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优势结构面理论在岩土工程中的应用_蒋建平其次，优势结构面理论对于岩土体的稳定性评价具有重要意义。
岩土
体的稳定性评价一直是岩土工程中的一个重要问题。
优势结构面的存在会
导致岩土体的强度和稳定性明显下降，特别是对于较陡的工程边坡来说，
结构面的倾角和走向对岩土体的稳定性有着重要影响。
通过研究优势结构
面的稳定性，可以得到结构面的落滑面倾角、滑动面的位置、滑动方向等。
进而可以进行稳定性分析和评价，为安全设计提供依据。
此外，优势结构
面理论还可以研究岩土体在不同应力状态下的破坏模式和破坏特征，对于
岩土体的合理处理和工程施工具有重要指导意义。
最后，优势结构面理论在岩土工程中的应用还涉及到岩土体的加筋和
加固。
优势结构面对于工程施工中的地下工程和护岸工程等起到了很重要
的作用。
合理利用结构面的稳定性和抗剪特性，可以进行结构面的探测和
选址，进而进行加筋和加固工作。
比如，可以在结构面附近采取加固措施，通过锚杆加固、注浆加固等手段，增加结构面的剪切强度，提高岩土体的
整体稳定性。
此外，还可以在结构面上增设支撑结构，如挡土墙、护坡、
护岸等，进一步增强岩土体的稳定性和抗剪能力。
综上所述，优势结构面理论在岩土工程中的应用具有重要意义。
它能
够帮助我们了解岩土体的力学性质，评价岩土体的稳定性，以及指导岩土
体的加筋和加固工作。
因此，在岩土工程实践中，应该合理运用和深入研
究优势结构面理论，以提高工程的安全性和可靠性。
简析公路滑坡形成的原因和防治1.引言斜坡上的部分岩、土体，在重力作用下，沿着斜坡内的一个或多个软弱面产生整体向下滑移的现象称为滑坡。
斜坡是滑坡发生的必要条件；岩土是滑坡发生的物质基础；重力是滑坡发生的动力，斜坡内的软弱结构面（带）是滑坡滑动面发育的基础；滑坡的运动是滑动而不是滚动、跳跃等形式。
滑坡具有很大的危害。
滑坡的危害是指滑坡发生后对地表各种建筑、江河水体、森林生态和人民生命财产的危害。
滑坡对公路工程的危害是相当严重的，主要表现在以下两个方面：公路工程在滑坡体上，滑坡滑动推动工程一起运动，使公路工程毁坏。
公路工程在滑坡前缘，滑坡发生后将工程埋没，产生灾害。
2.公路滑坡形成的原因滑坡形成的条件可分为内部条件和外部条件。
滑坡形成的内部条件主要受地质、地形地貌影响，主要有：地形坡度、坡型、地层岩性、地质构造等。
外部条件是滑坡形成的诱发因素，当滑坡形成的内部条件满足时，在某种外部因素的激发下，就会发生滑坡，滑坡形成的外部条件主要有：降水、流水、地震及一些人为因素。
2.1 公路滑坡的内部条件地形条件：据调查统计分析，易于滑坡形成的地形坡度多在10°～35°，尤其以20°～35°的坡度最利于滑坡的发生。
地貌多为丘陵和山地。
地层岩性条件：有利于滑坡形成发生的地层岩组称为易滑岩组。
如侏罗纪、白垩纪的泥岩、页岩泥质砂岩、粉砂岩地层、三叠纪以前的砂板岩、千枚岩及石灰岩等。
地质构造条件：滑坡滑动需要在坡体内有完整的软弱结构面，滑坡的后缘及两侧则可能是层面、节理、裂隙等。
这些在滑坡形成中可供利用的结构面称为优势结构面。
2.2 公路滑坡的外部条件降雨对于滑坡形成的作用：雨季是滑坡的多发季节，尤其是大雨暴雨后和强降雨中更容易发生滑坡，据统计80%以上的滑坡发生在雨季。
雨水降到地表后，会对坡体产生3个作用。
①侵蚀软化作用：雨水渗透到地下，在软弱结构面上富集，使岩土侵蚀软化，抗剪强度迅速降低。
筑龙网w ww .zh u lo ng .co m优势结构面理论在岩土工程中的应用蒋建平1，章杨松2，罗国煜1，阎长虹1，汪明武3(1.南京大学 地球科学系；2.南京理工大学 土木工程系；3.合肥工业大学 建筑工程学院)摘 要：本文介绍了优势结构面理论的发展和在岩土工程中的应用。
其应用范围包括岩土工程区域稳定性问题、岩体结构面力学参数问题、岩体质量问题、岩体地基沉降变形问题、土体中的宏观优势结构面问题和岩土工程加固问题等。
