
a.试验者和时间：意大利人冯卡门(VonKarman) 试验者和时间： 试验者和时间 于1911年完成的。 b.试验岩石：白色圆柱体大理石试件，该大理石 试验岩石： 试验岩石 具有很细的颗粒并且是非常均质的。 c.试验发现： 试验发现： 试验发现 ①在围压为零或较低时，大理石试件以脆性方式 破坏，沿一组倾斜的裂隙破坏。 ②随着围压的增加，试件的延性变形和强度都不 断增加，直至出现完全延性或塑性流动变形，并 伴随工作硬化，试件也变成粗腰桶形的。 ③在试验开始阶段，试件体积减小，当达到抗压 强度一半时，出现扩容 扩容，泊松比迅速增大。 扩容
5)水对单轴抗压强度的影响－软化系数 岩石的软化系数：饱和岩石抗压强度σb与 干燥岩石抗压强度σc之比
η=σb/ σc≤1
1.2岩石单轴抗拉强度
1）定义：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到 ）定义： 破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的 破坏时所能承受的最大拉应力 单轴抗拉强度(Tensile strength) ,。 试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其 横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验 分直接试验和间接试验两类。
2)实验加载方式 实验加载方式： 实验加载方式
a. 真三轴加载 真三轴加载:试件为立方体，加载方式如图所示。 应力状态：σ1>σ2> σ3 这种加载方式试验装置繁杂，且六个面均可受到由加压铁 板所引起的摩擦力，对试验结果有很大影响，因而实用意 义不大。故极少有人做这样的三轴试验。 b.假三轴试验 假三轴试验:，试件为圆柱体，试件直径25~150mm， 假三轴试验 长度与直径之比为2：1或3：1。加载方式如图所示，轴 向压力的加载方式与单轴压缩试验时相同。 但由于有了侧向压力，其加载上时的端部效应比单轴加载 时要轻微得多。 应力状态： σ1>σ2=σ3

岩体力学-岩体的力学特性.PPT

岩体力学-岩体的力学特性.PPT

Xe变化在0－1之间变化； Xe值愈大说明结构面的连续 性愈好； 当Xe=1时，结构面完全贯通。 当Xe=0时，岩体完整。
9
迹长：在岩体中沿结构面延展 迹线的长度。
岩体按切割度Xe的分类表 用结构面的迹长来描述和评 价结构面的连续性，并制订 了相应的分级标准 名称 切割度Xe
国际岩石力学学会(ISRM，1978)建议
III 级
IV 级
划分II类岩体结构 的基本依据 是岩体力学性质和 结构效应基础 坚硬结构面 破坏岩体的完整性， 与其他结构面形成 不同类型边坡破坏 方式。 16
结构面分级-4
级序 分级依据 地质类型 力学属性 影响岩体稳定性
分布随机，降低岩 块强度，是岩块力 学性质效应基础。 硬性结构面 若十分密集，又因 风化，形成松散介 质。
1.结构体的相对大小 2.结构体的块度 3.结构体的形状 板状结构体，柱状结构体，锥状结构体
19
2.2 岩体静力学特性：
包括剪切变形和抗剪强度，以及法向变形;以剪切试验为研 究手段。 不连续面在剪切试验，包括室内剪切试验和现场剪切试验， 试验装置和简图 填充物对结构面抗剪强度的影响 1 夹层厚度：随着厚度的增加迅速降低，与法向应力的 大小有关 2 矿物颗粒：随着颗粒直径增大而增大，超过30mm，变 化不大 3 含水量：含水量增大导致抗剪强度大幅度降低
K=n/L ， d’ =1/K=L/n 线密度Kd：若取样线垂直结构面，则裂隙度被称为线密度。 间距d：同一组结构面法线方向上结构面平均距离。 Kd=n/L ， d =1/Kd=L/n
11
多组结构面裂隙度K的计算： Ka=1/max =cosξa/da Kb=1/mbx =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱosξb/db · · · · · · ， Kn=1/mnx =cosξn/dn K=Ka+Kb+· · · +Kn

