岩块和岩体的地质特征

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1、第二章 岩块和岩体的地质特征第一节 概 述岩体与岩块本质的区别：①岩体中存在有各种各样的结构面；②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。第二节 岩 块一、岩块的物质组成（substancecomposition）1． 岩块（rockorrockblock）指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元。国内外，有些学者又称为结构体（structuralelement）、岩石材料（rockmaterial）及完整岩石（intactrock）等等。2． 岩石（rock）具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。3．岩块的力学性质一般取决于组成岩块的

2、矿物成分及其相对含量。造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。（1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。含此类

3、矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。（2）碳酸盐类矿物是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO3及酸不溶物的含量。CaCO3含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好；泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差；硅质含量↑，岩石性质将娈好。碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。（3）氧化物类矿物以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。硬度大，化学性质稳定。石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关（1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英

4、等矿物为主，物理力学性质一般很好。（2）沉积岩：粗碎屑岩如砂砾岩等，力学性质很大程度上取决于胶结物成分及其类型；细碎屑岩如页岩、泥岩等，多以片状的粘土矿物为主，力学性质一般很差。（3）变质岩：与母岩类型及变质程度有关。浅变质岩如千枚岩、板岩等，多含片状矿物（如绢云母、绿泥石及粘土矿物等），岩块力学性质较差。深变质岩如片麻岩、混合岩、石英岩等，多以粒状矿物（如长石、石英、角闪石等）为主，力学性质好。二、岩块的结构与构造（structureandconstruct）1．岩块的结构（岩石结构）指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、形状、排列、结构连

5、结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。二者对岩块（石）的工程性质影响最大。（1）岩石中结构连结的类型有两种：①结晶连结(crystalconnect)如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩。②胶结连结(cementingconnect)如沉积碎屑岩、部分粘土岩，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。从胶结物来看，硅质胶结的岩石（块）强度最高，铁质、钙质胶结次之，泥质胶结强度最低，且抗水性差。从胶结类型来看，基底式胶结（a）强度最高，孔隙式胶结（c）次之，接触式胶结（b）最低,见图2.1。 图2.1碎屑岩胶结类型（2）微结构面指存在于矿物颗粒内部或颗粒之间的软弱面或缺陷

6、（空隙），包括矿物解理、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层面及片理面、片麻理面等。降低岩块的强度，导致岩块力学性质的明显各向异性。2．岩块的构造指矿物集合体之间及其与其它组分之间的排列组合方式。如岩浆岩中的流线、流面构造，沉积岩中的微层状构造，变质岩中的片状构造及其定向构造等等。三、岩块的风化程度（weatheringextent）风化程度↑，岩块的空隙率和变形随之增大，强度降低，渗透性加大。如：花岗岩类岩石→破裂→雨水中的H2CO3分解→H2CO3与长石、云母、角闪石等矿物作用→Fe、Mg、K、Na等可溶盐析出与游离SiO2被地下水带走→岩屑、粘土物质和石英颗粒

7、留于原地。1．定性指标：颜色、矿物蚀变（ablation）程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。2．定量指标：（1）风化空隙率指标（Iw）（Hamral，1961）：快速浸水后风化岩块吸入水的质量与干燥岩块质量之比。（2）波速指标（据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001）（附表A.0.3，岩石按风化程度分类）波速比（Kv）：         风化系数（Kf）：其中：Vcp、Vrp分别为风化岩块和新鲜岩块的纵波速度（m/s）； 、分别为风化岩块和新鲜岩块的饱和单轴抗压强度（Mpa）。第三节 结构面结构面（structuralplane）：指地质历史发展过程中

8、，在岩体内形成的具有一定