4.1 岩体结构面分析

岩体结构面几何参数的确定摘要：岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。

岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。

结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。

关键词：岩体结构面几何参数确定岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。

岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。

结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。

结构面的几何特征直接控制岩体中岩块的大小，同时控制岩质边坡稳定性分析和地下洞室围岩稳定性分析中的边界条件，即控制滑体的形状、规模及其趋势。

具有工程意义的岩体结构面主要包括地层层面和节理等。

在某抽水蓄能电站坝址区进行了大量的岩体结构面调查之后，利用所取得的资料，应用EXCEL软件，对有关几何参数进行统计分析，并利用数学模型和检验原理，确定了具有一定置信程度的置信区间。

1 结构面几何参数岩体结构面几何参数主要包括产状、间距、连通性等，结构面的产状由其走向、倾向和倾角组成，而结构面的走向和倾向可以相互换算，即只要确定其一即可（本文中以倾向为例）。

岩体结构面几何参数主要从天然露头、剖面（例如采矿剖面，道路剖面等）、平硐、钻孔中实测而得。

2 结构面倾向以结构面的倾向（方位角）为例，在工程区现场调查了二组结构面的305个数据，输入到EXCEL电子表后，得到的统计结果为：一组节理面（节理1）倾向的范围为80° ~147° ，其均值为111.4° ；另一组节理面（节理2）倾向的范围为154° ~270° ，其均值为200.9° 其分布见图1。

图1 结构面倾向统计图先对节理1进行分析，在模型的对比中可知，节理1服从伽马分布。

因此根据相对频率，计算数学期望S Ex 和方差S Dx ，然后可根据模型的特征计算其参数，a 和b 值可联立方程求得，G (a )可通过斯特林公式得到，计算结果为：a = 60.7627 和 b = 0.5279。

岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述郭肖红【摘要】Based on consulting documents,this paper reviewed the shear strength parameters value method of test method,formula method,expe-rience method and inverse algorithm method four kinds of rock mass structural plane,analyzed the applicability of various methods,provided basis for parameters reasonable value of rock mass structural plane shear strength.%在查阅文献资料的基础上，对试验法、公式法、经验法和反算法四种岩体结构面抗剪强度参数取值的方法进行了综述，分析了各种方法的适用性，为岩体结构面抗剪强度参数的合理取值提供了依据。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】2页(P32-33)【关键词】岩体结构面;抗剪强度;参数;取值【作者】郭肖红【作者单位】中国建筑材料工业地质勘查中心浙江总队，浙江杭州 310022【正文语种】中文【中图分类】TU452岩体强度主要取决于岩石块体和结构面这两部分的强度；工程实践和理论研究表明，在大多数情况结构面力学特性对岩体强度起着控制性作用，使得岩体强度因结构面的存在而大大削弱。

目前在工程岩体稳定性的分析评价工作中，其重点及难点之一就是如何合理地确定岩体结构面的抗剪强度参数。

现阶段，确定控稳结构面抗剪强度参数的主要方法可以归纳为试验法、公式法、经验法和反算法四大类，每一大类又分别包含几种不同的具体方法。

本文在大量查阅文献的基础上，对这些取值方法进行一番综述。

潞安井田某矿煤层顶底板工程地质稳定性评价方法作者：董宁波来源：《中国科技博览》2013年第32期摘要：在矿井建设过程中，经常会出现影响井巷施工和煤层开采的工程地质问题。

通过运用工程地质学理论和研究方法，分析煤层顶底板岩层的工程地质条件，选取合理评价指标，利用煤田勘探资料对煤层顶底板稳定性进行较为简便的定性评价，对煤矿安全生产有重要意义。

关键词：岩石力学性质地质构造岩体结构面岩体结构中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-018-01概述：在矿井施工建设过程中，井下巷道常常会因为地质条件变化发生开裂、片帮、冒顶、底板膨胀等工程地质问题；在煤炭开采过程中煤层顶板也存在垮落、周期来压、冲击地压等工程地质问题。

在煤矿生产过程中有很多事故都于工程地质问题相关，煤层顶底板的稳定性可以通过运用工程地质学理论分析煤层所在地层的工程地质条件来评价。

影响煤层顶底板稳定性的工程地质条件与很多地质因素有关，通过对煤层顶底板岩体的各种工程地质条件分析——包括区域地质条件、地质构造特征、岩石的物理力学性质、岩体的结构特征等工程地质条件，综合评价煤层顶底板岩体的工程地质稳定性。

