巖體的結(jié)構(gòu)特征

1、§ 1.巖體的結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)面一一不連續(xù)面，切割巖體的各種地質(zhì)界面巖體4'結(jié)構(gòu)體一一結(jié)構(gòu)面切割巖體形成的大小、形狀各異的快體巖體結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體的形狀、規(guī)模、性質(zhì)及組合關(guān)系的特征一、結(jié)構(gòu)面的成因類型（一）原生結(jié)構(gòu)面成巖過程中形成的1. 沉積結(jié)構(gòu)面eg：層理、層面、沉積軟弱夾層、沉積間斷面2. 火成結(jié)構(gòu)面巖漿侵入、噴溢及冷凝過程中形成的結(jié)構(gòu)面eg：流層、冷凝節(jié)理、接觸面'冷凝節(jié)理張性節(jié)理：巖體穩(wěn)定、滲漏'形成破碎帶或圍巖蝕余帶的 軟弱結(jié)構(gòu)面接觸面、< 熔合好強(qiáng)度高3. 變質(zhì)結(jié)構(gòu)面變余結(jié)構(gòu)面：層面上有云母、綠泥石等鱗片狀礦物4變成的重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面：片理、

2、片麻理發(fā)育，因此巖性軟弱，易水化一一軟弱夾層（二）次生結(jié)構(gòu)面后期地質(zhì)作用形成1. 內(nèi)動力形成的結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面eg：節(jié)理、劈理、斷層面2. 外動力形成的結(jié)構(gòu)面作用：風(fēng)化作用，卸荷作用（滑坡面）、人為（爆破）r風(fēng)化裂隙：風(fēng)化夾層卸荷裂隙：巖體剝蝕，人工開挖應(yīng)力狀態(tài)改變，應(yīng)力釋放形成'爆破裂隙：二、結(jié)構(gòu)面特征和野外試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化委員會于述的建議方法規(guī)定：從方位間距連續(xù)性粗糙度側(cè)壁強(qiáng)度1978年提出巖體不連續(xù)面定量描張開度等方面研究充填度滲流節(jié)理組數(shù)塊體大小結(jié)構(gòu)面規(guī)模分級級別I 作 雨 I 現(xiàn) 摸時(shí)邊坡檬定性的影響EH區(qū)域內(nèi)的大斷裂貫穿整個(gè)工程區(qū) 的次一級斷裂某建筑物地基內(nèi)的小型斷層、友&quo

3、t;"隙 , 某范圍的節(jié)理劈理構(gòu)造理 口 E小的裂隙微屋理低伸數(shù)十公里以上, 獸數(shù)十米以上延伸數(shù)百米以上.克度-5m障數(shù)百米以內(nèi), 卜于l.m嗟伸數(shù)卜米以內(nèi), .無明品幻度控制山體、邊坡的聰定性控制山體、邊城的穩(wěn)定性控制邊岐的群，定與m級結(jié)檢面組合控制邊坡穩(wěn)定 性，w級靖構(gòu)面組合控制局部腰定僅影響個(gè)別耕塊的穗定牲三、軟弱夾層1. 軟弱夾層是指在堅(jiān)硬的層狀巖層中夾有強(qiáng)度低、 泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較廣和厚度較薄的軟弱巖層。2. 分類：軟巖夾層、碎塊夾層、泥化夾層包括：巖塊巖屑型、巖屑夾泥型、泥夾巖屑型及泥型（GB50287-99，附錄D）等。3. 泥化夾層：結(jié)構(gòu)松散，密度小

4、，含水量大，強(qiáng)度低，變形量大?泥化夾層的形成條件：物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造作用、地下水的作用。 物質(zhì)基礎(chǔ)：粘土巖類夾層粘粒含量越高，蒙脫石組粘土礦多-有利 構(gòu)造作用 地下水作用：結(jié)合水膜-粒間連接力減小-巖石處于塑態(tài)四、結(jié)構(gòu)體類型：柱狀、板狀、錐狀等五、巖體結(jié)構(gòu)類型：整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)§ 2.巖體的主要力學(xué)特征巖體與巖塊力學(xué)性質(zhì)差異大 一、巖體的變形特征1. 巖體變形結(jié)構(gòu)面變形結(jié)構(gòu)體變形2. 巖體變形過程調(diào)整表現(xiàn)形式：巖體的應(yīng)力應(yīng)變曲線分析：微裂隙閉合階段：OA凹狀緩坡：節(jié)理壓密閉合-巖石變壓應(yīng)力較低，巖石中微裂隙閉合，所以曲線先緩后陡，斜率度大，應(yīng)變速 度減小 直線變

