第3章 岩体力学性质-全

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1、第三章岩体的力学特性n本章内容¨3.1概述¨3.2岩体的结构面及其自然特征；¨3.3结构面的力学性质¨3.4岩体的变形性质¨3.5岩体的强度特性¨3.6岩体的水力学性质¨3.7岩体质量评价及其分类¨基本要求¨了解岩体结构的基本类型，理解岩体结构面特征；¨掌握结构面的力学性质及岩体的变形性质；¨理解岩体的强度特性，了解岩体的水力学性质；¨掌握岩体质量评价及其分类方法；第二章岩体的力学性质主要内容n第一节概述n第二节岩体的结构面及其自然特征n第三节结构面的力学性质n第四节岩体的变形性质n第五节岩体的强度特性n第六节岩体的水力学性质n第七节岩体质量评价

2、及其分类§3.1概述§3.2岩体中的结构面及自然特征岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体）结构面：断层、褶皱、节理……统称影响岩体力学性质的基本因素：结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)§3.2.1结构面类型成因及类型原生结构面构造结构面次生结构面岩浆结构面沉积结构面变质结构面断层节理劈理1Ø原生结构面是指在成岩过程中所形成的结构面，其特征和岩体成因密切相关。Ø构造结构面是指岩体受地壳运动（构造应力）作用所形成的结构面，如断层、节理、劈理以及由于层间错动而引起的破碎层等。Ø次生结构面是

3、指岩体在外营力（如风化、卸荷、应力变化、地下水、人工爆破等）作用下而形成的结构面。ü岩浆结构面是指岩浆侵入及冷凝过程中所形成的原生结构面。包括岩浆岩体与围岩接触面、多次侵入的岩浆岩之间接触面、软弱蚀变带、挤压破碎带、岩浆岩体中冷凝的原生节理，以及岩浆侵入流动的冷凝过程中形成的流纹和流层的层面等。ü岩浆岩侵入时的温度条件及围岩的热容量性质，决定了这类接触面的融合及胶结情况。ü岩浆岩体中的冷凝原生节理常具有张性破裂面的特征。ü岩浆岩在侵入冷凝过程中，会形成流纹、流层，它们一般集中发育在侵入体的边部。ü这种类型的结构面一般不造成大规模岩体破坏，但有时与

4、构造断裂配合形成岩体滑移。l沉积结构面是指沉积过程中所形成的物质分异面。它包括层面、软弱夹层及沉积间断面（不整合面、假整合面等）。它的产状一般与岩层一致，空间延续性强。l法国的Malpasset坝的破坏，意大利Vajont坝的巨大滑坡等l变质结构面是在区域变质作用中形成的结构面，如片理、片岩夹层等。区域变质与接触变质不同，它是伴随强烈的地壳运动而产生的、在较广阔的空间中进行的动热变质作用。l变质较浅的沉积变质岩（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的稳定也有影响。2u断层，一般是指位移显著的构造结构面。规模有大有小。u断层因

5、应力条件不同而具有不同的特征。根据应力场的特性，可分张性、压性及剪性（扭性）断层，也就是正断层、逆断层及平移断层。u张性断层由张（拉）应力或与张断层平行的压应力形成。u压性断层主要指压性逆断层、逆掩断层。u剪性断层主要指平移断层，一部分正断层。图3-1早期张性断裂破碎带中出现的后期挤压破碎带1—硅质条带白云岩；2—早期张性角砾岩；3—后期挤压扁豆及片理；4—裂隙；5—白云岩张性角砾岩；6—燧石角砾；7—钙质胶结物；8—斑岩透镜体l节理可分张节理、剪节理及层面节理。l张节理是岩体在张应力作用下形成的－系列裂隙的组合。l剪节理是岩体在剪应力作用下形成

6、的一系列裂隙的组合。它通常以相互交叉的两组裂隙同时出现，因而又称X节理或共扼节理，有时只有一组比较发育。l层面节理是指层状岩体在构造应力作用下，沿岩层层面（原生沉积软弱面）破裂而形成的一系列裂隙的组合。图3-2挤压断层中出现的正断层3l劈理：在地应力作用下，岩石沿着一定方向产生密集的，大致平行的破裂面，它有的是明显可见的，有的则是隐蔽的。岩石的这种平行密集的破开现象称为劈理。l一般把组成劈理的破裂面叫劈面；l相邻劈面所夹的岩石薄片叫劈石；l相邻劈面的垂直距离叫劈面距离，一般在几毫米至几厘米之间。p次生结构面是指岩体在外营力（如风化、卸荷、应力变化、

7、地下水、人工爆破等）作用下而形成的结构面。它们的发育多呈无序状的、不平整、不连续的状态。p风化裂隙是由风化作用在地壳的表部形成的裂隙。风化裂隙的特点是裂隙延伸短而弯曲或曲折。p卸荷裂隙是岩体的表面某一部分被剥蚀掉，引起重力和构造应力的释放或调整，使得岩体向自由空间膨胀而产生了平行于地表面的张裂隙。卸荷裂隙的产状主要与临空面有关，多为曲折的、不连续状态。p应力变化、人工爆破等作用可生成次生结构面。图3-4巷道壁水平距离上节理密度变化4软弱夹层的类型原生软弱夹层沉积软弱夹层变质软弱夹层火成软弱夹层断层破碎带的构成l软弱夹层是指那些性质软弱、有一定厚

8、度的软弱结构面或软弱带。显著的低强度和高压缩特性，岩体中的薄弱部位。软弱夹层构造软弱夹层次生软弱夹层断层破碎带的宽度