岩体力学性质PPT课件

岩体力学性质PPT课件
岩石在成岩过程中形成的 结构面，如层理、片理、 节理等。
构造结构面
由构造运动形成的破裂面 或断裂面，如断层、节理 、劈理等。
次生结构面
由外动力地质作用形成的 结构面，如风化裂隙、卸 荷裂隙等。
结构面对岩体强度影响
降低岩体强度
结构面的存在使得岩体的连续性 受到破坏，导致岩体强度降低。
控制破坏形式
结构面的产状、规模和组合关系对 岩体的破坏形式起着控制作用。
压缩强度
岩石在单向或三向受压条 件下破坏时的最大压应力
。
压缩变形
岩石在压力作用下产生的 变形，包括弹性变形和塑
性变形。
压缩模量
岩石在单向压缩条件下的 应力-应变关系中的比例常
数。
岩石拉伸性质
拉伸强度
岩石在拉伸条件下破坏时的最大拉应力。
拉伸变形
岩石在拉力作用下产生的变形，主要表现 为弹性变形。
拉伸模量
孔隙度
指岩石中孔隙体积与总体积之比，以 百分数表示。孔隙度反映了岩石的储 集能力和渗透性能。
岩石硬度与强度
岩石硬度
指岩石抵抗刻划、压入和研磨的能力，常用摩氏硬度计进行 测定。硬度与矿物成分、结构和构造等因素密切相关。
岩石强度
指岩石在受力作用下抵抗破坏的能力，包括抗压强度、抗拉 强度和抗剪强度等。强度受岩石成分、结构、构造和应力状 态等因素影响。
谢谢您的聆听
THANKS
室内试验法
单轴压缩试验
对规则试件施加单轴压力，测定 其抗压强度、变形和破坏特征。
三轴压缩试验
在三向应力状态下对试件施加压 力，研究岩石在三向应力下的力
学性质。
剪切试验
对试件施加剪切力，测定其抗剪 强度和剪切变形特性。

