岩体结构及其稳定性分析
划分岩体结构的目的:定性评价 岩体稳定性。
岩体结构类型及其特征表 7-7
完整状态
地下水
结构类型
1 块状结构
结 构 面 间 完整性系数 距(cm)
50~100 0.35~0.75
作用特征
甚微
2 镶嵌结构 <50 <0.35
含、导水不ຫໍສະໝຸດ 明显3 碎裂结构 <50 <0.35
显著,软、泥
化,渗流
4 层状结构 30~50 薄 0.30~0.60 薄 软 、 泥 化 显 层<30 层<0.40 著
②片岩软弱夹层——薄层云母 片岩、绿泥石片岩等,片理发育、 岩性软弱、矿物易风化。
对边坡、地下工程稳定造成影响。
⑷构造结构面——构造作用形成, 规模大,对岩体稳定性影响很大。
包括: 1 节理 2 断层 产状受构造应力场控制。 3 层间错动面——与岩层一致,
破碎,含泥质。 ⑸次生结构面——岩体受卸荷、风 化、地下水等次生作用形成。次生结 构面易造成边坡岩体破坏。 次生结构面包括:
③原生夹层。 其中①、②两种软弱夹层通常含 泥质物质,松散。形成良好的地下水 通道,夹层的水稳定性差,易软化、 泥化,强度和稳定性差。
⑵火成结构面——在岩浆活动中 形成,包括:
①侵入接触面——与围岩胶结 不良,有变质物质。
②冷凝裂隙——张性裂隙面,粗 糙。
⑶变质结构面——变质作用形成。 包括:
1 片理——沿片理面片状矿物 富集,岩体强度↓
1 赤平极射投影的实质。 2 物体的几何要素(点、线、
面)的投影。 3 结构面走向、倾斜、倾角的
投影表示。 4 赤平极射投影的作图方法。 5 判断岩体结构的稳定性。 ⑶评价岩体稳定性。
4 泥化夹层——地下水作用,使 原软弱夹层(粘土岩、泥灰岩、 页岩等)泥化,产状与岩层一 致。
5 次生夹泥层——地下水作用 产生次生夹泥,沿原结构面 (层面、裂隙、断层)形成, 受原结构面控制,结构面强度 低。
2、结构面的主要特征(应特别注意) ⑴结构面的发展历史:
构造、次生作用影响比较大。 如:软弱夹层受构造错动→层 间破碎夹层,其性质↓;层间错 动面上次生泥化→其性质↓↓ ⑵结构面的物质组成: 含有松散、粘土类矿物,其抗 剪强度低,对岩体稳定性影响 大。 ⑶结构面的延展性: 结构面延展长、规模大,则对 其稳定性影响大。 ⑷结构面的张开程度、充填胶结 情况:
①范围大; ②强度、稳定性低。 2、岩体稳定:指在一定时间内、一 定条件(自然、人为)下岩体不产生 破坏性剪切滑移、塑性变形和张裂破 坏。
3、岩体稳定性分析:包括—— ⑴结构分析 ⑵力学分析 ⑶类比分析 一般需将三种分析方法进行相
互补充、验证,作出综合评价。
二、岩体结构
㈠概念 岩体结构是指岩体中①结构面
完整 比较完整 中等完整
较差 破碎
>0.90 0.75~0.90 0.45~0.75 0.20~0.45
<0.20
二、岩体稳定性的结构分析
岩体稳定性的常用分析方法有: (1)结构分析 (2)力学分析——岩体工程中
介绍 (3)对比分析
一般需将三种方法相互结合,验 证、补充,作出综合评价。
1、结构分析的实质:
5 层状碎裂 <50 <0.40
较层状更甚
结构
6 散体结构
<0.20
软、泥化显
著,膨胀、
崩解
用岩体完整性系数 K 表示岩体完 整程度,即
K=Vm2/Vr2 Vm——纵波在岩体中的传播速度; Vr——纵波在岩石中的传播速度。
按照岩体完整性系数 K 划分的岩
体完整性如下表所示:
岩体完整性划分表 岩体完整性 岩体完整性系数 K
7 岩体结构及其稳定性
rock mass structure & stability
一、概念
1、岩体(rock mass):包含岩石(rock) 和结构弱面 (weak structural plane)。 (1)特点:
①不连续——受构造切割、孔隙等影
响;
②非均质——各类矿物、岩石组合; ③各向异性——构造、非均质造成。 (2)与岩石的区别:
1 卸荷裂隙——岩体受河流切 割、开挖等形成临空面,应力 释放等作用引起,张裂。
2 风化裂隙——表层风化带,裂 隙产状无规律,短小密集。
3 风化夹层——沿原结构面发 育形成,延深比风化裂隙大, 产状受原结构面控制。风化夹 层多呈松散、破碎状,含泥质, 水稳定性差。如断层风化、岩 脉风化、夹层风化等。
由结构面切割产生的单元体的几 何形状。常见有柱状、块状、板状、楔 状、锥状等,见图 7-5。其中柱状、块状 结构体的稳定性比板状结构体的稳定性 高;菱状结构体的稳定性比楔状结构体 的稳定性高。
2、岩体结构类型(如图 7-6 所示) 岩体结构分为块状结构、镶嵌结
构、碎裂结构、层状结构、层状碎裂 结构及散体结构六种类型。其中工程 性质比较差的有碎裂结构、层状碎裂 结构及散体结构。散体结构最差。详 见表 7-7。
(structural plane) 和 ② 结 构 体 (structural block)的组合特征,即的发 育程度、组合形式;结构体的大小、 几何形式和排列。
①结构面——岩体中各种地质 界面,如:层面、裂隙面、断层面、 不整合面等。岩体多沿结构面发生破 坏。
②结构体——由结构面切割而
成的单个块体。 ㈡结构面: 1、成因类型:
张节理为次生充填物、地下水 活动提供条件,其抗剪强度低,对 斜坡、隧道围岩稳定性影响大。
粘土、滑腻性矿物(如滑石、 云母、绿泥石等)充填物,其抗剪 强度很低,但若胶结,则其抗剪强 度有提高。 ⑸结构面的密集程度:
结构面的密集程度高,则其稳定 性低。 ⑹结构面的平整、光滑程度:
结构面越平整、光滑,则其稳定 性越低。 结构面的类型及其特征见表 7-5。 (二)结构体 1、结构体形式:
⑴沉积结构面——沉积、成岩过程 中形成,包括层理、层面、软弱夹层 (weak intercalated layer)和不整合面 等。
其中软弱夹层对岩体稳定性影 响比较大,容易造成滑坡等工程事 故。软弱夹层的产状与岩层产状一 致。其成因分为:
①在陆相沉积间断的不整合面 处形成软弱夹层;
②在火山喷发间歇期形成的风 化软弱夹层;
对岩体结构要素(结构面、结构 体)进行分析,明确岩体滑移的边界 条件(切割面、滑移面、临空面)是 否具备,对岩体稳定性作出判断。
2、结构分析的步骤: ⑴调查、统计、研究结构面的类
型、产状、特征; ⑵分析结构面及其空间组合关
系、结构体的形式——常用图解 法——赤平极射投影法。需了解的赤 平极射投影法内容: