岩体的结构特性、岩质边坡稳定性分析

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1、第六章岩体结构与稳定性分析n岩石是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而形成的自然体，也就是通常所说的石头，它是岩体中被结构面切割出的单一岩块。n岩体是指一定工程范围内的自然地质体。它除本身是由岩石构成外，还包含了地应力及各种地质作用于长期地质历史时期中在岩石中所形成的各种构造痕迹（整合、不整合接触面，褶皱，断层，层理、节理、劈理、片理以及其它隐微裂隙）。n岩体的主要特征：n①地质体的一部分；n②岩体中的结构面是岩体强度相对薄弱的部位；n③岩体的变形和破坏受结构面的性质和组合形式控制；n④岩体中存在

2、复杂的天然应力场。第一节岩体的结构特性n岩体结构的基本要素：构成岩体的结构体（岩石）和将结构体分割开来的结构面。n结构体：被各种构造形迹和裂隙分割而成的岩石块体；n结构面：各种构造形迹或裂隙，也就是各种地质界面。n结构面和结构体的排列组合方式称为岩体结构。n一、岩体结构的三因素构成概念：n第一个因素：岩体结构单元。结构面和结构体称为结构单元。结构单元在岩体内组合、排列的形式不同，构成不同类型的岩体结构。n第二个因素：组合。指不同类型的岩体结构单元在岩体内的搭配。n第三个因素：排列。排列的表现形式，如岩

3、体结构单元是有序、无序，还是贯通、断续等。二、岩体结构的基本类型整体块状结构层状结构碎裂结构散体结构n三、结构面n（一）结构面的成因类型n1、原生结构面。它是岩石在成岩过程中形成的结构界面，如：岩浆岩的流层、流纹、冷却、缩胀裂隙及侵入接触面；沉积岩的层理层面、龟裂；变质岩的片理、板理等。有细分为：沉积结构面，岩浆结构面和变质结构面。n2、构造结构面。是指在不同性质的构造应力作用下所产生的各类剪性、张性、压性、扭性结构面。n3、次生结构面。它是指岩体受卸荷、风化、地下水等次生作用所形成的结构面，如卸荷裂

4、隙、风化裂隙、冰冻裂隙、泥化夹层等。（二）结构面特征的研究n1.结构面的规模：一级结构面~五级结构面。n2.结构面形态：平直型；波状起伏型；锯齿状型；不规则型。n3.结构面物质组成。有软弱松散物质，含泥质物及水理性质无良的粘土矿物时，抗剪强度低，对岩体稳定性影响大。n4.结构面的延展性（连续性）。n5.结构面的密集程度。n6.结构面的张开度和填充胶结特征。（三）软弱夹层n软弱夹层是具有一定厚度的特殊的岩体软弱结构面。n它与周围岩体相比，具有显著低的强度、显著高的压缩性，或具有一些特有的软弱特性。n按成

5、因可分为：原生的软弱夹层、构造的软弱夹层、次生的软弱夹层。n岩体的破坏与软弱面的存在、软弱面的性质和产状有关。在下图所示的水平（弱面1）、垂直（弱面2）和倾斜（弱面3）三种弱面中，弱面1影响其抗拉强度；弱面2影响其抗劈裂能力；而弱面3影响其抗剪强度。绝大多数情况下岩体都是沿弱面发生破坏的。图软弱面的产状对岩体强度的影响四、结构体岩体被结构面切割形成的分离块体或岩块称为结构体。岩石结构体的特征表述：结构体形状；块度；产状。根据外形,岩体结构体大致可分为：柱状、块状、板状、楔形、锥形和菱形。第三节岩质边坡

6、稳定性分析n边坡包括天然斜坡和人工开挖的边坡。n边坡稳定性评价的主要内容（步骤）：n①在工程地质测绘的基础上，应用地质力学的方法研究区域稳定性及其构造应力和变形，进而研究边坡岩体结构特征，判断边坡变形破坏形式，对稳定坡角就像推断。n②应用岩体力学基本理论，研究边坡岩体的受力条件，根据受力条件和岩体变形破坏的形式，考虑岩体的物理力学试验问题及其计算参数的选择，进行稳定计算，分析边坡的稳定性。n③在稳定计算的基础上，从地质成因、岩体结构特征等方面研究边坡变形的发生和发展的趋势，着重研究工程地质因素随时间的

7、变化及其对边坡稳定系数的影响，达到边坡变形预报的目的。一、岩质边坡应力分布特征原始应力状态：＝H1H1＝H31－3（一）形成边坡后应力状态的变化1.应力重分布，边坡周围主应力迹线发生明显偏转。愈接近临空面,最大主应力1愈接近平行于临空面,3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。2.在坡脚及坡肩附近形成应力集中区（1）坡脚附近最大主应力显著增高,且愈近表面愈高;最小主应力显著降低。√这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高的部位，形成最大剪应力增高带，往往产生与坡面或坡底面平行的压裂面

8、。（2）在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力,形成张力带,易形成与1坡面平行的拉裂面。3.与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。4.坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。（二）影响斜坡应力分布的因素1.岩体初始应力的影响初始应力场、尤其水平构造应力（σ0）使坡体中主应力迹线的分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大小；