5、形階段：巖石變形表現(xiàn)為微裂隙完全閉合，孔 隙被壓縮，巖石中顆粒都受擠壓，發(fā)生彈性變形， 應(yīng)變、應(yīng)力呈線性關(guān)系增長AB 結(jié)構(gòu)面壓密后彈性變形 破損階段：當(dāng)壓力達(dá)到彈性極限以后，巖石產(chǎn)生新的 破裂面，原閉合裂隙增大，發(fā)生塑性變形BC巖體發(fā)生破裂、塑性變形 破壞階段CD巖體全面破壞C峰值強(qiáng)度，應(yīng)力極限3. 據(jù)變形特征、巖石力學(xué)性質(zhì)分類(1) 彈性巖石：巖石在外力作用下有明顯彈性變形量(2) 彈塑性巖石：彈性變形量 塑性變形(3) 塑性一一熔變性巖石4. 表征巖體變形的參數(shù)(1) 變形模量(E0)最大應(yīng)力(T )與應(yīng)變(8 )的比值E0= = -一E0越大，巖體越好；P .；e(2) 彈性模量(Ee)

6、 :Ee=-；e二、巖體的流變特征1. 流變性：蠕變、松弛工程建筑中，應(yīng)力較低時(shí)巖體就產(chǎn)生蠕變，并不須荷載很高'蠕變：在應(yīng)力一定的條件下，變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增長 的現(xiàn)象松弛：變形保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間增長而逐漸減小流變巖體：軟弱巖石、軟弱夾層、碎裂及松散巖體2. 蠕變(1)分類穩(wěn)定蠕變：較小恒定荷載作用下，變形8隨t增加，變形V減小穩(wěn)定非穩(wěn)定蠕變：當(dāng)恒定荷載超過某一極限值變形隨t增高,最終導(dǎo)致破壞§ 3.巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)一、地應(yīng)力1. 概念：地殼巖體在天然狀態(tài)下所具有的內(nèi)應(yīng)力，分布于巖體的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上2.類型天然地應(yīng)力4構(gòu)造應(yīng)力巖體白重應(yīng)力變異應(yīng)力一一巖體中存在+應(yīng)力、流

7、體應(yīng)力感生地應(yīng)力：工程活動對巖體施加的應(yīng)力三、天然應(yīng)力分布規(guī)律1.巖體中存在三向不等的空間應(yīng)力場(Tz垂直應(yīng)力，一般最小(Tx、。y水平應(yīng)力，并不水平，傾角 10°25°2.利用天然應(yīng)力比值系數(shù)K分析(垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力關(guān)系)aycrzK=0(T x= (T y =0少見14%0<K<1K=1(T x= (T z11%K>1(Tx> CT z75%3. 水平應(yīng)力具有強(qiáng)烈方向性/應(yīng)力釋放區(qū)河谷地區(qū)地應(yīng)力場4應(yīng)力集中區(qū)應(yīng)力平穩(wěn)區(qū)河谷由淺入深：應(yīng)力釋放區(qū)應(yīng)力集中區(qū)應(yīng)力平穩(wěn)區(qū)應(yīng)力<20MPa急劇上升，達(dá)60MPa減少至平穩(wěn),20MPa河谷周遍山體中：邊

8、坡深部釋放 集中 平穩(wěn)<20MPa 升至 35MPa 25MPa四、地應(yīng)力研究的工程意思1. 總體：低應(yīng)力區(qū)巖體松弛、漏水、風(fēng)化帶深高應(yīng)力區(qū)開挖卸荷引起巖體變形破壞2. 地應(yīng)力的高低劃分以巖石強(qiáng)度Rb/最大水平主應(yīng)力的比值來確定法國：<2高應(yīng)力區(qū)24中高應(yīng)力區(qū)>4低應(yīng)力去中國：<4極高應(yīng)力區(qū)大斷47高應(yīng)力區(qū)水平應(yīng)力 白重引起低應(yīng)力3. 高地應(yīng)力對工程影響(1) 基坑底部隆起、剝離破壞隆起軸線與最大水平主應(yīng)力垂直(2) 基坑邊坡的剪切滑移葛洲壩二江電站廠房地基開挖時(shí)，當(dāng)?shù)睾鄬榆浫鯅A層，當(dāng)開挖一層時(shí)，產(chǎn)生向臨室面滑動，開挖到 3二層時(shí)，卸荷引起沿三層產(chǎn)生位移，測得邊坡位移方向與最大水平主應(yīng)力方向一致(3) 地下洞