运用综合分析工程地质条件评价稳定性的研究方法对潞安矿区某矿主采煤层顶底板工程地质条件进行分析并评价稳定性。

1. 井田所在区域地质条件潞安井田位于华北断块区吕梁～太行断块沁水块坳东部次级构造单元沾尚～武乡～阳城北北东向褶带中段，晋获断裂带西侧，某矿井田位于新裂陷西北部。

2. 井田地质构造特征井田内主要构造为一系列向斜、背斜交替发育，轴向均为近南北向。

向斜西翼地层倾角和缓，东翼地层受到自东向西水平挤压倾角较大，地层倾角大。

背斜东西翼地层倾角和缓。

该井田进行的三维地震勘探，揭示了井田内有少量断距大于20m有走向北北东的断层。

3. 含煤地层岩石工程地质性质3.1井田含煤地层情况本区主采煤层所在含煤地层为二叠系下统山西组（P1s），地层岩石主要为灰白色、灰色中细粒石英砂岩，灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩，为陆相沉积，产丰富的植物化石，与下伏的太原组地层呈整合接触。

浅析岩体结构面成因及分类摘要：近几年，自然灾害在我国频繁发生，岩体失稳严重威胁人类的生命财产安全。

首先，岩体失稳具有不可预测性，与滑坡不同，失稳前没有明显的变形迹象；其次，由于岩体内部结构面的复杂性，肉眼未能预测可能失稳的岩块体规模。

因此，为防治岩体对人类造成不必要的伤害，岩体结构的研究成为最重要的课题。

关键词：岩体结构面原生结构面次生结构面岩浆岩沉积岩变质岩劈理节理断层岩体是指在漫长的地质历史过程中，各种造岩矿物经成岩作用、构造作用、以及后来的天然或人工改造作用，逐渐形成了目前我们工程建设中所必须面对的各式岩体。

岩体中的结构面总体可划分为两类：一类为原生结构面，是在成岩过程中形成的；另一类为次生结构面，是在后期的构造作用及次生改造作用中形成的。

本章主要从系统工程地质学的角度，对岩体中的结构面进行宏观分析，并大致分析各类结构面的形态特征。

1原生结构面原生结构面是指在岩石成岩过程中形成的结构面。

不同成因的岩石，其内原生结构面形态、特征差异较大。

岩石按成因可划分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类，下面分别论述各类岩石中原生结构面的成因、形态、力学特性。

1.1岩浆岩中的原生结构面岩浆岩是由岩浆冷凝固结而形成的岩石。

存在流线与流面构造。

流线构造是指在成岩过程中，岩浆中的柱状矿物、长形俘虏体、析离体等的长轴方向呈定向排列；流线的延长方向反映了岩浆的流动方向。

流面构造是指岩浆岩中的片状矿物、扁平俘虏体、析离体等呈平行排列；流面一般平行于岩体的接触面。

流线、流面的形成，是由于岩浆流动时不同部位速度有差异所导致的。

岩浆岩中的流面类似于沉积岩中的层理，是岩浆岩中主要的原生结构面。

岩浆岩内也存在原生节理。

原生节理一般产生于岩浆岩成岩的最后阶段。

依据原生节理与流面的关系，可将岩浆岩中的原生节理划分为层节理、横节理和纵节理三类。

其中层节理又称为L节理，平行于流面方向，常较平滑，可有一些岩脉或矿脉充填；横节理又称为Q节理，与流线方向垂直，常直而长，节理面粗糙，多被岩脉或矿脉充填；纵节理又称为S节理，平行于流线，一般没有岩脉或矿脉充填。

第四章基于Hoek-Brown强度准则的岩体力学参数估算4.1 岩体结构精细描述4.1.1 试验洞概况1#试验洞桩号里程为AK12+567m，主洞深度约57m，在深度约28m处向东平行于辅助洞开挖试验支洞，支洞深度约30m。

在支洞深度约18m的位置为T2y 6/T2b地层分界。

盐塘组第六段(T2y6)的主要岩性为：灰--灰黑色泥质灰岩夹深灰色大理岩，泥质灰岩呈极薄层--中厚层状，主要矿物为方解石、石英、云母、炭、泥质和少量黄铁矿，镜下具泥质微粒结构。