实践证明：优势结构面控制和评价区域稳定性有6种基于优势结构面理论的新方法；当测试结构面的力学参数时，应测优势结构面上的力学参数，同时要考虑围压效应；在评价岩体质量时，应加大优势结构面上岩体质量的权重值；在相同应力条件下，考虑优势结构面效应时，计算的地基变形量比不考虑优势面效应时要大，说明优势结构面对地基变形有明显影响；工程加固中要抓住优势结构面这一关键因素。
关键词：优势结构面理论；区域稳定性；优势面力学参数；岩体质量；地基变形；工程加固；土体 收稿日期：2000-06-06基金项目：江苏驶通科技项目资助。
作者简介：蒋建平(1968-)，男，湖南邵阳人，南京大学博士研究生，专业为城市环境岩土工程。
优势结构面理论是罗国煜教授在几十年实践基础上建立起来的，首先就岩坡问题于1979年提出，正式发表于1981年［1］。
之后，在工程地质、岩土工程、地质灾害和环境地质中得到了广泛的应用，并取得了重要成果。
近一两年将优势结构面理论继续应用于一些岩土工程实践中，使得优势结构面理论得到了深化和发展，其应用范围得到了拓展，能以新的思路和分析方法解决岩土工程中的一些问题，如工程的区域稳定性问题、岩体力学参数选择、岩体质量、岩体地基沉降变形和工程加固问题等。
这几个问题正是容易被忽略的问题，如注重地基稳定性，而忽略区域稳定性；测结构面的力学参数时，测的不是优势结构面的力学参数；没有注重优势结构面上的岩体质量；工程加固中没能抓住控制失稳的优势结构面这一主要矛盾；忽略土体中宏观优势结构面的分析等。
基于优势结构面的离子型稀土矿床节理构造研究张贤平【摘要】本研究以南方某离子型稀土矿为样本,通过对矿区花岗岩节理进行现场调查与统计分析,绘制了花岗岩节理走向玫瑰图、倾向玫瑰图、等密度图和倾角分布直方图,找出了花岗岩节理的分布规律,确定了花岗岩体的两组优势结构面方位.首次将花岗岩体的优势结构面应用于离子型稀土矿的开采中,利用花岗岩体优势结构面方位科学布置物探线,从而合理布置集液巷道.同时,采用岩体体积节理数的统计方法计算岩体的RQD值,对离子型稀土含矿花岗岩体的稳定性进行评价,结合优势结构面来预防原地浸矿可能诱发的山体滑坡.本研究成果对构建资源节约型、环境友好型离子型稀土矿山开发具有重要意义.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2018(036)011【总页数】6页(P81-85,130)【关键词】离子型稀土;节理构造;优势结构面方位;底板规模裂隙【作者】张贤平【作者单位】江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】P618.7目前，原地浸矿工艺已广泛应用于离子型稀土矿开采中，它克服了池浸、堆浸工艺所带来的植被大量破坏、水土严重流失、废渣难以处理以及生态难以恢复等重大生态问题，被称为绿色开采工艺。
但在该工艺实施过程中，人们需要向矿体注入大量硫酸铵溶液，溶液中的铵根离子与吸附在黏土矿物表面的稀土阳离子发生交换，铵根离子被吸附在土体内，稀土阳离子进入溶液形成稀土母液，稀土母液在重力作用下渗流，通过集液巷道、集液沟等收液系统进行收集。
据统计，每获取1 t氧化物稀土，需要注入7～8 t硫酸铵[1]。
若稀土母液发生渗漏，就会浪费宝贵的稀土资源，更严重的是重金属和氨氮会污染水资源，给人们的生产生活带来很大影响，且治理困难，所带来的损失难以估量。
原地浸矿工艺推广后，一些矿区出现了农作物不能生长、植被枯死、井水不能饮用、河里生物大量死亡的现象，足以说明原地浸矿对水资源造成较大破坏[2-3]。
岩土工程优势结构面理论应用概述一、前言优势结构面理论是罗国煜教授在几十年实践基础上建立起来的，首先就岩坡问题于1979年提出，正式发表于1981年。
之后，在工程地质、岩土工程、地质灾害和环境地质中得到了广泛的应用，并取得了重要成果。
近六、七年将优势结构面理论继续应用于一些岩土工程实践中，使得优势结构面理论得到了深化和发展，其应用范围得到了拓展。
当前建筑中，一般都是以新的思路、新的分析方法去解答问题。
