第一章 地殼巖體結(jié)構(gòu)特征的工程地質(zhì).ppt

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1、工程地質(zhì)分析原理第一章地殼巖體結(jié)構(gòu)特征的工程地質(zhì)分析1.1基本概念及研究意義巖體（rockmass）通常指地質(zhì)體中與工程建設(shè)有關(guān)的那一部分巖石，它處于一定的地質(zhì)環(huán)境、被各種結(jié)構(gòu)面所分割。巖體具有一定的結(jié)構(gòu)特征，它由巖體中含有的不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)面及其在空間的分布和組合狀況所確定。結(jié)構(gòu)面是指巖體中具有一定方向、力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低、兩向延伸（或具有一定厚度）的地質(zhì)界面（或帶）。如巖層層面、軟弱夾層、各種成因的斷裂、裂隙等。由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故又稱(chēng)不連續(xù)面。結(jié)構(gòu)體：結(jié)構(gòu)面在空間的分布和組合可將巖體切割成形狀、大小不同的塊體，稱(chēng)結(jié)構(gòu)體。工程地質(zhì)之所以要將巖體的結(jié)構(gòu)特征作為重要研究對(duì)象，

2、意義如下：⑴巖體中的結(jié)構(gòu)面是巖體力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)薄弱的部位，它導(dǎo)致巖體力學(xué)性能的不連續(xù)性、不均一性和各向異性。只有掌握巖體的結(jié)構(gòu)特征，才有可能闡明巖體不同荷載下內(nèi)部的應(yīng)力分布和應(yīng)力狀況。⑵巖體的結(jié)構(gòu)特征對(duì)巖體在一定荷載條件下的變形破壞方式和強(qiáng)度特征起著重要的控制作用。巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面，常常成為決定巖體穩(wěn)定性的控制面，各結(jié)構(gòu)面分別為確定壩肩巖體抗滑穩(wěn)定的分割面和滑移控制面。⑶靠近地表的巖體，其結(jié)構(gòu)特征在很大程度上確定了外營(yíng)力對(duì)巖體的改造進(jìn)程。這是由于結(jié)構(gòu)面往往是風(fēng)化、地下水等各種外營(yíng)力較活動(dòng)的部位，也常常是這些營(yíng)力的改造作用能深入巖體內(nèi)部的重要通道，往往發(fā)展為重要的控制面?？傊?，對(duì)巖體的結(jié)

3、構(gòu)特征的研究，是分析評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)。研究結(jié)構(gòu)面最關(guān)鍵的是研究各類(lèi)結(jié)構(gòu)面的分布規(guī)律、發(fā)育密度、表面特征、連續(xù)特征以及它們的空間組合形式等。1.2巖體結(jié)構(gòu)特征及主要類(lèi)型1.2.1結(jié)構(gòu)面的主要類(lèi)型及特征結(jié)構(gòu)面的成因分類(lèi)：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及淺表生結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面：層理，層面，軟弱夾層，不整合面，原假整合面，古沖刷面等。生火成結(jié)構(gòu)面：侵入體與圍巖接結(jié)觸面，巖脈、巖墻接觸面，噴出巖構(gòu)的流線、流面，冷凝節(jié)理面變質(zhì)結(jié)構(gòu)面：片理，片麻理，板劈理，片巖軟弱夾層。構(gòu)節(jié)理（X型節(jié)理，張節(jié)理）造結(jié)斷層（正斷層，逆斷層，走滑斷層）構(gòu)面層間錯(cuò)動(dòng)帶，羽狀裂隙，破劈理。淺部卸荷斷裂淺結(jié)、構(gòu)重