常见泥质条带与灰岩互层出现；所夹大理岩细晶致密，常呈厚层状出露。

2#试验洞桩号里程为AK08+850m，主洞深度约80m，在深度约25m处向东平行于辅助洞开挖试验支洞，支洞深度约30m。

在主洞末端向西开挖试验支洞，支洞深度约20m，整个试验洞和支洞位于T2b 地层中。

白山组(T2b)岩性主要为灰--灰白色致密厚层块状大理岩。

3#试验洞桩号里程为AK08+950m，主洞深度约60m，在深度约25m处向西平行于辅助洞开挖试验支洞，支洞深度约30m，作为开挖变形监测支洞，并延伸后为暗物质实验室。

在主洞末端向西开挖试验支洞，支洞深度约20m，整个试验洞和支洞位于T2b地层中。

岩性主要为厚层状大理岩，有时略带紫色或白色，细晶致密。

4#验洞桩号里程为AK04+850m，主洞深度约50m，位于T3地层中。

地层岩性主要为灰黑色板岩夹青灰色粉砂岩，层理明显，薄层状，并偶夹薄层泥灰岩。

14.1.2 结构面描述统计采用精测线法分别对1#至4#试验洞洞壁进行结构面统计描述。

通过对实测结构面进行室内统计分析后，得到结构面走向玫瑰花图，根据赤平投影原理得到结构面等密度图[65-68]，见图4.1--4.4。

1汪斌，李维树，范雷等.《锦屏二级水电站引水隧洞高地应力条件下的岩体力学参数研究阶段成果报告》，长江科学院岩基室，2010，108—109.图4.1 测线1结构面等密度图及走向玫瑰花图图4.2 测线2结构面等密度图及走向玫瑰花图图4.3 测线3结构面等密度图及走向玫瑰花图图4.4 测线4结构面等密度图及走向玫瑰花图根据结构面走向玫瑰花图与等密度图，可以得知每条测线上结构面的优势分组，各组结构面优势产状如表4.1所示，结构面几何特征如表4.2。

基坑工程监测项目4 监测项目4．1 一般规定4．1．1 监测项目应与基坑工程设计、施工方案相匹配；应针对监测对象的关键部位进行重点观测；各监测项目的选择应利于形成互为补充、验证的监测体系。

4．1．2 基坑工程现场监测应采用仪器监测与现场巡视检查相结合的方法。

4．2 仪器监测4．2．1 土质基坑工程仪器监测项目应根据表4．2．1进行选择。

4．2．2 岩体基坑工程仪器监测项目应根据表4．2．2进行选择。

4．2．3 土岩组合基坑工程应根据基坑设计安全等级、岩体质量、土岩分布、土岩结合面及地下水状况、支护形式、周边环境变形控制要求，按照本标准第4．2．1条、第4．2．2条选择监测项目，围护桩嵌岩处岩体的水平向位移宜进行监测。

4．2．4 岩体基坑、土岩组合基坑采用爆破开挖时，应对爆破振动影响范围内的建（构）筑物、桥梁、道路、管线等保护对象进行质点振动速度或加速度监测。

4．2．5 湿陷性黄土和膨胀土基坑，当坑壁土体浸水可能性较大时，宜对土体含水量进行监测。

4．2．6 当基坑周边有地铁、隧道或其他对位移有特殊要求的建筑及设施时，监测项目应与有关管理部门或单位协商确定。

4．3 巡视检查4．3．1 基坑工程施工和使用期内，每天均应由专人进行巡视检查。

4．3．2 基坑工程巡视检查宜包括以下内容：1 支护结构：1)支护结构成型质量；2)冠梁、支撑、围檩或腰梁是否有裂缝；3)冠梁、围檩或腰梁的连续性，有无过大变形；4)围檩或腰梁与围护桩的密贴性，围檩与支撑的防坠落措施；5)锚杆垫板有无松动、变形；6)立柱有无倾斜、沉陷或隆起；7)止水帷幕有无开裂、渗漏水；8)基坑有无涌土、流砂、管涌；9)面层有无开裂、脱落。

2 施工状况：1)开挖后暴露的岩土体情况与岩土勘察报告有无差异；2)开挖分段长度、分层厚度及支撑（锚杆）设置是否与设计要求一致；3)基坑侧壁开挖暴露面是否及时封闭；4)支撑、锚杆是否施工及时；5)边坡、侧壁及周边地表的截水、排水措施是否到位，坑边或坑底有无积水；6)基坑降水、回灌设施运转是否正常；7)基坑周边地面有无超载。