《岩石力学》(完整版)PPT课件

《岩石力学》(完整版)PPT课件
1.平行层面纵波波速大于垂直层面波速
平行层面波速/垂直岩层波速＝各向异性系数C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10
.
43
表3－6
.
44
•交通方面 ：北京道路面积4.4m2/人；东京11.3m2/ 人；伦敦21.3m2/人。
.
4
1.3 岩体力学的研究方法
研究方法：实验、理论分析与工程应用相结合
实验 理论
室内
岩块（拉、压、剪…） 模拟 收敛（表面位移）
野外 位移 应力
应变 绝对位移、相对位移（内部）
压力 连介
非连介
有限元
数值方法 离散元
VP0.3 51.88
.
34
.
35
二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系
弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视
充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹 性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在 裂隙充水的情况下，声能有5％可以通过， 若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波 可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的 能力与弹性波的频率和振幅有关.
.
29
.
30
根据实验结果整理的岩体动弹性模量见表（3－2）
.
31
动弹性模量与静弹性模量的比值
• 一般来说，岩体越坚硬越完整，则差 值越小，否则，差值就越大。
• 根据对比资料的统计，动弹性模量比 静弹性模量高百分之几至几十倍，如 图3－4所示。
• 从动弹性模量的数字来看，多集中 在 1 51305 0130MP之a间。
.
12
（二）渗透性
在一定的水压作用下，水穿透岩石的能力。反映 了岩石中裂隙向相互连通的程度，大多渗透性可用达 西（Darcy）定律描述：
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整体性强度 高，岩体稳 定，可视为 均质弹性各 向同性体
不稳定结构 体的局部滑 动或坍．深 埋洞室的岩 爆
27
3.1.5 岩体结构类型－2 岩体结构类型－
岩 体 构 类 型 主要 结构 结构面发育情况 体形 状
岩体地质 类型
岩土工程特征
可能发生的岩 上工程问题
块 状 结 构
厚层状机 积岩、正 变质岩、 块状岩浆 岩、变质 岩
K=n/L ， d′ =1/K=L/n
线密度Kd：若取样线垂直结构面，则裂隙度被称为线密度。 间距d：同一组结构面法线方向上结构面平均距离。
Kd=n/L ， d =1/Kd=L/n
18
按结构面间距d的分级表 描 述 极密集的间距 很密的间距 密集的间距 中等的间距 宽的间距 很宽的间距 极宽的间距 削 距(mm) <20 20～60 60～200 200～600 600～2000 2000～6000 >6000
8
3.1.3 结构面分级及其特性－2 级 序 分级依据 地质类型 不整合面 延伸数百 假整合面 米至数公 里， 原生软弱 夹层 破碎带宽 度比较窄， 层间错动 几厘米至 带 数米 风化夹层 控制山体稳定性 属于软弱 与I级结构面可 结构面 形成大规模的块 形成块裂 体破坏，即控制 边界 岩体变形和破坏 方式。
6
3.1.2 结构面（Structural plane)类型－3 成因类型 地质类型 卸 荷 裂 隙 次 生 结 构 面 爆 破 裂 隙 风 化 裂 隙 风 化 夹 层 泥 化 夹 层
7
3.1.3 结构面分级及其特性－1 结构面分级及其特性－ 级 分级依据 序 延伸数十公 里 I 级 深度可切穿 一个构造层 破碎带宽度 在数米、数 十米以上 力学属 地质类型 性 属于软 弱结构 区域性深 面， 大断裂 构成独 或大断裂 立的力 学介质 单元 对岩体稳定性影 响 影响区域稳定性 是岩体变形或破 坏的控制条件， 形成岩体力学作 用边界。
Xe=∑a/A
Xe变化在0～1之间变化； Xe值愈大说明结构面的连续性 愈好； 当Xe =1时，结构面完全贯。 当Xe =0时，岩体完整。
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岩体按切割度Xe的分类表 名称 完整的 弱节理化 中等节理化 强节理化 完全节理化 切割度Xe 0.1～0.2 0.2～0.4 0.4～0.6 0.6～0.8 0.8～1.0
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5）结构面张开度： ）结构面张开度： 张开度 ①张开度：结构面两壁间的垂直距离。 ②点接触：起伏、锯齿的凸起点，粘聚力降低。 ③张开:强度决定于充填物。 结构面按张开度分级
描 述 很紧密 紧 密 部分张开 张 开 中等宽的 宽 的 很宽的 极宽的 似洞穴的 结构面张开度(mm) <0.1 0.1～0.25 0.25～0.5 0.5～2.5 2.5～10 >10 10～100 100～l 000 >1000 张开情况 闭合结构面
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3.1.5 岩体结构类型－4 岩体结构类型－
岩 体 构 类 型 主要 结构 结构面发育情况 体形 状
岩体地质 类型
岩土工程特征
可能发生的岩 上工程问题
碎 裂 状 结 构
构造影严 重的破碎 岩层
断层、断层破碎 带、片理、层理 及层间结构面较 碎块 发育，裂隙结构 状 面 间距0.25— 0.5m，一般在3组 以上．由许多分 离体形成
结束语
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4
3.1.2 结构面（Structural plane)类型－1 成因类型 沉积 结构面 原 生 结 构 面 地质类型 层面、层理、沉积间断面（不整 合面、假整合面）、原生软弱夹 层 流层、流线、火山岩流接触面， 蚀变带、挤压破碎带、原生节理
火成 结构面 变质 结构面
片理、板理、软弱夹层
5
3.1.2 结构面（Structural plane)类型－2 成因类型 地质类型 劈理 构 造 结 构 面 节理 断层 层间破碎夹层
多数属 于坚硬 与I、II级结构 结构面 面组合可形成 不同规模的块 少数属 体破坏 软弱结 构面。 划分II类岩体结 构的重要依据 10
3.1.3 结构面分级及其特性－4 级 序 分级依据 延展数米， 未错动， IV 级 地质类型 节理、 劈理、 力学属 对岩体稳定性影 性 响 划分II类岩体结 构的基本依据
