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FLAC原理、实例与应用指南 第四讲(简)

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FLAC基本原理及其在边坡稳定性分析中的应用

FLAC基本原理及其在边坡稳定性分析中的应用

法 ,由于不须形成总体刚度矩阵 ,占用的内存小 ,特别适合非线性问题 、 大变形问题和物理不 稳定问题 ,同时它还有多种材料模型供选择 ,因此在岩土工程领域得到广泛的应用 。综合文 献 [ 124 ] 分析了 FL AC 的基本原理 ,在此基础上应用它分析了一个简单的例子 。
1 FLAC 的基本原理
由材料的本构方程和相应的边界条件 ,就可以求得应力增量 。对各向同性的材料 ,有 σ δij θ + 3μ e ij ij = λ λ,μ为拉梅常数 ; θ为体积应变 ,当 i = j 时 , δ δ 式中 , ij 为 1 ,否则 , ij 为零 。
( 7)
这样通过上述各式的迭代求解 ,就可以得出每一迭代时步对应的单元的应力应变值 。 1. 5 运动方程 FL AC 在连续的固体介质中将力和质量均集中到结点上 , 再通过运动方程在时域内进 行求解 ,结点的运动方程为 σ ρ9u i = 9 ij +ρ ( 8) gi 9t 9x i σ 式中 ρ , 为物体的密度 ; u i 为速度 ; ij 为应力张量分量 ; g i 为重力加速度分量 。 由上面求出单元的应力 ,就可以得出节点的不平衡力 。如结点受到的合力不等于零 ,那 么它的不平衡力也就不为零 ,从而结点发生运动 。根据牛顿 定律 ,结点就要产生加速度 Δ Δ Δ ( t + t) ( t - t) ( t - t) ( t) Δt ( 9) ui 2 = ui 2 + ui 2 ∑ Ft
的有限差分网格 ,将物理网格映射到数学网 格上 ,数学网格上的某个结点 ( i , j ) 与物理 网格上相应的结点坐标 ( x , y ) 相对应 。如 图 1 和图 2 。 在网格内部 ,它又将每个单元细分为两 组相互覆盖的常应变三角形单元 ,共 4 个三 角形子单元 a 、 b、 c、 d , 如图 3 每个三角形单 元的偏应力分量相互独立 ,共有 16 个应力分量 。作用在每个节点的 外力为两个重叠的四 边形的两组外力矢量的平均值 。

FLAC-讲义(含地下水的边坡例子)

FLAC-讲义(含地下水的边坡例子)

FLAC 讲义一、什么是FLAC1.1 FLAC之字义F（Fast)L（Lagrangian）A（Analysis of）C（Continua). Lagrangian相对于Eulerian为每一时阶(timestep)之位移在Lagrangian之公式中，需对网格之座标予以更新，而Eulerian之公式则不予更新。

1. 2 FLAC之运算流程1。

3 FLAC 基本单元1。

4 分析模式大小与RAM之关系1。

5 单位1。

6 正负号方向（1) 应力－正号代表张力,负号代表压力(2）剪应力－详见下图,图中所示剪应力为正号（3) 应变－正的应变表示伸长,负的应变代表压缩(4) 剪应变－剪应变的正负号与剪应力相同（5) 孔隙压力－孔隙压力永远为正（6) 重力－正号的重力物质往下拉，负号的重力将物质往上提。

二、FLAC内建之组合律FLAC内建之组合律有：1．空洞模式（null model)使用于土壤被移除或开挖2．弹性模式3．塑性模式，包括a。

Drucker －Prager modelb. Mohr－Coulomb modelc。

ubiquitous－joint modeld。

strain－hardening/softening modele. bilinear strain－hardening/softening model f。

double－yield modelg modified cam－clay model此外，另有选购（option）模式，包括:1. 动力模式(Dynamic Option）2. 热力模式（Thermal Option)3. 潜变模式(Creep Option）使用者另可使用FISH语言去建构独特的组合律以符合所需。

三、FLAC－以命令为输入语法请查阅相关手册四、FLAC程式之使用步骤4。

1 FLAC程式使用前准备步骤步骤1:依比例画出所欲分析之资料于纸上画出地点之位置、地层资料、并简标示距离及深度资料.步骤2：换算输入资料成同一单位将现有地层资料,如Density,Bulk modulus,Young`s modulus, tension，cohesion, friction Angle 等资料，换算成同一单位。

FLAC原理实例与应用指南

FLAC原理实例与应用指南

1FLAC 实例分析教程刘波韩彦辉（美国）编著《FLAC 原理实例与应用指南》北京：人民交通出版社，2005.9 Appendix(附录)版权所有：人民交通出版社，Itasca Consulting Group, USA说明：1．本实例分析教程是为方便读者学习、应用FLAC 和FLAC3D 而编写的，作为《FLAC 原理、实例与应用指南》一书的附录。

2．计算算例参考了Itasca Consulting Group 的培训算例，命令流的解析旨在方便读者理解FLAC 和FLAC3D 建模及求解问题的一般原则与步骤。

3．实例分析的算例中，FLAC 算例是基于FLAC 5.00 版本、FLAC 3D 算例是基于FLAC 3D 3.00 版本实现计算分析的。

读者在学习和研究相关算例时，请务必采用Itasca 授权的合法版本进行分析计算。

4．本实例分析教程仅供读者参考，读者在参考本教程算例进行工程分析时，编者对可能产生的任何问题概不负责。

编者2005.10.182Project: [tunnel.prj] 隧道分析-- Example 1-1 Record Tree•[new]•[tun1.sav]o configo grid 10,10o ；10*10 建立网格o model elastico ；设定为弹性模型o gen circle 5.0,5.0 2.0o ；生成圆, 该圆圆心位置为（5.0 5.0），半径为2.0o group 'Tunnel:strong rock' notnullo ；设定非零的区域为group 'Tunnel:strong rock'o model mohr notnull group 'Tunnel:strong rock'o ；设定group'Tunnel:strong rock'的非零模型的区域为弹性模型o prop density=2000.0 bulk=1E8 shear=3E7 cohesion=1000000.0 friction=35.0 dilation=0.0 tension=0.0 notnull group 'Tunnel:strong rock'o ；对group 'Tunnel:strong rock'的非空区域，设定模型材料参数。

3.FLAC应用举例分析

3.FLAC应用举例分析

3 FLAC应用举例分析以上内容详细地介绍了使用FLAC程序建模的过程，以及建模过程中应注意的问题，下面将用实例进一步说明FLAC二维程序以及三维程序的具体应用。

1、北京市引进陕甘宁天然气市内扩建工程圆明园调压站进出线下穿京包铁路及城市铁路暗挖工程。

(1)工程简介本工程为北京市引进陕甘宁天然气市内扩建工程圆明园调压站进出线土建工程的一部分。

该工程位于海淀圆明园前八家西侧、下穿城市铁路及京包铁路。

暗挖隧道呈东西走向，全程61.455m，隧道中线与京包线相交处铁路里程为K19+579.6，与城铁相交处城铁里程为K7+897.4。

为了确保北京市引进陕甘宁天然气市内扩建工程圆明园调压站进出线下穿京包铁路及城市铁路暗挖工程施工期间的安全，本着稳妥可靠、安全第一、经济合理、技术先进的原则，将对隧道在开挖过程中引起的上覆岩土层和暗挖隧道移动变形进行数值计算，以确定隧道施工引起的铁路地基沉降量和隧道变形量。

(2)数值计算模型由于隧道范围较长且左右对称，假设整个隧道在轴线方向变形很小，用平面应变模型假设，即垂直于计算剖面方向的变形为零，因此本工程选择其中一个剖面的右半部分进行数值模拟和力学分析。

图6-41 城铁暗挖工程岩性分布图隧道宽度5.7m ，模型宽度取半个隧道宽度的5倍，即14.25m ，模型总高度为24.15m ，其中：自地表至隧道顶部深度7.35m ，隧道高度4.2m ，隧道底部向下取隧道高度的3倍，即12.6m ，图6-41是数值计算模型岩性分布图。

根据模型的尺寸，模型共划分为15295个平面单元，构成计算模型单元网格尺寸平均为0.15×0.15m(图6-42)，模型两侧限制水平方向移动，模型底面限制垂直方向移动。

高填土素填土粉质粘土注浆区砼衬砌y =2.7 kPa挖引起的地面最大位移为17.47mm，在隧道一侧的地表下沉影响宽度为8m左右，隧道顶部沉降量为10.52mm。

计算结果表明：整个隧道的垂直位移场和水平位移场的分布是合理的，引起的路面沉降量也在合理的范围以内，因此采用标号C25的混凝土衬砌以及注浆加固部分土体可以满足工程的稳定性需要。

FLAC3D快速入门及简单实例

FLAC3D快速入门及简单实例

FLAC3D快速⼊门及简单实例FLAC3D快速⼊门及简单实例李佳宇编LJY指南针教程前⾔FLAC及FLAC3D是由国际著名学者、英国皇家⼯程院院⼠、离散元的发明⼈Peter Cundall博⼠在70年代中期开始研究的，主要⾯对岩⼟⼯程的通⽤软件系统，⽬前已经在全球70多个国家得到⼴泛应⽤，在岩⼟⼯程学术界和⼯业界赢得了⼴泛的赞誉。

前国际岩⽯⼒学会主席 C.Fairhurst(1994)对FLAC程序的评价是：“现在它是国际上⼴泛应⽤的可靠程序。

”我从研⼆(2010年)开始接触FLAC3D，最初的原因是导师要求每⼀个⼈⾄少学会⼀个数值计算软件，⽽他嘴⾥每天念叨最多的就是FLAC，⾃⼰当时对数值计算⼀⽆所知，便答应⽼师要学会FLAC3D。

第⼀次打开软件界⾯，我⼼⾥就凉了⼤半截，⾯对着⼀个操作界⾯跟记事本⽆异的所谓“功能强⼤”的岩⼟⼯程专业软件，半点兴趣也提不起来。

年底，从项⽬⼯地回到学校准备论⽂开题，⽼师对我的开题报告⾮常不满意，当着全教研室师⽣的⾯，劈头盖脸⼤批⼀顿，第⼆天⼜找谈话。

在巨⼤的压⼒和强烈的⾃尊⼼驱使下，我硬着头⽪开始啃FLAC3D，⼀个半⽉之后，终于有了初步的计算结果，对⽼师有个交代，我也能回家过年了。

前⾯这⼀段过程可能是⼤多数FLAC3D初学者的必经阶段，或者是即将开始软件学习的⼈惧怕的事情。

毫⽆疑问，FLAC3D极其不友好的界⾯是阻碍初学者前进的很⼤障碍，当然还包括它是⼀个全英⽂的软件。

但是当你费尽周折的⾛进FLAC3D的世界，你就会发现它独特的魅⼒，⽐如简洁的界⾯，快捷的命令流操作，⾼效的计算⽅法，不易报错等等。

另外⼀个拿不上台⾯的优点就是它⾮常⼩巧，包括Manual在内⼀共才⼏⼗兆⼤⼩，⽽且已经被破解成绿⾊版，只要把它和命令流装进U盘，你就可以随便找⼀个⾝边功能最强⼤的电脑开始计算了，如果你有过ANSYS、ABAQUS等⼤型软件痛苦的安装经历，你便能毕业之后，本以为不⽤再接触数值计算，但⼯作需要使得我⼜⼀次开始与理解“绿⾊版”的含义，当然还请⼤家尊重知识产权，⽀持正版。

FLAC3D基本原理

FLAC3D基本原理

2.5 三维显示有限差分基本方程当FLAC3D 达到平衡或是稳定的塑性流动时，它通过显示有限差分来模拟三维连续介质的力学行为。

监控的力学响应主要是通过特殊的数学模型和数值计算过程得到。

接下来介绍这两方面。

2.5.1 数学模型描述介质的力学行为主要来源于一般原理（应变定义、运动规律），和理想材料的本构关系。

这个数学结果表达式通常是一些偏微分方程，涉及到力学（应力）和运动学（应变率、速度）变量。

这些偏微分方程联合个别的几何关系、材料参数，以及给定的边界条件和初始条件就可以求解。

虽然FLAC3D 在平衡状态附近，主要关注介质的应力状态和变形，但是必须要注意到该数学模型中的运动方程。

（1） 符号约定在FLAC 3D 中采用拉格朗日算法，介质中的一个点，通过矢量i i i x u v ，，和13i dv dt i =，，来定义一个点的坐标，位移，速度和加速的。

