RQD 100e
0.1kd
(0.1k d 1)
岩体质量指标RQD：长度大于10cm的岩心长度
之和与钻孔总进尺的百分比。
长度大于 cm的岩心长度之和 10 RQD 100% 钻孔总进尺

（四）结构面的形态
• 结构面的形态可以用侧壁的 起伏形态及粗糙度来反映。 • 结构面侧壁的起伏形态分为： 平直的、波状的、锯齿状的、 台阶状的和不规则状的。 侧壁的起伏程度可用起伏角 (i)表示。
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
第一节 岩体的结构特征
第二节 岩体的力学性质
第三节 岩体的工程分类
第一节
岩体的结构特征
一、结构面的成因类型
(一)地质成因类型 原生结构面 构造结构面 次生结构面 (二)力学成因类型 张性结构面 剪性结构面
结 构 面
岩体结构面的类型及其特征
2h i arctg( ) L
• 结构面的粗糙度用粗糙 度系JRC(joint roughness coefficient)表示。 • 随粗糙度的增大，结构 面的摩擦角也增大。 • 根据标准粗糙度剖面将 结构面的粗糙度系数划 分为10级。
（五）结构面的张开度
• 结构面的张开度是指结构面两壁面间的垂直距离。
分类
闭合结构面
裂开结构面
张开结构面
（六）结构面的充填胶结特征
结构面胶结后力学性质有所增强，Fe质胶结的强度最高， 泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。 未胶结的结构面，力学性质取决于其充填情况，可分为： 薄膜充填、断续充填、连续充填及厚层充填4类 1 薄膜充填是结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，厚度 多小于1mm，多明显降低结构面的强度。 2 断续充填结构面的力学性质与充填物性质、壁岩性质 及结构面的形态有关。 3 连续充填结构面的力学性质主要取决于充填物性质。 4 厚层充填结构面的力学性质很差，主要取决于充填物 性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
2.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，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。
3.次生结构面 是岩体形成后在外营力作用下产生的结构面， 包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。
(二)力学成因类型
1、张性结构面是由拉应力形成的，如羽毛状张裂 面、纵张及横张破裂面、岩浆岩中的冷凝节理等 • 特点：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗 糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰 富，导水性强
（七）结构面的分级及其特征
三、 软弱夹层
• 软弱夹层是岩体中具有一定厚度的软弱带(层)，与 两盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，在产状 上多属缓倾角结构面。 • 主要包括原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化 夹层及其他夹泥层等。 • 特性：
1、由原岩的超固结胶结式结构变成了泥质散状结构 或泥质 定向结构 2、粘粒含量很高 3、含水量接近或超过塑限 4、密度比原岩小 5、常具有一定的胀缩性 6、力学性质比原岩差 7、强度低 8、压缩性高 9、易产生渗透变形
1、承压板法
刚性承压板法 柔性承压板法
2 pD(1 m ) Em W
张性断裂较短小，剪 切断裂延展较远，压 性断裂规模巨大，但 有时为横断层切割成 不连续状
张性断裂不平整，常具次生充填， 呈锯齿状，剪切断裂较平直，具 羽状裂隙，压性断层具多种构造 岩，成带状分布，往往含断层泥、 糜棱岩
对岩体稳定影响很大，在上述许多岩 体破坏过程中，大都有构造结构面的 配合作用。此外常造成边坡及地下工 程的塌方、冒顶
• 结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际
接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性
增大。
• 如在层流条件下，平直而两壁平行的单个结构面 的渗透系数(Kf)可表达为：
Kf ge 2 12v
结构面张开度分级表
描述 很紧密 紧密 部分张开 张开 中等宽的 宽的 很宽的 极宽的 似洞穴的
结构面张开度 （mm） <0.1 0.1~0.25 0.25~0.5 0.5~2.5 2.5~10 >10 10~100 100~1000 >1000
次生结 构面
受地形及原结构 面控制
分布上往往呈不连续 状，透镜状，延展性 差，且主要在地表风 化带内发育
一般为泥质物充填，水理性质很 差
在天然及人工边坡上造成危害，有时 对坝基、坝肩及浅埋隧洞等工程亦有 影响，但一般在施工中予以清基处 理
(一)地质成因类型
1.原生结构面岩体在成岩过程中形成的结构面。 • 沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的，有层理 面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。 • 岩浆结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面，包括 岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原 生冷凝节理等。 • 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。
成因类 型
沉积 结构 面
主 要 特 征 工程地质评价 产 状 分 布 海相岩层中此类结构 面分布稳定，陆相岩 层中呈交错状，易尖 灭 性 质 层面、软弱夹层等结构面较为平 整；不整合面及沉积间断面多由 碎屑泥质物构成，且不平整 国内外较大的坝基滑动及滑坡很多由 此类结构面所造成的，如奥斯汀、 圣· 弗朗西斯、马尔帕塞坝的破坏，瓦 依昂水库附近的巨大滑坡
结构面的组合关系



