6.1岩体的结构特征

§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：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岩体与岩块力学性质差异大贯穿整个工程区 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=eP εεσ+ E 0越大，岩体越好（2）弹性模量（E e ）： E e =eεσ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 02. 利用天然应力比值系数K 分析（垂直应力与水平应力关系） zyx z K σσσσ== ①K=0 σx =σy =0 少见 ②0<K<1 σx <σz 或σy <σz14% ③K=1 σx =σz 11%④K>1σx >σz75%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。

思考题及答案第1章【1】工程地质问题包括哪几个方面？答：工程地质问题主要包括地质灾害问题，区域稳定性问题，地基沉降变形问题，地基、斜坡或洞室围岩的稳定性问题，渗漏问题等问题。

【2】工程地质学的定义。

答：工程地质学广义的讲是研究地质环境及其保护和利用的科学。

狭义的讲是将地质学的原理运用于解决与工程建设有关的地质问题的一门学科，是岩土工程的重要组成部分。

【3】工程地质学的研究对象是什么？答：工程地质学的研究对象是工程地质条件与人类的工程建筑活动的矛盾。

【4】工程地质条件有哪些？答：工程地质条件是与人类活动有关的各种地质要素的综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质结构与构造、水文地质条件、不良地质作用、以及天然建筑材料等六大方面，是一个综合概念。

【5】工程地质学的研究内容包括什么？答：工程地质学研究内容主要包括地球与地貌、岩石与岩体、岩体的地质构造、第四纪堆积物与土的工程性状、地表水与地下水性质、不良地质现象及防治对策和岩土工程地质勘察等内容。

【6】工程地质学的分析方法有哪些？答：工程地质学常用分析方法包括自然地质历史分析法，工程地质建模与计算，工程地质实验与现场试验，工程类比法。

上述4种方法往往是结合在一起的，综合应用才能事半功倍。

第2章[1] 地球的内圈和外圈各分为哪三圈？各圈层的性质如何？各有哪些特点？答：地球的外部层圈有大气圈、水圈和生物圈。

地球的内部层圈包括地壳、地幔和地核。

地壳是莫霍面以上的地球表层。

地壳厚度是变化的，地壳物质的密度一般为2.6-2.9g/cm3，其上部密度较小，向下密度增大。

地壳通常为固态岩石所组成，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类。

地幔是位于莫霍面之下，古登堡面之上。

体积约占内圈总体积的80％，质量约占内圈总质量的67.8％，主要由固态物质组成。

地核是地球内部古登堡面至地心的部分，其体积占地球总体积的16.2％，质量却占地球总质量的31.3％，地核的密度达9.98-12.5 g/cm3。

《建设工程技术与计量》考点第一章工程地质第一节岩体的特征一、岩体的结构1．岩石（1）岩石的主要矿物。

【重点】【例题·单选】对岩石钻孔作业难度和定额影响较大的矿物成分是（）。

【2015】A.云母B.长石C.石英D.方解石【答案】C【解析】本题考查的是岩石。

岩石中的石英含量越多，钻孔难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。

（2）岩石的成因类型及其特征【重点】1）岩浆岩（火成岩）分为：侵入岩、喷出岩；侵入岩深成岩,深成岩（形成深度大于5km），常形成岩基等大型侵入体岩性单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强。

其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩正长岩、闪长岩、辉长岩；浅成岩浅成岩。

多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。

颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与周围岩体的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。

喷出岩喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩。

一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均匀，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。

2）沉积岩。

沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。

结构沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构（有生物遗体组成的结构）。

构造沉积岩的构造，是沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。

常见的构造有层理构造、层面构造、结核（与周围沉积岩不同的、规模不大的团块体）、生物成因构造（如生物礁体、叠层构造、虫迹、虫孔等）。

分类根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩、泥灰岩等）。

3）变质岩。

变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化，所形成的新的岩石。

目录一、结构体的类型和岩体结构特征21. .................................................................................................. 结构体的类型22. .................................................................................................. 岩体结构特征23、组成34、结构面35、结构体46、类型47、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：j严丄十丄十…十丄=勺丄（16-4-1）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16-4-22.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）。