记号i a 表示矢量[]a 的第i 个分量，在笛卡尔坐标系中；ij A 表示张量[]A 的第（i ，j ）个分量。

i a ，表示变量对i x 的偏导数。

（变量a 可以使标量，矢量和张量）默认结构受拉为正，变形伸长为正。

爱因斯坦求和记号只针对下标，i ，j ，k （i ，j ，k =1，2，3）。

（2） 应力介质中一已知点的应力状态是通过对称应力张量ij σ来表示。

任意斜面上的应力矢量[]t 可以通过柯西公式得到（拉为正），如下：i ij j t n σ= （2.37）[]n 表示任意斜面上的单位法向矢量（3） 应变率和转动率假设介质的离子以张量[]v 运动。

在一个无限短时间dt 内，介质产生一个无限小的应变为i v dt ，相关的应变率张量可以写成如下：(),,12ij i j j i v v ξ=+ （2.38） 第一应变率张量不变量描述了体积单元的的膨胀程度。

张量ij ξ中没有包含变形率，由于速度矢量的平移和角速度的转动，一个体积单元会产生一个瞬间的刚体位移，如下：12i ijk jk e ωΩ=- （2.39）ijk e 表示置换符号，矢量[]ω表示转动率张量，定义如下：(),,12ij i j j i v v ω=- （2.40） （4） 运动平衡方程采用连续介质的动量原理和柯西公式，平衡方程如下：,i ij j i dvb dtσρρ+= （2.41）ρ为介质的密度，[]b 表示单位体力，[]d v dt 表示速度矢量对时间的导数。

FLAC3D原理.pdf

s 0 s ds
称为表面力。
若用 ti 表示 T 的分量，则在三维直角坐标系中可有关系式 t i ni ij
（1）
这个关系式称为柯西公式，其中， ij 称为柯西应力张量。
（二）应变速率和旋转速率
如果介质质点具有运动速度矢量 [ v] ，则在一个无限小的时间
产生一个由 vi dt 决定的无限小应变，对应的应变速率分量
式中， 为质点密度。（ 4）式称为柯西运动方程。
— 31 —
兖州矿区建筑物下厚煤层安全开采方法关键问题研究
当质点的加速度为零时，上式变为静力平衡方程
ij
bi 0 xj
（5）
（四）本构方程
上述（ 4）式与（ 5）式组成的方程组中含有 9 个方程， 15 个未知量，其中
12 个是应力与应变速率分量， 3 个是速度分量。其余 6 个关系式则由本构方程
2.2 三维数值模拟方法及其原理
2.2.1 FLAC 3D 工程分析软件特点
FLAC 3D 是由美国 Itasca Consulting Group, Inc. 为地质工程应用而开发的连
续 介 质 显 式 有 限 差 分 计 算 机 软 件 。 FLAC 即 Fast Lagrangian Analysis of
t Ml
Fi l
同理，节点的坐标差分公式与位移差分公式分别为
xi l (t
t ) xi l (t)
tvi l (t
t )
2
ui l (t
t ) ui l (t)
导出。
计算模型一般是由若干不同形状的三维单元体组成，也即剖分的空间单元网
络区，计算中又将每个单元体进一步划分成由四个节点构成的四面体，四面体的
应力应变只通过四个节点向其它四面体传递，进而传递到其它单元体。当对某一

FLAC在顺层边坡稳定性计算中的对比应用

工况编号 １ ２ ３ 工况 天然状态 暴雨 地震 蓄水 蓄水地震
啪 伽 啪荷载组合 啪 拗 类别
自重 自重 ＋ 下水 地 自重 ＋ 地震 自重 ＋ 蓄水 自重 ＋蓄水 ＋ 震 地 临时 偶然
永久荷载
Ｗ
４ ５
永久荷载 偶然
间距 ５１ ２ ｍ， ｍ～ ０ｃ 延伸 长度 ５ｍ 一８ｍ， ３ 多充填 有 ０ ５ ｍ ～ ． ｍ 分析软件 ， 具有强 大 的计 算功 能和广 泛 的模 拟 能力 ， 尤其在 大变 糙 ， ｍ的石英脉 ； ） １ 。 ／ ＷＬ６ 。 节 理 面微 起 伏 ， 糙 ， ２ ５７ＥＮ ２ ６， 粗 间距 形 问题 的分析方面 具有独 特 的优 势 。软件 提供 的针对 岩土体 ３ｍ ． １ｍ， ５ｍ， 和支护体系 的各 种本 构模 型 和结 构单 元更 突 出 了 Ｆ Ａ Ｌ Ｃ的 “ 专 ０ ５ｍ一 延 伸长 ３ｍ～ 闭合无 充填 。坡体 表面局 部分布 覆盖层 ， 主要为崩坡 积块 碎石及 冲洪积 的含 漂砂 卵砾 石层 ， 盖 覆 业” 特性 ， 在国际土木工程 （ 尤其是 岩土工 程 ） 术界 和工业界 享 学
图 ３ 节理 裂隙及 坡面产 状赤 平投影
根 据现场勘察 结果 ， 确定 各勘 探剖 面在 边坡体 中的位置 ， 考
虑边坡体 实际情况 ， 确定典 型计算 剖面 ， 图 ６ 见 。
坏， 在建立边坡计算模型时基岩材料要 采用各 向异性 材料——节 理化模型 ， 图 ７ 图 ８ 软弱面的搜 索采用拆 线破坏面求解 。 见 ， ，
坡 的安全 稳定 提供理 论依据 ， 为水 电站 的坝址选择提供决策依据。 关键 词 ： 顺层边坡 ，Ｌ Ｃ， Ｆ Ａ 显式有限差分 ， 稳定性 中图分类号 ：Ｕ １ ．２ Ｔ ４ ３ ６ 文献标 识码 ： Ａ

FLACFLAC3D基础与工程实例_记录

《FLACFLAC3D基础与工程实例》阅读札记目录一、FLACFLAC3D软件概述 (2)1. 软件背景与简介 (3)1.1 FLACFLAC3D的发展历程 (4)1.2 软件的应用领域及特点 (5)2. 软件安装与运行环境 (6)2.1 系统要求 (7)2.2 安装步骤 (8)2.3 运行环境配置 (10)二、FLACFLAC3D基础知识 (11)1. 基本概念与术语 (13)1.1 有限元分析原理 (14)1.2 离散元法简介 (14)1.3 FLACFLAC3D中的相关术语解释 (15)2. 软件操作界面及功能模块 (17)2.1 操作界面介绍 (18)2.2 主要功能模块说明 (20)2.3 菜单功能详解 (20)三、工程实例分析 (22)1. 地质工程实例 (23)1.1 工程背景及问题定义 (25)1.2 模型建立与参数设置 (26)1.3 结果分析与讨论 (27)2. 土木工程实例 (29)2.1 工程概况与建模目的 (30)2.2 建模过程及计算步骤 (31)2.3 结果展示与工程应用 (32)四、FLACFLAC3D应用技巧与注意事项 (33)1. 建模技巧与优化方法 (34)1.1 建模策略及优化思路 (35)1.2 网格划分与模型简化技巧 (36)1.3 参数设置与模型验证方法 (38)2. 数据分析与处理方法 (40)2.1 数据采集与整理方法 (41)2.2 结果分析与图表展示技巧 (42)一、FLACFLAC3D软件概述3D是一种广泛使用的岩土力学与有限元分析软件。

它是一套专门用来分析连续介质中的物理力学现象的强大工具，主要应用于土木、矿山、隧道等领域，能针对各种复杂的工程问题进行数值建模和模拟分析。

3D以其高效、灵活的数值分析能力，为工程师提供了强大的技术支持。

其主要特点包括：多功能：3D能够模拟多种物理过程，包括应力分析、稳定性分析、流体流动分析等，适用于多种工程场景。

FLAc格式说明

1.FLAC 编码设置只对编码时间有较大影响而对解码影响不大；因为等级越高，编码器就会花越多的时间去寻找最佳的压缩算法，而解码器则根据给定的压缩算法直接解压。

2.FLAC简介基本结构：4byte 字符“flaC”：flac标志，用于识别flac数据流STREAMINFO 文件信息描述块（metadata block）：包含必须的信息（采样率、声道数…）可选的其他描述信息块：（解码是可以不用识别）一个以上的音频帧（frame）3.编码的过程Flac把未压缩的音频流划分为块（block），并独立压缩，压缩后的数据块形成数据帧（frame），把数据帧连接形成压缩后的flac数据流（stream）分块（blocking）flac分块大小是可变的。

分块大小应适当选择，太小影响压缩率（太多帧头信息），太大难以得到高效的压缩模型。

一般44.1k线性采样，分块大小2~6k较合适（默认4096）声道内解相关性? 立体声的左右声道数据之间有许多相关性，可以利用这种相关性压缩数据。

Flac有四种方式表示声道数据。

独立模式：左右声道独立编码；Mid-side模式：转换表达式：mid = (left + right) / 2, side = left - right.。

Left-side：Left不变，sRight-side：建模（modeling）编码器尝试使用一个数学方法（近似）描述原始信号，这种描述信息一般来说比原始信息小得多，这些数学方法是编码器和解码器都已知的（flac现在有4个种类的预测方法，并可以加入更多方法）flac运行在各个块中使用不同的预测算法。

大多时候不能完全精确的描述原始信息，此时还会剩下少量数据残渣（residual, residue, or error）。

Flac 有两种产生近似值的方法：1）为信号找个合适的多项式。

2）简单线性预测（LPC）。

前者更快但不精确。

数据残渣编码对建模后剩余的数据进行编码，保证数据的无损。

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interface 1 aside from 1,25 to 201,25 bside FROM 1,26 to 201,26 interface 1 ks=14.7e6 kn=588e6 c=0.1e6 fri=25

interface 2 aside from 1,45 to 201,45 bside FROM 1,46 to 201,46 interface 2 ks=14.7e6 kn=588e6 c=0.1e6 fri=25 interface 3 aside from 1,48 to 201,48 bside FROM 1,49 to 201,49 interface 3 ks=14.7e6 kn=588e6 c=0.1e6 fri=25 interface 4 aside from 1,63 to 201,63 bside FROM 1,64 to 201,64 interface 4 ks=14.7e6 kn=588e6 c=0.1e6 fri=25 interface 5 aside from 1,66 to 201,66 bside FROM 1,67 to 201,67 interface 5 ks=14.7e6 kn=588e6 c=0.1e6 fri=25
变质 结构 面
1片理 2片岩软弱夹层
产状与岩层或构 造方向一致
片理短小，分布极密， 结构面光滑平直，片理在岩层深 片岩软弱夹层延展较 部往往闭合成隐蔽结构面，片岩 远，具固定层次 软弱夹层具片状矿物，呈鳞片状
在变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路 堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对工 程及地下洞体稳定也有影响
中国矿业大学 王培荣
2016年5月15日
FLAC 实 例
例

题（a1a）
目的：模拟复杂情况下的煤层开采时的应力、变 形。 一、计算模型 取计算模型大小：长100米，高60米。 计算模型岩性：十层岩层（包括煤层），九层弱 面。岩层厚度、力学性能与柱状图相同。 计算模型网格大小：0.5米0.5米。 计算规模：2.5９３万节点，2.56万个单元。 十层岩层（包括煤层），九层弱面，如图
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 。 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， 其分布规律具统计规律，需用统计方法进 行研究。 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。
结构面性质
结构面类型（按地质成因分类） 1.原生结构面岩体在成岩过程中形成的结 构面。 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。 岩浆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。 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。
2.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。 3.次生结构面 是岩体形成后在外营力作用 下产生的结构面，包括卸荷裂隙、风化裂 隙、次生夹泥层和泥化夹层等。
主
要
特
征 工程地质评价
成因类 型
沉积 结构 面
地质类型 产 状 分 布 性 质
1层理层面 2软弱夹层 3不整合面、假整合面 4沉积间断面
在天然及人工边坡上造成危害，有时 对坝基、坝肩及浅埋隧洞等工程亦有 影响，但一般在施工中予以清基处 理
结构面类型（按力学成因分类） 1、张性结构面是由拉应力形成的，如羽毛状 张裂面、纵张及横张破裂面、岩浆岩中的 冷凝节理等 特点：张开度大、连续性差、形态不规则 、面粗糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充 填,常含水丰富，导水性强 2、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。
prop
d=2500 s= 5.91e9 b=10.87e9 c=30.0e6 f=35 j= 1,24 prop d=2650 s=12.00e9 b=20.00e9 c=80.0e6 f=30 j=26,44 prop d=2400 s= 8.00e9 b=13.33e9 c=60.0e6 f=30 j=46,47 prop d=1400 s= 2.40e9 b= 4.00e9 c=10.9e6 f=38 j=49,62 prop d=2600 s= 3.85e9 b= 8.33e9 c=12.7e6 f=28 j=64,65

gen
0.0,30.24 0.0,35.30 100.0,35.30 100.0,30.24 i=1,201 j=67,77 rat=1,1 gen 0.0,35.30 0.0,48.00 100.0,48.00 100.0,35.30 i=1,201 j=78,103 rat=1,1 gen 0.0,48.00 0.0,56.00 100.0,56.00 100.0,48.00 i=1,201 j=104,120 rat=1,1 gen 0.0,56.00 0.0,60.00 100.0,60.00 100.0,56.00 i=1,201 j=121,129 rat=1,1
一般与岩层产状 一致，为层间结 构面
海相岩层中此类结构面分 布稳定，陆相岩层中呈交 错状，易尖灭
层面、软弱夹层等结构面较为平整；不 整合面及沉积间断面多由碎屑泥质物构 成，且不平整
国内外较大的坝基滑动及滑坡很多由此类结构 面所造成的，如奥斯汀、圣·弗朗西斯、马尔 帕塞坝的破坏，瓦依昂水库附近的巨大滑坡
0.2~5
2~5 1~3.5 0.5~8 0.5~8 1~8
1~8
2~8 2~8 1~10 2~8 5~10
0.2~0.4
0.2~0.3 0.2~0.4 0.2~0.3 0.2~0.3 0.2~0.35
白云岩 0.2~0.35
4~8
4~8
0.2~0.35
常见岩石的抗压强度
岩石名称 抗压强度（MPa） 岩石名称 抗压强度（MPa） 岩石名称
流纹岩
闪长岩 安山岩 辉长岩 辉绿岩 玄武岩 石英岩 大理岩
2~8
7~10 5~10 7~11 8~11 6~10 6~20 1~9
5~10
7~15 5~12 7~15 8~15 6~12 6~20 1~9
0.1~0.25
0.1~0.3 0.2~0.3 0.12~0.2 0.1~0.3 0.1~0.35 0.1~0.25
白云岩
80~250
灰岩
20~200
常见岩石的抗拉强度
岩石名称 抗拉强度（MPa） 岩石名称 抗拉强度（MPa） 岩石名称
抗拉强度（MPa）
辉长岩
15~36
花岗岩
7~25
页岩
2~10
辉绿岩
15~35
流纹岩
15~30
砂岩
4~25
玄武岩
10~30
闪长岩
10~25
砾岩
2~15
石英岩
10~30
安山岩
10~20
prop
d=2500 s=20.00e9 b=33.33e9 c=20.5e6 f=38 j=67,76 prop d=2500 s= 5.91e9 b=10.87e9 c=30.0e6 f=35 j=78,102 prop d=2650 s=23.81e9 b=41.67e9 c=10.0e7 f=35 j=104,119 prop d=2500 s= 5.86e9 b=11.36e9 c=50.0e6 f=30 j=121,128
抗压强度（MPa）
辉长岩
180~300
辉绿岩
200~350
页岩
10~100
花岗岩
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
流纹岩
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
闪长岩
100~250
大理岩
100~250
板岩 千枚岩、片 岩
60~200
安山岩
100~250
片麻岩
50~200
10~100
构造结 构面
1节理（X型节理、张 节理） 2断层（冲断层、捩断 层、横断层） 3层间错动 4羽状裂隙、劈理
产状与构造线呈 一定关系，层间 错动与岩层一致
张性断裂较短小，剪 切断裂延展较远，压 性断裂规模巨大，但 有时为横断层切割成 不连续状
张性断裂不平整，常具次生充填， 呈锯齿状，剪切断裂较平直，具 羽状裂隙，压性断层具多种构造 岩，成带状分布，往往含断层泥、 糜棱岩
>6000
岩块的变形与强度性质
常见岩石的变形模量和泊松比
岩石名 称 花岗岩 变形模量 （×104MPa） 初始 2~6 弹性 5~10 0.2~0.3 片麻岩 千枚岩、 片岩 板岩 页岩 砂岩 砾岩 灰岩 变形模量（×104MPa） 泊松比 岩石名称 初始 1~8 弹性 1~10 0.22~0.35 泊松比
岩体的强度性质
岩体内摩擦角与岩块较接近，而内
聚力则大大低于岩块。 说明结构面的存在主要是降低了岩体的连结能力，进而降低其内聚力 。
m n j=25 m n j=45 m n j=48 m n j=63 m n j=66 m n j=77 m n j=103 m n j=120
prop
c=1e10 t=1e10
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。