6.岩体力学思考题(含答案)-(3)(共15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--岩体力学思考题---辅导讲解15个知识点一.判断题 (2x10=20分)1、影响岩石蠕变的主要因素有岩性.应力.温度和湿度等。

（）。

(一)蠕变：指在应力不变的情况下，岩石的变形随时间不断增长的现象。

岩石蠕变的类型分为稳定蠕变和不稳定蠕变两种。

影响岩石蠕变的因素很多:岩性,荷载,围压,湿度,温度等都对岩石蠕变有影响。

岩石蠕变特性大量试验表明：岩石变形＝瞬弹变形+蠕变（与时间有关）1.岩性－针对不同岩石，弹性变形与蠕变对比存在差异2.应力水平影响蠕变量大小，蠕变速率3.蠕变试验得到典型蠕变曲线分为三段：①AB－初期蠕变，蠕变速率ε递减卸载（σ）＝瞬弹PQ+粘弹QR（全部恢复）②BC－恒速蠕变，恒定，（单位时间增加ε相同）＝瞬弹 +粘弹UV+不可恢复uv随时间延续变形破坏③CD－加速蠕变－不断增大变形破坏2、在岩石真三轴试验过程中，中间主应力与最小主应力二者相等（）。

(二)实验室测定岩石力学性质时,先取岩芯,按标准Φ5x10cm圆柱或5x5x10cm棱柱体，置于高压釜内水平方向加围压，竖向加载。

于是有两种三轴压缩试验:σ1常規三轴压缩实验，实验时σ1≠σ2=σ3 σ2真三轴压缩实验，实验时σ1>σ2>σ3 σ3 σ13 、岩块的变形模量和泊松比受岩石矿物组成.结构构造.风化程度.空隙性.含水率.微结构面及其与荷载方向的关系等多种因素的影响。

（）。

(三)岩石变形——指多种地质力学环境因素（如河谷下切、地应力释放、工程开挖等）和工程荷载（如水库蓄水、隧洞充水的水荷载）共同作用岩石形状与大小发生变化。

主要变形指标是变形模量和泊松比,由于岩石是非连续,非均勻，各向异性的弹塑性体,变形指标不是常量,因矿物组分.结构与构造.围压,孔隙度.含水量,产地等不同，变形模量和泊松比也各有差异。

第四章 岩体的基本力学性质岩体是由岩块和结构面组合的天然地质体，其变形与强度不仅取决于它的受力状态，而且取决于岩体本身特征及赋存环境。

影响岩体基本力学性质的主要因素可概括为：（1）组成岩体的岩石材料性质；（2）组成岩体的结构面力学性质；（3）岩体中结构面的发育组合状态；（4）赋存环境，包括地下水、气和地应力的作用等等。

正是由于这些复杂因素的影响，使得岩体的力学性质与岩块有显著的差别，造成岩体变形增加，强度降低，显示出非均质、非连续、各向异性和非弹性等非线性性质。

本章首先讨论主要影响因素的特征，进而讨论岩体的变形性质和强度性质。

4.1.结构面的几何特征结构面对岩体力学性质的影响因素主要表现在结构面自身的力学性质和及其几何特征两方面。

其中几何特征通常包括：结构面的空间方位、连续性、密度、张开度、形态等；进一步研究还包括这些表述结构面几何特征指标的分布概率和结构面的空间组合关系对岩体力学性质或岩体工程稳定性的影响。

本节仅含前者。

4.1.1.结构面的空间方位结构面的空间方位，地质学中称为结构的产状，由走向、倾向和倾角表示。

其中：走向是指结构面与水平面相交的交线方向；倾向是与走向成垂直的方向，它是结构面上倾斜线最陡的方向；倾角度是指水平面与结构面之间所夹的最大角度。

可见结构面走向和倾向可以互相转换，所以，结构面产状有时又用倾向和倾角来表示。

为了便于结构面的数学表达，建立如图4.1(a)所示的坐标系，结构面就视为该坐标系中的一个空间平面。

并约定：向上为z 轴正向，向东为x 轴正向，向北为y 轴正向；结构面产状由倾向角β和倾角α确定。

由图4.1（a ）的几何关系可见，结构面的倾向角则为空间平面倾向与y 轴(正北向)的夹角；结构面倾角则为空间平面外法线与z 轴的夹角，如图4.1(b)所示，图中，ˆn表示结构面（空间平面）外法线。

设为单位矢量ˆn，则ˆn 在坐标轴,,x y z 上的分量分别为：sin sin αβ，sin cos αβ，cos α。