第四章岩体的工程地质特性.ppt

1、第四章第四章 岩体的工程地质特性岩体的工程地质特性第一节第一节 岩体的结构特征岩体的结构特征1.1 1.1 基本概念及研究意义基本概念及研究意义 岩岩岩岩体体体体（rockmassrockmassrockmassrockmass）通通通通常常常常指指指指地地地地质质质质体体体体中中中中与与与与工工工工程程程程建建建建设设设设有有有有关关关关的的的的那那那那一一一一部部部部分分分分岩岩岩岩石石石石，它它它它处处处处于于于于一一一一定定定定的的的的地地地地质质质质环环环环境境境境、被被被被各各各各种种种种结结结结构构构构面面面面所所所所分分分分割割割割。岩岩岩岩体体体体具具具具有有有有一一一一定定

2、定定的的的的结结结结构构构构特特特特征征征征，它它它它由由由由岩岩岩岩体体体体中中中中含含含含有有有有的的的的不不不不同同同同类类类类型型型型的的的的结结结结构构构构面面面面及及及及其其其其在在在在空空空空间间间间的的的的分分分分布布布布和和和和组组组组合合合合状状状状况况况况所所所所确确确确定。岩体是由结构面和结构体两部分组成。定。岩体是由结构面和结构体两部分组成。定。岩体是由结构面和结构体两部分组成。定。岩体是由结构面和结构体两部分组成。结构面结构面结构面结构面是是是是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较指岩体中具有一定方向、力学强度相对较指岩体中具有一定方向、力学强度相对较指岩体中具有一

3、定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。由由由由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。结

4、结结结构构构构体体体体：结结结结构构构构面面面面在在在在空空空空间间间间的的的的分分分分布布布布和和和和组组组组合合合合可可可可将将将将岩岩岩岩体体体体切切切切割割割割成成成成形状、大小不同的块体，称结构体。形状、大小不同的块体，称结构体。形状、大小不同的块体，称结构体。形状、大小不同的块体，称结构体。工工工工程程程程地地地地质质质质之之之之所所所所以以以以要要要要将将将将岩岩岩岩体体体体的的的的结结结结构构构构特特特特征征征征作作作作为为为为重重重重要要要要研研研研究究究究对对对对象，意义如下：象，意义如下：象，意义如下：象，意义如下：岩岩岩岩体体体体中中中中的的的的结结结结构构构构面面面面

5、是是是是岩岩岩岩体体体体力力力力学学学学强强强强度度度度相相相相对对对对薄薄薄薄弱弱弱弱的的的的部部部部位位位位，它它它它导导导导致致致致岩岩岩岩体体体体力力力力学学学学性性性性能能能能的的的的不不不不连连连连续续续续性性性性、不不不不均均均均一一一一性性性性和和和和各各各各向向向向异异异异性性性性。只只只只有有有有掌掌掌掌握握握握岩岩岩岩体体体体的的的的结结结结构构构构特特特特征征征征，才才才才有有有有可可可可能能能能阐阐阐阐明明明明岩岩岩岩体体体体不不不不同同同同荷荷荷荷载载载载下下下下内部的应力分布和应力状况。内部的应力分布和应力状况。内部的应力分布和应力状况。内部的应力分布和应力状况。

6、岩岩岩岩体体体体的的的的结结结结构构构构特特特特征征征征对对对对岩岩岩岩体体体体在在在在一一一一定定定定荷荷荷荷载载载载条条条条件件件件下下下下的的的的变变变变形形形形破破破破坏坏坏坏方方方方式式式式和和和和强强强强度度度度特特特特征征征征起起起起着着着着重重重重要要要要的的的的控控控控制制制制作作作作用用用用。岩岩岩岩体体体体中中中中的的的的软软软软弱弱弱弱结结结结构构构构面面面面，常常常常常常常常成成成成为为为为决决决决定定定定岩岩岩岩体体体体稳稳稳稳定定定定性性性性的的的的控控控控制制制制面面面面，各各各各结结结结构构构构面面面面分分分分别别别别为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面

7、。为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。靠靠靠靠近近近近地地地地表表表表的的的的岩岩岩岩体体体体，其其其其结结结结构构构构特特特特征征征征在在在在很很很很大大大大程程程程度度度度上上上上确确确确定定定定了了了了外外外外营营营营力力力力对对对对岩岩岩岩体体体体的的的的改改改改造造造造进进进进程程程程。这这这这是是是是由由由由于于于于结结结结构构构构面面面面往往往往往往往往是是是是风风风风化化化化、地地地地下下下下水水水水等等等等各各各各种种种种外外外外营营营营力力力力较较较较活活活活动动动动的的的的部部

