节理面的力学性质

nˆ =(sinαsinβ , sinαcosβ , conα )
岩石力学
3.3.1.2 结构面的连续性 结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性，常用
迹长、线连续性系数和面连续性系数表示。 （1）迹长 结构面与勘测面交线的长度，称为迹长。 国际岩石力学学会(ISRM，1978年) 制订的分级标准(见
3.2.2 岩体结构的类型
在《岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）》中，将岩体 结构划分为5大类（见下表）。
岩石力学
岩体结 构
类型 整体状
结构
块状结 构
层状结 构
岩体地质 类型
巨块状 岩浆岩和 变质岩
厚层状 沉积岩， 块状岩浆 岩和变质 岩 多韵律 薄层、中 厚层状沉 积岩，副
结构体 形状
岩石力学
3.1 概述
工程涉及的实际岩体与实验室内测试的岩石试件的力学 性能有着很大的差别，引起这种差别的主要因素有：
（1）岩体的非连续性； （2）岩体的非均质性； （3）岩体的各向异性； （4）岩体的含水性等。 其中最关键的因素是岩体的非连续性。
岩石力学
结构面（亦称弱面）：岩体内存在的各种地质界面，
巨块状
块状 柱状
层状 板状
结构面发育情况
以层面和原生、 构造节理为主， 多呈闭合型，间 距大于1.5m，一 般为1~2组，无 危险结构
有少量贯穿性节 理裂隙，结构面 间距0.7~1.5m， 一般为2~3组， 有少量分离体
有层理、片理、 节理，常有层间 错动
岩土工程特 征
岩体稳定， 可视为均质 弹性各项同 性体
岩石力学
当试件沿结构面发生剪切破坏时，作用在结构面上的应力有：
T A
P cos

知识归纳整理一、主应力与主应变。

★主应力：当物体受力而处于平衡状态时，经过该物体内部任意点总可以截取这样一具无穷小立方单元体，使其六个面上都惟独正应力的作用而无剪应力的作用。

在单元体中这六个面上的正应力称为主应力，其性质可以是张应力也可以是压应力。

★主应变：在均匀变形条件下，经过变形物体内部任意点总是可以截取这样一具立方体，在其三个相互垂直的截面上都惟独线应变而无剪应变，即仅有伸长或缩短，而截面所夹的直角没有改变。

这三个相互垂直的截面上的线应变称为主应变。

二、倾伏角与侧伏角。

★倾伏角：指直线的倾斜角度，即直线与其水平投影线间所夹之锐角。

★侧伏角：当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在这个面上的侧伏角。

三、节理系与节理组。

★节理系：在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个或两个以上的节理组称为节理系。

例如, 共轭“X”型剪节理算是属于一具节理系。

当在一次构造作用的统一应力场中形成的产状呈规律变化的一群节理，也可称为节理系，如放射状节理和同心圆状节理。

求知若饥，虚心若愚。

★节理组：在一次构造作用的统一构造应力场中形成的, 产状基本一致,且力学性质相同的一群节理称为节理组。

常见的节理组有雁列节理组。

四、角度不整合与平行不整合。

★平行不整合：1、概念：上、下两套地层的岩层产状平行一致, 但上、下两套地层之间发生过沉积间断, 缺失了部分时代的地层。

2、特征: 不整合面代表沉积间断和侵蚀阶段, 是一具古剥蚀面,在这个面上常有含下伏地层岩石碎块的底砾岩, 有时还保存了古风化壳和古土壤, 平行不整合面有起伏, 也有平整的, 它反映了上覆新地层沉积之前的古地貌形态。

3、形成过程：下降沉积→上升、沉积间断、遭受剥蚀→再下降,再沉积。

4、意义：平行不整合代表一次以垂直升降运动为主的构造运动。

它的形成是由于地壳在一段阶段处于上升, 而在上升的过程中地层又未发生褶皱和明显倾斜, 不过露出水面接受剥蚀而发生沉积间断; 经过一段阶段后, 又再次下降接受新的沉积, 从而使上、下两套地层之间缺失一部分地层, 但彼此的岩层产状是基本平行一致的。

