4.2. 岩体结构面分类
结构面是岩体形成和地质作用的漫长历史过程中,在岩体内形成和不断发育地质界面,在连续介质力学理论中视为不连续面。结构面的分布规律、发育规模、物理力学性质等指标不仅与岩体强度、受力状态有关,而且与其形成的地质历史、环境等多种因素有关,所以其分布状态各种各样,物理、力学性质千变万化。为便于掌握结构面的分布规律、研究其物理力学性质,及其对工程稳定性的影响,下面按工程规模,地质、力学成因等因素对结构面进行分类。
4.2.1.按地质成因分类
根据地质成因的不同,可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面类结构面。各类结构面的主要特征及其工程稳定性影响,见表4.4。
表4.4. 结构面按地质成因分类表
4.2.2.按结构面的破坏属性分类
通过大量的野外观察、地质勘探和工程实践,缪勒(Muller)根据岩体结构面的破坏属性和分布密度两方面的因素,将结构面分为:单个节理、节理组、节理群、节理带以及破坏带或糜棱岩等五大类型。再考虑按节理中的充填材料性质和充填程度,又将每种类型分成三个细类。这样,共将结构面分为十五个细类,见表4.5。
成因类型 地质类型 产状特征 工程地质评价
原生结构面 沉积结构面 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 较大的坝基滑动及滑坡;地下工程,尤其是煤矿巷道的冒落、片邦等通常由此类结构面所造成
岩浆结构面 1. 侵入体与围岩接触面
2. 岩脉岩墙接触面
3. 原生冷藏节理 岩脉受构造结构面控制,而原生节理受岩体接触面控制 一般不造成大规模的岩体破坏,但有时与构造断裂配合,也可形成岩体的滑移,如有的坝肩局部滑移,峒室围岩片落等。
变质结构面 1. 片理
2. 片岩软弱夹层 产状与岩层或构造方向一致 在变质较浅的沉积岩,如千枚岩等路堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对工程及地下洞体稳定也有影响
构造结构面 1. 节理
2. 断层
3. 层间错动
4. 羽状裂隙,劈理 产状与构造面呈一定关系,层间错动与岩层一致 对岩体稳定影响很大,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。
次生结构面 1. 卸荷裂隙
2. 风化裂隙
3. 泥化夹层
4. 次生夹泥层 受地形及原结构面控制 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 表4.5 结构面按其破坏属性的分类表
4.2.3.按结构面的分布规模分类
结构面的分布规模,与结构体的强度、结构面的充填特性、应力状态、形成和发育环境等多因素相关,直接影响岩体的力学性质,控制着区域性岩体的整体稳定或工程围岩的稳定性。根据不同的研究对象和工程应用的要求,有相对分类和绝对分类。相对分类是相对于工程的尺度和类型对结构面的规模进行分类,可分为细小、中等、大型等3类,见表4.6;绝对分类只考虑了结构面的延伸长度和破坏带的宽度,将结构面分为5级,如表4.7所示。
表4.6 结构面的相对规模分类
结构面
充填状况 结构面分类
粗节理 节理组 节理群 羽状节理 破坏带
无充
填物 图例
分类
序号
有充
填物 图例
分类
序号
粘性
充填物 图例
分类
序号 表中:-平洞跨度;b-基础宽度;h-工程结构体的高度
表4.7 结构面的绝对规模分类
分级序号 分布规模 地质类型 力学属性 工程地质评价
Ⅰ级 一般延伸约数公里至数十公里以上,破碎带宽约数米至数十米乃至几百米以上。 通常为大断层或区域性断层。 属于软弱结构面,通常处理为计算模型的边界 区域性大断层往往具有现代活动性,给工程建设带来很大的危害,
直接控制区域性岩体及其工程的整体稳定性。一般的工程应尽量避开。
Ⅱ级 贯穿整个工程岩体,长度一般数百米至数千米,破碎带宽数十厘米至数米。 多为较大的断层、层间错动、不整合面及原生软弱夹层等。 属于软弱结构面、滑动块裂体的边界 通常控制工程区的山体或工程围岩稳定性,构成滑动岩体边界,直接威胁工程的安全稳定性。工程应尽量避开或采取必要的处理措施。
Ⅲ级 延伸长度为数十米至数百米,破碎带宽度为数厘米至1m左右。 断层、节理、发育好的层面及层间错动,软弱夹层等。 多数也属于软弱结构面或较坚硬结构面 主要影响或控制工程岩体,如地下洞室围岩及边坡岩体的稳定性等。
Ⅳ级 延伸长度为数十厘米至20~30m,小者仅数厘米至十几厘米,宽度为零至数厘米不等。 节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等。 多数为坚硬结构面;构成岩块的边界面 该级结构面数量多,分布有随机性,主要影响岩体的完整性和力学性质,是岩体分类及岩体结构研究的基础,也是结构面统计分折和模拟的对象。
Ⅴ级 规模小,连续
性差,常包含在岩块内。 隐节理、微层面、微裂隙及不发育的片理、劈理等。 属于硬结构面 主要影响或控制岩块的物理力学性质。