8、部部位位位位，也也也也常常常常常常常常是是是是这这这这些些些些营营营营力力力力的的的的改改改改造造造造作作作作用用用用能能能能深深深深入入入入岩岩岩岩体体体体内内内内部部部部的的的的重重重重要要要要通通通通道道道道，往往往往往往往往发发发发展展展展为为为为重重重重要要要要的的的的控制面。控制面。控制面。控制面。总总总总之之之之，对对对对岩岩岩岩体体体体的的的的结结结结构构构构特特特特征征征征的的的的研研研研究究究究，是是是是分分分分析析析析评评评评价价价价区区区区域域域域稳稳稳稳定性和岩体稳定性的重要依据。定性和岩体稳定性的重要依据。定性和岩体稳定性的重要依据。定性和岩体稳定性的重要依据。研研

9、研研究究究究结结结结构构构构面面面面最最最最关关关关键键键键的的的的是是是是研研研研究究究究各各各各类类类类结结结结构构构构面面面面的的的的分分分分布布布布规规规规律律律律、发发发发育育育育密密密密度度度度、表表表表面面面面特特特特征征征征、连连连连续续续续特特特特征征征征以以以以及及及及它它它它们们们们的的的的空空空空间间间间组组组组合合合合形形形形式式式式等等等等。1.2 1.2 岩体结构特征及主要类型岩体结构特征及主要类型 1.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 结构面的主要类型及特征结构面的主要类型及特征结构面的主要类型及特征结构面的主要类型及特征 结结结结构构构构面面面面的的

10、的的成成成成因因因因分分分分类类类类：原原原原生生生生结结结结构构构构面面面面、构构构构造造造造结结结结构构构构面面面面及及及及浅浅浅浅表生结构面表生结构面表生结构面表生结构面 沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，原原原原 假整合面，古冲刷面等。假整合面，古冲刷面等。假整合面，古冲刷面等。假整合面，古冲刷面等。生生生生 火成结构面：侵入体与围岩接火成结构面：侵入体与围岩接火成结构面：侵入体与围岩接火成结构面：侵入体与围岩接 结结结结 触面，岩脉、岩墙接触面

11、，喷出岩触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩 构构构构 的流线、流面，冷凝节理的流线、流面，冷凝节理的流线、流面，冷凝节理的流线、流面，冷凝节理 面面面面 变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软 弱夹层。弱夹层。弱夹层。弱夹层。构构构构 节理（节理（节理（节理（X X X X型节理，张节理）型节理，张节理）型节理，张节理）型节理，张节理）造造造造 结结结结 断层（正断层，逆断层，走滑断层）断层（正断层，逆断层，走滑断层）

12、断层（正断层，逆断层，走滑断层）断层（正断层，逆断层，走滑断层）构构构构 面面面面 层间错动带，羽状裂隙，破劈理。层间错动带，羽状裂隙，破劈理。层间错动带，羽状裂隙，破劈理。层间错动带，羽状裂隙，破劈理。浅浅浅浅 部部部部 卸荷断裂卸荷断裂卸荷断裂卸荷断裂 浅浅浅浅 结结结结 、构构构构 重力扩展变形破裂重力扩展变形破裂重力扩展变形破裂重力扩展变形破裂 表表表表 面面面面 生生生生 结结结结 表表表表 卸荷裂隙卸荷裂隙卸荷裂隙卸荷裂隙 构构构构 部部部部 风化裂隙风化裂隙风化裂隙风化裂隙 面面面面 结结结结 风化夹层风化夹层风化夹层风化夹层 构构构构 泥化夹层泥化夹层泥化夹层泥化夹层 面面面面

13、 次生夹泥次生夹泥次生夹泥次生夹泥 二、结构面的特征二、结构面的特征结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。国际岩石力学学会结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。国际岩石力学学会（ISRM）实验室和野外试验标准化委员会于实验室和野外试验标准化委员会于19781978年提出了年提出了岩体不连续面岩体不连续面定量描述的建议方法定量描述的建议方法，规定从方位、间距、延续性、粗糙度、侧壁强度、，规定从方位、间距、延续性、粗糙度、侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小十个方面进行研究。张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小十个方面进行研究。方位：结构面的产状（走向、倾

14、向、倾角）间距：反映岩体完整程度和块体大小延续性：反映结构面的连通率粗糙度：反映结构面的起伏状况结构面侧壁强度：反映结构面受风化影响的程度张开度：又称隙宽，即裂隙的宽度充填物：不同物质充填对力学特性有显著影响渗流：反映地下水的活动状况节理组数：反映岩体被切割的状况块体大小：可用块度和体积节理数反映三、软弱夹层三、软弱夹层三、软弱夹层三、软弱夹层基本定义：基本定义：软弱夹层（尤其是泥化夹层）是岩体中非常软弱的软弱夹层（尤其是泥化夹层）是岩体中非常软弱的结构面，是坝基岩体、边坡岩体和洞室围岩稳定性的制约因素。结构面，是坝基岩体、边坡岩体和洞室围岩稳定性的制约因素。一般软弱夹层的强度和变形参数：一般