限制: 一组节理 延伸到另一组节 理前突然中止, 这种现象叫做限 制, 被限制的节 理组形成相对较 晚。
互切: 如果两组 节理互相交切或 切错, 且两组节 理相互切错的方 向服从统一的构 造应力场, 则说 明两组节理是同 时形成的, 并具 有共轭关系。
节理的配套Fra bibliotek节理配套就是指在一定时期的统一构造应 能否配套？ 力场中形成的各组节理的组合关系。 判断节理是否配套，就是去鉴别那些不同 方向的节理或节理组是否是形成于同一构 造时期, 并且是否是形成于同一构造应力 场的作用。

节理配套和分期中应注意的问题:
•
1.节理的配套和分期应该在野外同时进行, 但必需遵循
先配套, 然后再分期的原则。2.节理的配套和分期不仅要 依据节理相互之间的关系,及其本身的特征, 而且应结合 研究区的区域地质背景和构造背景, 结合研究区构造变
形的期次及其相应的构造应力场特征, 还要考虑节理所在 的地质构造和地质体的构造特征。3.在野外测量、统计、 分析而得出的节理配套和分期的结果, 应带到野外去进行
一般不小于10m2, 便于大量测量和统计。 3. 节理比较发育, 节理组、节理系及其相互关系比 较容易确定。 4. 观测点应选在构造的重要部位
5. 尽可能在不同的构造层、不同的岩系、不同的岩
性层中布点。
四、节理的野外观测
（二） 节理观测的内容: 1. 地质背景的观测: 在对节理观测前, 首先应了解观察 地段的地质背景, 其中包括: ★ 节理所在构造层及其组成;
节理与有关构造的几何关系分类
1、节理产状与岩层产状关系分类

走向节理: 节理走向与所在岩层的
走向大致平行的节理(图中1)。

倾向节理: 节理走向与所在岩层的

结构面的状态对岩体的工程性质的影响是指结构面的产状、形 态、延展尺度、发育程度、密集程度。 结构面的产状：结构面的产状对岩体是否沿某一结构面滑动起控 制作用。 结构面的形态：结构面的形态决定结构面抗滑力的大小，当结构 面的起伏程度较大，粗糙度高时，其抗滑力就大。 结构面的延展尺度：在工程岩体范围内，延展尺度大的结构面， 完全控制岩体的强度。 结构面的密集程度：以岩体的裂隙度和切割度表征岩体结构面的 密集程度。
又A=h2，节理面的法向弹性变形量δ0=2δ，代入Boussnisq解，得 接触面为方形时，m=0.95，μ≅0.25，则上式变为
（二）节理的闭合变形 含啮合变形（配称实验）和压碎变形（非配称实验）。 下面介绍Goodman方法：
（1）结构面闭合试验（VmC的确定） 步骤： 1）备制试件； 2）作ζ-ε曲线（a）； 3）将试件切开，并配 称接触再作曲线（b）； 4）非配称接触，作曲线（c）; 5）两种节理的可压缩性法向 Nhomakorabea切向
（1）有n个点接触,每个接触 面边长为h
（2）每个接触面受力相同
（3）每个接触面力学特性 相同
2、计算公式 半无限体上作用一个集中力的布辛涅斯克（Boussnisq）解
δ－变形量；Q－荷载；A－荷载作用面积；E、μ－弹性模量、泊 松比；m－与荷载面积形状因素有关的系数，方形面积m=0.95 设节理面的边长为d，作用于节理面上的应力为ζ，则作用 在每一个接触面上的荷载
统计结构面 实测结构面
V 级结构面--细小的结构面
• Ⅰ级 指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳 定性，直接影响工程岩体稳定性；
• Ⅱ级 指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。 • Ⅲ级 指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较 好的层面及层间错动等。 Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件 和破坏方式，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面 ，直接威胁工程安全稳定性