岩体地质 类型
岩土工程特征
可能发生的岩 上工程问题
层 状 结 构
多韵律的 薄层及 中厚层状 沉积岩、 副变质岩
层状 有层理、片理、 板状 节理带有层间错 透镜 动面 体
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．可 视为弹塑性 体．稳定性较 差
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
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3.1.4 结构面状态
1）结构面贯通类型和连续性 ）结构面贯通类型和 贯通类型 a. 贯通类型 ①非贯通性结构面：较短、不能贯通,岩块强度降低、变形增大. ②半贯通性结构面：有一定长度、不能贯通,岩块强度降低、变 形增大． ③贯通性结构面：长度较长、连续好、贯通整个岩体、构成岩体 边界，它对岩体有较大的影响，破坏常受这种结构面控制．
只具有少量贯穿 性较好的节理裂 隙．裂隙结构面 块状 问距0.7～ 柱状 1.5m。一般为2～ 3组．有少量分离 体
整体强度较 高．结构面互 相牵制．岩基 本稳定，接近 弹性各向同性 体
不稳定结构体 的局部滑动或 坍塌．深埋洞 室的岩爆
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3.1.5 岩体结构类型－3 岩体结构类型－
岩 体 构 类 型 主要 结构 结构面发育情况 体形 状
裂开结构面
张开结构面
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6）结构面的胶结充填物： ）结构面的胶结充填物： 充填物 a.胶结充填物成分 成分对结构面力学性质的影响： 成分 ①铁硅质胶结强度高； ②钙质胶结强度较差； ③黏土、泥质胶结强度最差。 b.胶结充填物厚度 厚度对结构面力学性质的影响： 厚度 ①薄膜充填：厚度小于1mm、应力矿物、强度明显降低； ②端续充填：厚度小于起伏、强度与充填物和结构面有关； ③连续充填：厚度稍大于起伏、强度取决于充填物。 ④后层充填：厚度远大于起伏、强度取决于充填物、易滑移。
是岩体力学性质 片理、 坚硬结 和结构效应基础 不夹泥， 构面 层理、 破坏岩体的完整 有的呈弱结 性，与其他结构 合状态，统 卸荷裂隙 面形成不同类型 计结构面 等。 边坡破坏方式。 11
3.1.3 结构面分级及其特性－5 级 序 分级依据 力学属 对岩体稳定性 地质类型 性 影响
V 级
分布随机，降 低岩块强度， 微小节理 连续性极差、 是岩块力学性 刚性接触的 硬性结 质效应基础。 细小或隐微 隐微裂隙 构面 裂面，统计 若十分密集， 结构面 线理等。 又因风化，形 成松散介质。
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．稳 定性很差
易引起规模较 大的岩体失稳、 地下水加剧岩 体失稳
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3.1.5 岩体结构类型－5 岩体结构类型－
岩 体 构 类 型 主要 结构 结构面发育情况 体形 状
岩体地质 类型
岩土工程特征
可能发生的岩 上工程问题
散 体 状 结 构
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4）结构面形态： ）结构面形态： 形态 ①要素：起伏形态、起伏角、粗糙度。 ②对岩体的力学性质和剪切强度有影响。 ③起伏角:i=arctan(2h/L)
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④粗糙度系数： JRC（joint roughness coefficent)
巴顿（Barton，1977）提出： 粗糙度标准及粗糙系数 挪威岩土工程研究所 (Norwegian Geotechnical Iinsitute)
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b. 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K1 ：沿结构面延伸方向上，结构面各段长度 之和与测线长度比值．
K1=∑a/(∑a+ ∑b)
K1变化在0～1之间变化, 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。
14
②面连续性系数（面切割度）Xe：在岩体中沿结构面延展平 面上，结构面各块面积之和∑a与该断面面积A之比．
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③迹长：在岩体中沿结构面延展迹线的长度。
描 述
迹长(m) <1 1～3 3～l0 10～20 >20
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国际岩石力学学会 (ISRM，1978)建议： 用结构面的迹长来描述 和评价结构面的连续性， 并制订了相应的分级标 准
很低连续性 低的连续性 中等连续性 高连续性 很高连续性
2）结构面密集程度 ）结构面密集程度 结构面的密集程度反映结构面发育的密集程度。 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
构造影响 剧烈的 断层破碎 带，强风 化带，全 风化带
断层破碎带交 叉．构造及风化 碎屑 裂隙密集．结构 状 及组合错综复杂， 颗粒 并多充填粘性 状 土．形成许多大 小不一的分离岩 块
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
易引起规模较 大的岩体失稳、 地下水加剧岩 体失稳
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②裂隙度K与的线密度Kd关系： 假设测线OC是水平布置的，且与结构面法线OA在水平面上的 假设 投影线OB的夹角为α，结构面的倾角为β，则
③体切割度Xv： 面切割度Xe与裂隙度K的乘积； Xv＝ K· Xe 表示一组结构面对岩体的切割程度。
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3）结构面产状： ）结构面产状： 产状 ①要素：走向、倾向、倾角 ②与主应力之间的关系：控制岩体的破坏机理与强度。
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对岩体稳定性影 力学属性 响
II 级
3.1.3 结构面分级及其特性－3 级 序 分级依据 地质类型 力学属 对岩体稳定性 性 影响 控制岩体的稳 定性