4、力擴(kuò)展變形破裂表面生結(jié)表卸荷裂隙構(gòu)部風(fēng)化裂隙面結(jié)風(fēng)化夾層構(gòu)泥化夾層面次生夾泥結(jié)構(gòu)面規(guī)模等級(jí)劃分：按其對(duì)巖體力學(xué)行為所起控制作用，可劃分為三個(gè)等級(jí)，即貫通性宏觀軟弱面（A類(lèi)）；顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)面（B類(lèi)）；和隱微結(jié)構(gòu)面（C類(lèi)）。類(lèi)型主要特征力學(xué)性質(zhì)代表性結(jié)構(gòu)面A.貫通性宏觀結(jié)構(gòu)面連續(xù)性好，延伸方向確定，通常具一定厚度與方向破壞巖體的連續(xù)性，構(gòu)成巖體力學(xué)性質(zhì)作用邊界，控制巖體變形破壞方向，穩(wěn)定性計(jì)算的邊界層面，軟弱夾層，斷層面或斷層破碎帶B.顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)面硬性結(jié)構(gòu)面，隨機(jī)斷續(xù)分布，延伸長(zhǎng)度米級(jí)-數(shù)十米，具有統(tǒng)計(jì)優(yōu)勢(shì)方位破壞巖體的完整性，使巖體力學(xué)性質(zhì)具各向異性特征，影響巖體變形破壞方式各類(lèi)原生和構(gòu)造裂隙

5、，表生破裂結(jié)構(gòu)面C.隱微結(jié)構(gòu)面短小閉合，長(zhǎng)度從毫米級(jí)至厘米級(jí)，隨機(jī)分布可有統(tǒng)計(jì)優(yōu)勢(shì)方位影響巖塊的強(qiáng)度和變形破壞特征巖石的隱微裂隙1.2.2巖體分類(lèi)1.2.2.1巖體結(jié)構(gòu)分類(lèi)按建造特征可將巖體劃分為塊體狀（或整體狀）結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎塊狀結(jié)構(gòu)和散體狀結(jié)構(gòu)等類(lèi)型。塊體狀結(jié)構(gòu)：代表巖性均一，無(wú)軟弱面的巖體，含有的原生結(jié)構(gòu)面具有較強(qiáng)的結(jié)合力，間距大于1m。通常出現(xiàn)在厚層的碳酸鹽巖、碎屑巖；花崗巖、閃長(zhǎng)巖；原生節(jié)理不太發(fā)育的流紋巖、安山巖、玄武巖、凝灰角礫巖中等。塊體結(jié)構(gòu)：代表巖性較均一，含有2-3組較發(fā)育的軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體，結(jié)構(gòu)面間距1～0.5m。成巖裂隙較發(fā)育的厚層砂巖或泥巖，槽狀

6、沖刷面發(fā)育的河流相砂巖體等沉積巖，原生節(jié)理發(fā)育的火山巖體等。層狀結(jié)構(gòu)：代表一組連續(xù)性好，抗剪性能顯著較低的軟弱面的巖體，一般巖性不均一?？蛇M(jìn)一步分為層狀（軟弱面間距50～30cm），薄層狀（間距小于30cm）。還可以據(jù)不均一程度劃分出軟硬相間的互層狀結(jié)構(gòu)。碎塊狀結(jié)構(gòu)：代表含有多組密集結(jié)構(gòu)面的巖體，巖體被分割成碎塊狀，以某些動(dòng)力變質(zhì)巖為典型，如溪洛渡泡灰?guī)r。另外按巖體的改變程度可劃分為完整的、塊裂化或板裂化，碎裂化、散體化的等四個(gè)等級(jí)。1.2.2.2巖體的工程分類(lèi)工程應(yīng)用分類(lèi)是以巖體穩(wěn)定性或巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)的分類(lèi)。為綜合性分類(lèi)，目前主要考慮三方面因素的指標(biāo)：即與巖石工程性質(zhì)有關(guān)的指標(biāo)（

7、力學(xué)性質(zhì)）、巖體后期改造有關(guān)的指標(biāo)(巖體結(jié)構(gòu))和巖體賦存條件方面的指標(biāo)（地下水或地應(yīng)力）。通常有:RMR(賓尼亞斯基分類(lèi)，Bieniawski);巴頓的Q分類(lèi);谷德振的巖體質(zhì)量指標(biāo)Z系統(tǒng)分類(lèi)（1979）。(見(jiàn)表1-3。)分類(lèi)方案巖體質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算公式及方法參數(shù)RMR系統(tǒng)RMR=A+B+C+D+E+F和差綜合法（并聯(lián)系統(tǒng)）（T.Bieniawski,1973)A—巖石強(qiáng)度（點(diǎn)荷載.單軸壓)分?jǐn)?shù)15—0B—RQD(巖石質(zhì)量指標(biāo)）分?jǐn)?shù)20—3D—不連續(xù)