第六章 岩体的工程地质性质及其分类

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1、·第六章岩体的工程地质性质及其分类第一节结构面特征一、结构面的地质成因类型（1）原生结构面岩体在成岩过程中形成的结构面。沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的，有层理面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。岩浆结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面，包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原生冷凝节理等。变质结构面是在变质过程中形成结构面，分为残留结构面和重结晶结构面。（2）构造结构面是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。（3）次生结构面是岩体形成后在外营

2、力作用下产生的结构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。各类岩体结构面特征见表2-2。二、结构面的规模Ⅰ级指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳定性，直接影响工程岩体稳定性；Ⅱ级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。Ⅲ级指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等。Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件和破坏方式，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面，直接威胁工程安全稳定性。Ⅳ级指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界面，破坏岩体

3、的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态。Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质，数量多且具随机性。Ⅴ级结构面,又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。三、产状结构面产状包括：走向、倾向、倾角。结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理与强度，结构面展布方向与受力方向不同，岩石的破坏方式与强度不同。据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强度与结构面倾角β间的关系为：由上式可知：当围压σ3不变时，岩体强度(σ1－σ3)随结构面倾角β变化而变化。

4、β四连续性结构面的连续性反映结构面的贯通程度。1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长度之和(Σa)与测线长度的比值。如下图所示，可按下式计算。K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性愈好，当K1＝1时，结构面完全贯通。2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面积之和与总面积的比值。3、迹长：结构面与岩体露头交线的长度。描述迹长（m）很低连续性<1低连续性1~3中等连续性3~10高连续性10~20很高连续性>20结构面连续性分级表五密度结构面的密度反映结构面发育的密集程度。1、线密度(Kd)

5、指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数(条/m)。2、间距(d)指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离。Kd与d互为倒数关系结构面间距分级表描述间距（mm）极密集的间距<20很密集的间距20~60密集的间距60~200中等的间距200~600宽的间距600~2000很宽的间距2000~6000极宽的间距>6000可以用线密度来估算岩体质量指标RQD(rockqualitydesignation)RQD的原始定义为：长度大于10cm的岩心长度之和与钻孔总进尺的百分比，按下式计算。六张开度结构面的张开度

6、是指结构面两壁面间的垂直距离。结构面两壁面一般不是紧密接触，使结构面实际接触面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。描述结构面张开度（mm）分类很紧密紧密部分张开<0.10.1~0.250.25~0.5闭合结构面张开中等宽的宽的0.5~2.52.5~10>10裂开结构面很宽的极宽的似洞穴的10~100100~1000>1000张开结构面结构面张开度分级表七形态结构面的形态可以用侧壁的起伏形态及粗糙度来反映。结构面侧壁的起伏形态分为：平直的、波状的、锯齿状的、台阶状的和不规则状的。侧壁的起伏程度可用起伏角(i)表

7、示结构面的粗糙度用粗糙度系JRC(jointroughnesscoefficient)表示。根据标准粗糙度剖面将结构面的粗糙度系数划分为10级。随粗糙度的增大，结构面的摩擦角也增大。标准粗糙度剖面见下图。八充填胶结特征结构面胶结后力学性质有所增强，硅质胶结的强度最高，泥质与易溶盐类胶结的结构面强度最低，且抗水性差。未胶结的结构面，力学性质取决于其充填情况，可分为薄膜充填、断续充填、连续充填及厚层充填4类：（1）薄膜充填结构面两壁附着一层极薄的矿物膜，厚度多小于1mm，多明显降低结构面的强度。（2）断续充填结构面的力

8、学性质与充填物性质、壁岩性质及结构面的形态有关。（3）连续充填结构面的力学性质主要取决于充填物性质。（4）厚层充填结构面的力学性质很差，主要取决于充填物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。九软弱结构面软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带(层)，与两盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，在产状上多属缓倾角结构面。主要包括：原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、