岩体结构特征

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1、§1.岩体的结构特征结构面——不连续面，切割岩体的各种地质界面岩体结构体——结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体岩体结构特征：结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征一、结构面的成因类型（一）原生结构面成岩过程中形成的1.沉积结构面eg：层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面2.火成结构面岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面eg：流层、冷凝节理、接触面冷凝节理——张性节理：岩体稳定、渗漏形成破碎带或围岩蚀余带的——软弱结构面接触面——熔合好——强度高3.变质结构面变余结构面：层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物变成的重结晶结构面：片理、片麻理发育，因此岩性软弱，易水化——软弱夹层（二

2、）次生结构面后期地质作用形成1.内动力形成的结构面——构造结构面eg：节理、劈理、断层面2.外动力形成的结构面作用：风化作用，卸荷作用（滑坡面）、人为（爆破）风化裂隙：风化夹层卸荷裂隙：岩体剥蚀，人工开挖→应力状态改变，应力释放形成爆破裂隙：二、结构面特征和野外试验标准化委员会于1978年提出《岩体不连续面定量描述的建议方法》规定：从方位张开度等方面研究间距充填度连续性渗流粗糙度节理组数侧壁强度块体大小结构面规模分级小的裂隙某范围的节理劈理构造某建筑物地基内的小型断层、大节理卸荷裂隙区域内的大断裂贯穿整个工程区的次一级断裂三、软弱夹层1.软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含

3、量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。2.分类：软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层包括：岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹岩屑型及泥型（GB50287-99,附录D)等。3.泥化夹层：结构松散，密度小，含水量大，强度低，变形量大•泥化夹层的形成条件：物质基础、构造作用、地下水的作用。①物质基础：粘土岩类夹层粘粒含量越高，蒙脱石组粘土矿多→有利②构造作用③地下水作用：结合水膜→粒间连接力减小→岩石处于塑态四、结构体类型：柱状、板状、锥状等五、岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构§2.岩体的主要力学特征岩体与岩块力学性质差异大一、岩体的变形特征1.岩体变形结构面变形结构体变形2

4、.岩体变形过程调整表现形式：岩体的应力——应变曲线分析：①微裂隙闭合阶段：OA——凹状缓坡：节理压密闭合→岩石变压应力较低，岩石中微裂隙闭合，所以曲线先缓后陡，斜率度大，应变速度减小②直线变形阶段：岩石变形表现为微裂隙完全闭合，孔隙被压缩，岩石中颗粒都受挤压，发生弹性变形，应变、应力呈线性关系增长AB——结构面压密后弹性变形③破损阶段：当压力达到弹性极限以后，岩石产生新的破裂面，原闭合裂隙增大，发生塑性变形BC——岩体发生破裂、塑性变形④破坏阶段CD——岩体全面破坏C——峰值强度，应力极限3.据变形特征、岩石力学性质分类（1）弹性岩石：岩石在外力作用下有明显弹性变形量（2）弹塑性岩石：弹性变

5、形量<塑性变形（3）塑性——熔变性岩石4.表征岩体变形的参数（1）变形模量（E0）最大应力（σ）与应变（ε）的比值E0==E0越大，岩体越好（2）弹性模量（Ee）：Ee=二、岩体的流变特征1.流变性：蠕变、松弛工程建筑中，应力较低时岩体就产生蠕变，并不须荷载很高蠕变：在应力一定的条件下，变形随时间的持续而逐渐增长的现象松弛：变形保持一定时，应力随时间增长而逐渐减小流变岩体：软弱岩石、软弱夹层、碎裂及松散岩体2.蠕变（1）分类稳定蠕变：较小恒定荷载作用下，变形ε随t增加，变形V减小→稳定非稳定蠕变:当恒定荷载超过某一极限值变形随t增高,最终导致→破坏§3.岩体的天然应力状态一、地应力1.概念：

6、地壳岩体在天然状态下所具有的内应力，分布于岩体的每个质点上2.岩体自重应力主类型天然地应力构造应力变异应力——岩体中存在+应力、流体应力感生地应力：工程活动对岩体施加的应力三、天然应力分布规律1.岩体中存在三向不等的空间应力场σz——垂直应力，一般最小σx、σy——水平应力，并不水平，倾角100~2502.利用天然应力比值系数K分析（垂直应力与水平应力关系）①K=0σx=σy=0少见②01σx>σz75%3.水平应力具有强烈方向性应力释放区河谷地区地应力场应力集中区应力平稳区河谷由浅入深：应力释放区→应力集中区→应力平稳区应力

7、<20MPa→急剧上升,达60MPa→减少至平稳,20MPa河谷周遍山体中：边坡→深部释放→集中→平稳<20MPa升至35MPa25MPa四、地应力研究的工程意思1.总体：低应力区岩体松弛、漏水、风化带深高应力区开挖卸荷引起岩体变形破坏2.地应力的高低划分以岩石强度Rb/最大水平主应力的比值来确定法国:<2高应力区2~4中高应力区>4低应力去中国:<4极高应力区4~7高应力区水平应力<自重引起低应力3.高地应