15、软弱夹层的强度和变形参数：摩擦系数摩擦系数f2m3m)分数 205E地下水（干燥流动）分数 150F不连续面产状条件（很好很差）分数 0-12等级划分I 很好 RMR 10081II 好 RMR 8061III 中等 RMR 6041IV 差 RMR 4021V 很差 RMR=20RSR系统RSR=A+B+C 和差综合法 （并联系统）（G.Wickham,1974)A地质（岩石类型：按三大岩类由硬质至破碎划分四个等级。构造由整体强烈断裂褶皱分为四等），分数 306B节理裂隙特征（按整体至极密集分为6个等级，按走向 倾角与掘进方向关系折减）分数 457C地下水（无至大量）分数 256RSR的变化

16、范围 25100Q 系统 Q=RQD/Jn .Jr/Ja .Jw/SRF 乘积法 串联系统（Baton,1974)RQD岩石质量指标 0100Jn裂隙组数，无裂破裂，0.520 Jr裂隙粗糙度，粗糙镜面，40.5 Ja裂隙蚀变程度，新鲜蚀变夹泥，0.7520 Jw裂隙水折减系数，干燥特大水流，10.05SRF应力折减系数，表示洞室开挖中岩性和地应力对 围岩抗变形能力的折减，高者可达20（高应力状态 岩石 趋于流动），低者2.5（接近地表的坚硬岩石）很好 Q 4001000 极好 Q 100400 很好 Q 40100 好 Q 1040 一般 Q 4 10 坏 Q 14 很坏 Q 0.11 坏

17、Q 0.010.1 特坏 Q 0.0010.01Z系统 Z=I.f.R 乘积法（串联系统）谷德振，1979I完整性系数，I=V2m/V2rVm岩体中纵波速 Vr岩石中纵波速f结构面抗剪强度系数R岩石坚固系数（为岩石湿单轴抗压强度的百分之一）Z的变化范围为0.0120 表13 岩体质量分类代表性方案分类标准的定量化分类标准的定量化分类标准的定量化分类标准的定量化岩体质量指标岩体质量指标岩体质量指标岩体质量指标 70707070年年年年代代代代以以以以来来来来岩岩岩岩体体体体分分分分类类类类中中中中采采采采用用用用了了了了“岩岩岩岩体体体体质质质质量量量量指指指指标标标标”或或或或“综综综综合合合

18、合特特特特征征征征指指指指标标标标”来来来来判判判判别别别别岩岩岩岩体体体体性性性性能能能能的的的的优优优优劣劣劣劣，因因因因而而而而含含含含有有有有这这这这类类类类指指指指标标标标的的的的分分分分类类类类又又又又被被被被称称称称为为为为岩岩岩岩体体体体质质质质量量量量分分分分级级级级，如如如如上上上上所所所所述述述述的的的的RMRRMRRMRRMR、Q Q Q Q和和和和Z Z Z Z系系系系统。统。统。统。分分分分类类类类中中中中有有有有了了了了定定定定量量量量指指指指标标标标作作作作为为为为依依依依据据据据，更更更更便便便便于于于于将将将将作作作作过过过过详详详详细细细细勘勘勘勘探探探探

19、测测测测试试试试研研研研究究究究的的的的场场场场地地地地的的的的经经经经验验验验和和和和成成成成果果果果应应应应用用用用于于于于研研研研究究究究程程程程度度度度较较较较差差差差或或或或处处处处于于于于勘勘勘勘探探探探初初初初级级级级阶阶阶阶段段段段的的的的工工工工地地地地，从从从从而而而而达达达达到到到到简简简简化化化化或或或或减减减减少少少少勘勘勘勘探探探探程程程程序序序序和和和和工作量的目的。工作量的目的。工作量的目的。工作量的目的。分分分分类类类类中中中中，为为为为了了了了探探探探讨讨讨讨不不不不同同同同分分分分类类类类方方方方案案案案之之之之间间间间的的的的相相相相关关关关性性性性，鲁

20、鲁鲁鲁弗弗弗弗里里里里奇奇奇奇等等等等根根根根据据据据新新新新西西西西兰兰兰兰多多多多个个个个工工工工程程程程的的的的经经经经验验验验，对对对对RMRRMRRMRRMR、RSRRSRRSRRSR和和和和Q Q Q Q系系系系统统统统三三三三者得出的如下关系式：者得出的如下关系式：者得出的如下关系式：者得出的如下关系式：RMR=1.35lgQ+43 RMR=1.35lgQ+43 RMR=1.35lgQ+43 RMR=1.35lgQ+43RSR=0.77RMR+12.4RSR=0.77RMR+12.4RSR=0.77RMR+12.4RSR=0.77RMR+12.4RSR=13.3lgQ+46.5RSR=13.3lgQ+46.5RSR=13.3lgQ+46.5RSR=13.3lgQ+46.5