结构面的组合关系控制着可能滑移岩体的几何边 界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型， 它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。 任何坚硬岩体的块体滑移破坏，都必须具备一定 的几何边界条件。因此，在研究岩体稳定性时， 必须研究结构面之间及其与临空面之间的组合关 系，确定可能失稳块体的形态、规模和可能滑移 方向等。 结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影 和三角几何计算法等进行。
n K ni V j V 0 j
几种结构面的抗剪参数表
岩体结构面直剪试验结果表
便携式直剪仪
2、剪切变形特性
• 脆性变形型 • 塑性变形型 • 结构面变形与风化 程度有关 • 结构面的剪切刚度， 随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
地质类型
1层理层面 2软弱夹层 3不整合面、假整合面 4沉积间断面
一般与岩层产 状一致，为层 间结构面
岩脉受构造结构 面控制，而原生 节理受岩体接触 面控制
原 生 结 构 面
岩浆 岩结 构面
1侵入体与围岩接触面 2岩脉岩墙接触面 3原生冷凝节理
接触面延伸较远，比 较稳定，而原生节理 往往短小密集
与围岩接触面可具熔合及破碎两 种不同的特征，原生节理一般为 张裂面，较粗糙不平
2、剪性结构面是剪应力形成的，破裂面两侧岩体 产生相对滑移，如逆断层、平移断层以及多数正 断层等。 • 特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕 镜面等。
二、结构面特征及其对岩体力学性质的影响
（一） 结构面的产状
• 走向、倾向、倾角 • 结构面与最大主应力间 的关系控制着岩体的破 坏机理与强度。

据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强 度与结构面倾角间的关系为：
1 3
2(C j 3 tg j ) (1 tg j ctg ) sin 2
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。
• 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各 段长度之和(Σ a)与测线长度的比值。
应力-变形关系曲线特征
• 结构面的σn- ΔVｊ曲线大致为以ΔVｊ＝Vｍ为渐近线 的非线性曲线。可用初始法向刚度及最大闭合量来确 定，与结构面的类型及壁岩性质无关 。 • 结构面的最大闭合量始终小于结构面的张开度（ｅ）。 这是因为结构面是凹凸不平的，两壁面间无论如何也 不可能达到100％的接触。 • 结构面的初始法向刚度是一个与结构面在地质历史时 期的受力历史及初始应力（σｉ）有关的量，其定义 为σn-Vｊ曲线原点处的切线斜率，即：
四、结构体特征
• 结构体(structural element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。 • 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。 • 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结 构体体积来表示结构体规模。
结构体常见的形状:柱状、板状、楔形、菱形 形状不同，稳定性不同。
从岩体的定义：岩块+结构面=>岩体 岩体变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形
•在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。
（一）结构面的变形性质
1、法向变形特性
Δ Vｔ
Δ Vｒ
Δ Vｊ
Δ Vｊ＝Δ Vｔ－Δ Vｒ
应力-变形关系曲线
A B C
应力-变形关系曲线特征
• 开始时随着法向应力增加，结构面闭合变形迅速增长， σn-ΔV及σn-ΔVｊ曲线均呈上凹型。当σn增到一定 值时， σ n-ΔVｔ 曲线变陡，并与 σ n-ΔV ｒ 曲线大致 平行。说明结构面已基本上完全闭合，其变形主要是 岩块变形贡献的。这时ΔV ｊ 则趋于结构面最大闭合 量 V ｍ。 • 初始压缩阶段，含结构面的岩块变形ΔV ｔ 主要是由 结构面的闭合造成的。试验表明，当σn＝１MPa时， ΔVｔ/ΔVｒ可达５~３０，说明ΔVｔ占了很大一部分。 • 法向应力σn大约从σｃ/3处开始，含结构面的岩块变 形由以结构面的闭合为主转为以岩块的弹性变形为主。
很高连续性
>20
（三）结构面的密度
结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 1、线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长度 上交切结构面的条数(条／m)。 2、间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相 邻结构面的平均距离。 Kd与d互为倒数关系 如果测线水平布置，且与结构面法线的夹角为α ， 结构面的倾角为β 时: