岩体结构与结构面性质幻灯片.ppt
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1、岩体结构与结构面性质第1页,共43页,编辑于2022年,星期六1 1 岩体岩体结构结构2 2 结构面的几何性质与力学性质结构面的几何性质与力学性质3 3 岩体的强度性质岩体的强度性质4 4 岩体的变形性质岩体的变形性质5 5 岩体质量评价及其分类岩体质量评价及其分类本章内容:本章内容:第2页,共43页,编辑于2022年,星期六2-1 岩体结构岩体结构结构面:结构面:是指岩体中存在着的各是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的种不同成因和不同特性的地质界地质界面面,包括物质的分界面、不连续面,包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。如节理、片理、断层、不整合面等。结构体结构体
2、:由结构面在岩体中切割而:由结构面在岩体中切割而成的几何体称为结构体(岩石块体)成的几何体称为结构体(岩石块体)。岩体岩体:结构面和结构体的地质统:结构面和结构体的地质统一体。一体。图图2-1 岩体结构示意岩体结构示意第3页,共43页,编辑于2022年,星期六 一、结构面一、结构面(1 1)地质成因类型)地质成因类型u 原生结构面原生结构面:岩体在成岩过程中形成的结构面。:岩体在成岩过程中形成的结构面。沉积结构面沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的,有是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的,有层理面层理面、软弱软弱夹层夹层、沉积间断面沉积间断面和和不整合面不整合面等。等。1 1、成因类型、成因
3、类型第4页,共43页,编辑于2022年,星期六火成结构面火成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(如:流层、流线、的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原生冷凝节理等(如:流层、流线、火山岩流接触面、蚀变带、原生节理等)。火山岩流接触面、蚀变带、原生节理等)。第5页,共43页,编辑于2022年,星期六第6页,共43页,编辑于2022年,星期六第7页,共43页,编辑于2022年,星期六u变质结构面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),在变质过程中形成(分
4、为残留结构面和重结晶结构面),如:片理、片麻理、板理、软弱夹层等。如:片理、片麻理、板理、软弱夹层等。第8页,共43页,编辑于2022年,星期六u构造结构面构造结构面 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。层、节理、劈理和层间错动面等。第9页,共43页,编辑于2022年,星期六u 次生结构面次生结构面 是岩体形成后在是岩体形成后在外营力作用下产生的结构面,外营力作用下产生的结构面,包括卸荷裂隙、风化裂隙、次包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。生夹泥层和泥化夹层等。第10页,共43页,编辑
5、于2022年,星期六(2 2)力学成因类型)力学成因类型u剪性结构面剪性结构面是剪应力形是剪应力形成的,破裂面两侧岩体产成的,破裂面两侧岩体产生相对滑移,如逆断层、生相对滑移,如逆断层、平移断层以及多数正断层平移断层以及多数正断层等。等。张性结构面张性结构面是由拉应力形成的,是由拉应力形成的,如粘土岩失水收缩节理、岩浆如粘土岩失水收缩节理、岩浆岩中的冷凝节理等。岩中的冷凝节理等。平移断层平移断层正断层正断层逆断层逆断层第11页,共43页,编辑于2022年,星期六 2 2、分级、分级级序分级依据地质类型对岩体稳定影响级延伸数公里以上(最长达上千公里),破碎带宽度数米数十米区域性深大断裂影响区域稳
6、定性;如通过工程区,形成岩体力学作用边界级延伸数百米数公里,破碎带宽度几厘米几米大中型断层、不整合面、层间错动带、软弱夹层等控制工程岩体力学边界条件和破坏方式,与级结构面组合直接威胁工程稳定级延伸十米数十米,无破碎带,面内不含泥,仅在一个地质年代的地层中分布小断层、软弱夹层、层间错动带等控制工程岩体力学边界条件和破坏方式,直接威胁工程稳定级延展数厘米数米,未错动,有的呈弱结合状态,统计结构面节理、劈理、片理、层理、卸荷裂隙、风化裂隙控制岩体的结构、完整性和物理力学性质 级微米毫米,细小或隐微裂面,统计结构面微小节理、隐微裂隙。常包含在岩块内 控制岩块的力学性质 第12页,共43页,编辑于202
7、2年,星期六 二、结构体二、结构体1 1、结构体分级、结构体分级 I级结构体级结构体:由由I级结构面切割成的结构体级结构面切割成的结构体(地质体地质体)。II级结构体级结构体:由:由I级结构体经级结构体经II级结构面切割而成的结构体级结构面切割而成的结构体(山体山体)。III级结构体级结构体:II级结构体再经级结构体再经III级结构面切割而成的结构体。级结构面切割而成的结构体。IV级结构体级结构体:III级结构体再经级结构体再经IV级结构面切割而成的结构体级结构面切割而成的结构体(完整岩石或岩块)。(完整岩石或岩块)。第13页,共43页,编辑于2022年,星期六 2 2、结构体的块度、结构体的
8、块度 结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩体工程稳结构体的块度通常指最小结构体的尺寸。在岩体工程稳定性分析中,定性分析中,结构体的块度决定了工程围岩的破坏方式,结构体的块度决定了工程围岩的破坏方式,从而决定了支护和加固方法从而决定了支护和加固方法。在开挖过程中结构体的块度。在开挖过程中结构体的块度影响施工及临时支护。影响施工及临时支护。第14页,共43页,编辑于2022年,星期六三、岩体结构类型三、岩体结构类型按按岩体岩体I级结构级结构被被大规模大规模结构面分割的结构面分割的形态特征可将岩体结构形态特征可将岩体结构分为分为块状结构块状结构和和板层状结构。板层状结构。I I级级岩体结构岩体结
9、构整体结构整体结构 板层状结构板层状结构 块状结构块状结构 碎裂结构碎裂结构散体结构散体结构块状碎裂结构块状碎裂结构层状碎裂结构层状碎裂结构块状结构块状结构将大规模结构面切割成的岩体结构定义为将大规模结构面切割成的岩体结构定义为I级结构级结构;在;在I级结构基础上,次级结级结构基础上,次级结构面切割成的岩体结构定义为构面切割成的岩体结构定义为II级结构级结构。按岩体按岩体II级结构被次级结构面切割的级结构被次级结构面切割的程度程度和和形态特征,可将岩体结构划分:形态特征,可将岩体结构划分:II II级岩体结构级岩体结构第15页,共43页,编辑于2022年,星期六Vpm岩体弹性岩体弹性波波纵波速
10、度纵波速度(m/s)Vpr 岩石弹性岩石弹性波波纵波速度纵波速度(m/s)岩体完整性系数岩体完整性系数 表征表征岩体结构特征岩体结构特征的的一个重要参数一个重要参数第16页,共43页,编辑于2022年,星期六1 1、整体结构、整体结构完整性系数完整性系数 0.75 0.75结构面间距结构面间距 1.5 m 1.5 m 岩性单一,节理不发育,无软弱结构面或夹泥,岩性单一,节理不发育,无软弱结构面或夹泥,层面结合良好层面结合良好,渗流对岩体特性影响不大,结构尺寸大于工程尺寸。渗流对岩体特性影响不大,结构尺寸大于工程尺寸。岩土工程特征:整体强度高,岩体稳定,可视为均质、各岩土工程特征:整体强度高,岩
11、体稳定,可视为均质、各向同性的连续介质。向同性的连续介质。第17页,共43页,编辑于2022年,星期六2 2、块状结构、块状结构完整性系数完整性系数 0.350.350.750.75结构面间距结构面间距 0.70.71.5 m1.5 m节理发育,有若干贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、块状或菱节理发育,有若干贯通微张裂隙将岩体切割成柱状、块状或菱形等结构体。工程范围内,有两组以上节理明显发育,构成影响形等结构体。工程范围内,有两组以上节理明显发育,构成影响工程稳定性的危险岩块,其尺寸小于工程几何尺寸。工程稳定性的危险岩块,其尺寸小于工程几何尺寸。岩土工程特征:整体性强度高,结构面相互牵制,岩体基本
12、稳岩土工程特征:整体性强度高,结构面相互牵制,岩体基本稳定,接近弹性各向同性体。定,接近弹性各向同性体。第18页,共43页,编辑于2022年,星期六4 4、碎裂结构、碎裂结构 构造发育,各种结构面与断裂交叉发育,且多为泥质充填。岩体构造发育,各种结构面与断裂交叉发育,且多为泥质充填。岩体破碎,呈块状或片状,局部裹有坚硬的大块或条块状岩石,属不均一破碎,呈块状或片状,局部裹有坚硬的大块或条块状岩石,属不均一的不连续介质,稳定性很差。的不连续介质,稳定性很差。岩体完整性系数结构面间距块状碎裂结构0.360.5m层状碎裂结构0.40.5m第19页,共43页,编辑于2022年,星期六第20页,共43页
13、,编辑于2022年,星期六5、散体结构、散体结构完整性系数:完整性系数:0.20.2主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结构面相主要为各种剧烈风化或挤压破碎的岩体或土体。结构面相当发育,呈网状,岩体极度破碎,并混有断层泥,呈松散堆当发育,呈网状,岩体极度破碎,并混有断层泥,呈松散堆积或压密堆积。积或压密堆积。岩土工程特征:稳定性极差,岩体属性接近松散体介质。岩土工程特征:稳定性极差,岩体属性接近松散体介质。第21页,共43页,编辑于2022年,星期六第22页,共43页,编辑于2022年,星期六完整性系数:层状完整性系数:层状 0.30.30.60.6;薄层状薄层状0.40.4结构面间距:
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