例如常见的岩土质量、岩体地基变形以及岩体力学选择等等问题。
这几个问题在施工中容易被忽视，在施工中如果正视这些问题，如果使得稳定性得到保障，那么岩土工程质量会提升。
二、优势结构面理论岩土结构控制论最初是由中国科学院地质研究所提出来的，很多学者也开始对该理论进行研究和使用。
优势结构面分析观点在这一理论中得以发展，并且取得了可喜可贺的进展。
岩体结构控制论认为，岩体是不完整的，它被各式各样的结构面进行切割。
这些切割主要包含节理裂缝、劈理、断层面以及软弱层等等。
优势结构面在结构面中基于一定的优势指标找出相对稳定的岩体稳定性结构层，这样可以更好把握工程基础。
在优势结构面理论中，最大的优、特点就是需要重视扎实，系统的地质分析过程，在优势面中认真找出破坏模式，在建立起对应的力学数学模型，这样进行向量化分析时，分析结果才更准确，从而获得良好发展效果。
选择优势结构面时，需要根据优势指标加以确定和选择，这样才可以基于一定的优势指标开展，从而确定出优势面。
三、岩土工程区域问题（一）岩土工程区域稳定性问题区域稳定性指的是构造稳定性，在优势结构面理论中，该理论认为对于任何一个工程。
在进行工程宏观建设时，应该从宏观上看该工程稳定性，使用到区域优势结构面分析。
地基本身比较稳，及时其他不稳。
如果深入研究就会明白，深部有一条大的活断裂，这样会使得桥墩本身逐渐失去稳定性。
如果往更大的方向分析查看，其实他本身就是不稳的。
沿着结构面整个桥墩都会坍塌。
优势结构面理论在岩土工程中的应用蒋建平1，章杨松2，罗国煜1，阎长虹1，汪明武3(1.南京大学地球科学系；2.南京理工大学土木工程系；3.合肥工业大学建筑工程学院)摘要：本文介绍了优势结构面理论的发展和在岩土工程中的应用。
其应用范围包括岩土工程区域稳定性问题、岩体结构面力学参数问题、岩体质量问题、岩体地基沉降变形问题、土体中的宏观优势结构面问题和岩土工程加固问题等。
实践证明：优势结构面控制和评价区域稳定性有6种基于优势结构面理论的新方法；当测试结构面的力学参数时，应测优势结构面上的力学参数，同时要考虑围压效应；在评价岩体质量时，应加大优势结构面上岩体质量的权重值；在相同应力条件下，考虑优势结构面效应时，计算的地基变形量比不考虑优势面效应时要大，说明优势结构面对地基变形有明显影响；工程加固中要抓住优势结构面这一关键因素。
关键词：优势结构面理论；区域稳定性；优势面力学参数；岩体质量；地基变形；工程加固；土体收稿日期：2000-06-06基金项目：江苏驶通科技项目资助。
作者简介：蒋建平(1968-)，男，湖南邵阳人，南京大学博士研究生，专业为城市环境岩土工程。
优势结构面理论是罗国煜教授在几十年实践基础上建立起来的，首先就岩坡问题于1979年提出，正式发表于1981年［1］。
之后，在工程地质、岩土工程、地质灾害和环境地质中得到了广泛的应用，并取得了重要成果。
近一两年将优势结构面理论继续应用于一些岩土工程实践中，使得优势结构面理论得到了深化和发展，其应用范围得到了拓展，能以新的思路和分析方法解决岩土工程中的一些问题，如工程的区域稳定性问题、岩体力学参数选择、岩体质量、岩体地基沉降变形和工程加固问题等。
这几个问题正是容易被忽略的问题，如注重地基稳定性，而忽略区域稳定性；测结构面的力学参数时，测的不是优势结构面的力学参数；没有注重优势结构面上的岩体质量；工程加固中没能抓住控制失稳的优势结构面这一主要矛盾；忽略土体中宏观优势结构面的分析等。
所以，有必要用优势结构面理论对这几个问题进行分析和探讨。
1 优势结构面理论简介岩体结构控制论最初由中国科学院地质研究所工程地质研究室提出(谷德振，1979)［2］，其他人在这方面也有研究和发展［3］。
优势结构面分析观点就是植根于这一理论，并取得可喜进展(孙广忠，1993)［4］。
整的，它被各种各样的结构面所切割，这些结构面包括节理裂隙、断层面、劈理、缝、软弱层等［2］。
优势结构面就是上述各种结构面中按一定的优势指标找图1 优势面理论基本思路框图出的对岩体稳定性起控制作用的结构面。
优势结构面理论是解决岩土工程问题的一种新的研究观点和方法(张苏民，1993)［5］，它以系统工程分析方法为指导，以优势结构面分析为中心(黄润秋，张倬元，王士天，1991)［6］，它认为优势结构面或优势断裂是指对区域稳定性或岩体稳定性起控制作用的结构面，以及对气、液介质起控制作用的结构面，优势结构面不限于三维结构概念，认为时间因素是主导因素；以形成时间新、活动性强、破碎带软弱和富水为特征；用优势指标判定优势结构面，以优势结构面组合为岩体稳定性模型，使地质分析和定量评价相结合，定值论与非定值论并举(罗国煜等)［7-14］(图1).优势结构面(或优势面)理论提出后，在国内外产生了重大影响，应用于黄河黑山峡工程、黄河大柳树坝址工程、长江三峡高边坡岩体工程、宁波大桥工程等十几个岩土工程，并在润扬长江公路大桥区域稳定性和岩体质量评价和南京市基岩工程特征评价等研究课题中取得了重要成果。
优势结构面理论的最大特点就是先注重扎实的、系统的地质分析，再据优势指标找出优势结构面及优势结构面形成的破坏模式，然后建立相应的力学数学模型，向量化分析方面发展。
区域稳定性指的是构造稳定性。
优势结构面理论认为［10，14］，对任何一个工程要先从图2 区域优势断裂控稳宏观上看稳不稳，即先分析区域优势结构面(即区域优势断裂).如图2所示，构筑物地基本身稳，其实它不稳，看深一点就知道，因为深部存在一条大的活断裂(优势结构面)；某桥墩看其本身稳，看宽一点，它就不稳，沿优势结构面发生塌岸时桥墩会垮塌。
所以区域稳定性评价是相当重要的，优势结构面理论的区域稳定性评价具有以下新思路和分析方法：(1)优势结构面理论认为优势断裂(即优势结构面)控制区域稳定性，优势断裂是指活动性相对强且对工程稳定性影响较大的断裂，从而抓住了主要矛盾。
(2)对于控制区域稳定性的优势断裂，存在优势段和组合优势段，优势断裂在工程上还存在横向分带性［19，20］。
断裂分段可概括为4种：断裂形态的几何学分段、结构分段、活动性分段和破裂分段。
如润扬大桥桥基的夹江断裂中就存在分段性，在世业洲桥位与渡口桥位断裂切割岩性不同，世业洲桥位断裂角砾岩成分主要以花岗岩及砂岩为主，渡口桥位断裂角砾岩则以泥岩、砂岩为主，棱角明显，且断裂带宽度、胶结程度、内部结构都有差异；断层泥分维值、成熟度和和目前活动度东西两段均有差异。
从断层岩的矿物组成、显微特征、岩体结构、物理力学性质、渗透性等诸方面来研究与评价断裂的工程横向分带性，系统研究各分带的工程地质特征和针对各带提出相应的工程对策，对评价断裂带和合理选取岩体参数以及指导工程设计具有实际应用意义，对系统论证建在断裂带上的特大型桥梁工程的合理设计、工程措施和安全运行也具有重大意义。
从上述思路出发将润扬大桥工程中的中桥位世业洲桥基断裂分为构造透镜体带、劈理化带、碎裂岩带、火成岩与围岩接触带、构造影响带、节理发育带等。
据此，在区域稳定性评价中，优势结构面理论以找寻和评价优势断裂为关键，在场地稳定性评价中又以找寻优势断裂的优势段和组合优势段为核心，也是找寻潜在震源和评价建筑场地条件，以作好抗震设计的基础。
并且，优势断裂的分段和分带就为在优势断裂中寻找相对稳定部分提供了依据。
(3)用优势指标法、REPP专家系统和人工神经网络法(ANN法)寻找优势断裂，建立多种区域稳定性智能评价与控制系统的新模型，包括神经网络专家系统评价模型、模糊ANN 评价系统模型、GIS评价信息系统模型及它们相互结合的综合智能评价系统模型等［15］。
(4)提出了用断层泥的显微和定量特征来评价隐伏断裂的抗震和抗断难题的新思路和方法 ［20］。
(5)区域稳定性和地基稳定性相结合、工程地质和地震工程结合的评价原则。
(6)研究的技术路线：①构造大单元特性；②找优势断裂(方法有：地质分析、物探、岩分析、测年、断层泥分析)；③优势断裂分级(方法有：地质分析、系统分析、人工神经网络)；④综合评价。
3 岩体结构面力学参数问题邓宜明和李坚诗(1987)的调查资料显示［3］，大瑶山隧道施工过程中出现的29次塌方，有22次塌方与结构面有关，占塌方总数的75.9%；郭志(1996)列举了三峡水库坝基、小浪底水库左坝肩、法国的布泽坝等13个国内外著名工程受结构面影响的实例。
可以看出，岩体结构面控制岩体的稳定性，其力学参数的合理取值，是岩体稳定分析和各种数值方法得以成功应用的关键。
龚晓南(2000)［16］指出，结合岩体断裂力学和其它新理论、新方法的研究进展，开展影响工程岩体稳定性的结构面几何学效应和力学效应研究是非常有意义的。
自20世纪50～60年代以来，随着水利、交通、建筑等领域大型工程的兴建，极大地促进了岩体力学的发展，岩体内部不连续面(结构面)对岩体稳定性的控制作用越来越受到重视。
目前常用的岩体稳定性分析的数值计算方法，如刚体极限平衡理论、有限单元法等，都考虑了软弱结构面的作用。
然而，决定数值分析结果可靠性的最基本的问题，即确定结构面参数的方法，虽仍在发展，但与不断涌现的结构面模型和相继提出的破坏屈服准则等精细复杂的计算手段相比，其发展速度相形见拙［17］。
这使得高精度数值计算方法的发展同结构面参数选择方面的停滞不前形成了显而易见的矛盾。
作者认为，测结构面的力学参数时主要应测优势结构面的力学参数，并要加强测量的精度，这一点是本文着重要指出的。
具体方法分以下两步：(1)找到最危险控制失稳结构面优势结构面。
方法有优势指标法、ANN法、专家系统法等。
①优势指标法：根据一定的优势指标可以确定出优势面［11］，如下式所示：CP(I)＝T·TP(I)+Q·QP(I)+N·NP(I)+G·GP(I)+D·DP(I)式中：CP(I)为结构面I的综合指标；TP(I)、QP(I)、NP(I)、DP(I)和GP(I)分别为第I结构面的时间、性质、数量、规模和分形优势指标；T、Q、N、G、D分别为时间(指最后一次活动的时间)、性质、数量、规模和分形(指结构面的分形维数)优势指标对应的权值。
当CP(I)≥优势判据CN时，I结构面为优势面。
②人工神经网络法(ANN法)：在润场大桥工程中，采用BP网络结构作为模式分类器，网络拓扑结构为(4，5，6)，网络训练学习参数：学习因子取0.328，势态因子取0.186，均方差0.00050，训练迭代次达11400次［15］。
③专家系统法：采用的是罗国煜等开发的ROPP专家系统。
通过以上方法，找出润扬大桥桥址区地质优势结构面有：夹江优势结构面、世业洲优势结构面；统计优势结构面有：4组节理中的第1组(倾角50°)和第2组(倾角45°).(2)测优势结构面的力学参数。
测试优势结构面的力学参数时，要注意优势结构面所处的围压效应，以免测得的参数偏小。
目前测试优势结构面的力学参数的方法主要有：①综合分析方法：通过宏观力学特征和微观颗粒组构的综合分析，并结合工程类比法和专家意见，提出确定软弱夹层(即优势结构面上物质)物理力学参数的综合分析方法。
②工程地质类比方法：在有关现场试验的基础上，利用工程地质类比方法，选择与拟研究结构面地质环境最为相似的样品的试验资料，确定所研究结构面的力学参数。
此法是用已有大量工程建设经验，指导拟建工程的评价或设计参数取值的一种方法，是工程地质研究的传统方法之一。
③加权位移反演法：是在待反演结构面附近取(假定)一基点，在构造目标函数时使用相对于该基点的相对位移值，并引入加权系数。
为达到使待反演结构面与岩体其它部分相分离的目的，加权系数的取值原则是在离待反演结构面近的测点处取大值，在离待反演结构面远处取小值。
此法反演岩体可能的控稳结构面的力学参数是可行的，其成功的关键是引入了权系数矩阵［λ］，突出待求解问题的主要因素，弱化次要因素，它使参数反演具有针对性，使复杂的岩土工程问题的参数反演求解成为可能。
不过，要减少反分析的工作量，保证对控稳结构面的针对性研究，应充分利用工程地质的定性分析手段先找出可能的控稳结构面(即优势结构面)［17］。
④经验估算法［3］：由JRC JCS模型来表达：τ=σn tan ［JRC n lg(JCS n/σn)+σr］，式中：JRC n和JCS n分别代表取样长度为L n的岩体结构面粗糙度系数和壁岩强度；σn为法向应力；τ为结构面抗剪强度；r为结构面残余摩擦角。
