补充岩体结构和工程地质特性ppt培训课件

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1、4岩体结构和工程地质特性4.1岩体的结构特征岩体的基本概念：岩体通常指工程影响范围内的地质体，它由处于一定应力状态、被各种结构面切割的岩石所组成。岩体(rockmass)＝结构面(discontinuities)+岩石(rocks)工程岩体：地基岩体、边坡岩体、地下洞室围岩结构面：指岩体中具有一定方向、力学特性相对较差、两向延伸（或具有一定厚度）的各种地质界面的总称。由于中断了岩体的连续性，故又称不连续面，如层面、节理、断层、软弱夹层等。4.1.1结构面的成因类型原生结构面：岩石成岩过程中形成的结构面。沉积结构面：层理、层面、沉积不整合面、沉积软弱夹层。火成结构面：岩浆

2、侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面。变质结构面：包括残余的变余结构面和变成的重结晶结构面。次生结构面内动力成因型结构面（构造结构面）：受构造应力作用。外动力成因型结构面（表生结构面）：如卸荷裂隙（长江链子崖危岩体）、泥化夹层及表生夹泥。4.1.2结构面的特征1978年ISRM实验室和野外试验标准委员会制定的《岩体不连续面定量描述的建议方法》方位：结构面的产状（走向、倾向、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

3、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4.1.3软弱夹层基本定义：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。软弱夹层的分类按成因分类：参照P127的表4-5。按夹层的物质组成分类：长委会建议的分类软岩夹层碎块夹层碎屑夹层泥化夹层4.1.3软弱夹层软弱夹层的特性：物理力学性质与夹层的物质组成、粘土矿物、颗粒大小、含水量、起伏状况有密切联系。软岩夹层：对于粘粒含量较多的粘土岩，遇水膨胀、崩解；对于可溶岩，遇水溶解。Rc＜15MPa，f’=0.4-0.6，E0＜20

4、00MPa。如边坡稳定碎块夹层：粒径＞2mm的粗碎屑占80%以上，粘粒含量低于10%。面起伏较大，应力应变关系复杂，f’=0.45-0.6，E0=200~1000MPa。如隧洞稳定碎屑夹层：粒径＞2mm的粗碎屑占30～50%以上，2～0.5mm的粗碎屑占30%以上，粘粒占10-30%，f’=0.30-0.45，E0=50~200MPa。如隧洞稳定4.1.3软弱夹层泥化夹层：w≥wp。具有结构松散、孔隙比大、密度小、含水量大、粘粒含量高、力学特性差的特点，f’=0.45-0.6，E0＜50MPa。如葛洲坝水电站泥化夹层形成的三个基本条件：物质基础：粘土岩类夹层，粘粒含量高

5、，且以蒙脱石为主的粘土矿物。构造作用：完整性被破坏，有利于地下水的运动；矿物颗粒的性质和成分受到破坏。地下水的作用：泥化作用，孔隙水压力作用，溶解作用等。4.1.4岩体的结构类型整体块状层状结构碎裂结构散体结构4.2岩体的主要物理力学特性4.2.1岩石的主要物理性质密度和重度相对密度（比重）孔隙度（孔隙率）吸水率和饱和吸水率4.2.1岩石的主要物理性质密度和重度岩石密度ρ（g/cm3）：试样质量m（g）与试样体积V（cm3）的比值天然密度干密度ρd含水量w（％）重度γ（kN/m3）：单位体积岩石受到的重力，与密度ρ的关系为4.2.1岩石的主要物理性质相对密度（比重）Gs

6、干试样质量m（g）与4℃时同体积纯水质量（岩石固体体积与水的密度之积）的比值4.2.1岩石的主要物理性质孔隙度（孔隙率）n试样中孔隙（包括微裂隙）的体积Vv（cm3）与试样总体积V（cm3）的百分比孔隙比e孔隙度n与孔隙比e之间的关系4.2.1岩石的主要物理性质吸水率Wa和饱和吸水率Wsa饱水系数kw4.2.1岩石的主要物理性质岩石的耐冻性岩石的饱水系数kw可以作为岩石耐冻性判别的指标。饱水系数越大的岩石，耐冻性越差。岩石种类耐冻岩石不耐冻岩石一般岩石的理论值kw＜0.9kw≥0.9粒状结晶、孔隙均匀的岩石kw＜0.8kw≥0.8孔隙不均匀或呈层状分布有粘土物质充填的岩

7、石kw＜0.7kw≥0.74.2岩体的主要物理力学特性4.2.2岩石的力学指标：强度和变形岩石强度抗压强度：干抗压、饱和抗压、软化系数抗拉强度：劈裂试验，点荷载试验抗剪强度：中型剪、双面剪岩石变形弹性模量变形模量泊松比4.2岩体的主要力学特性岩石力学指标的用途划分岩石工程类型、岩体工程评价饱和抗压强度≥60MPa60-30MPa＜30MPa＜15MPa岩石类型坚硬岩中硬岩软岩极软岩利用岩石饱和抗压强度划分岩石工程类型4.2岩体的主要力学特性岩石力学指标的用途岩体质量分类或洞室围岩类型划分RMR分类：地质力学分类，南非Q分类：隧道围岩质量分