隧道圍巖穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析

隧道圍巖穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析第一頁，共96頁。隧道基本概念隧道：又稱地下洞室，是為各種目的修建在地層之內(nèi)的中空通道或中空洞室。

包括礦山坑道、鐵路隧道、水工隧洞、地下發(fā)電站廠房、地下鐵道及地下停車場、地下彈道導彈發(fā)射井等。共同的特點，就是都要在巖體內(nèi)開挖出具有一定橫斷面積和尺寸、并有較大廷伸長度的洞子。所以周圍巖層的穩(wěn)定性就決定著地下建筑的安全和正常使用條件。1基本概念第二頁，共96頁。地下洞室的分類按用途：礦山巷道（井）、交通隧道、水工隧道、地下廠房（倉庫）、地下軍事工程按洞壁受壓情況：有壓洞室、無壓洞室按斷面形狀：圓形、矩形、城門洞形、橢圓形按與水平面關(guān)系：水平洞室、斜洞、垂直洞室（井）按介質(zhì)類型：巖石洞室、土洞按應力情況：單式洞室、群洞1基本概念第三頁，共96頁。廣州地鐵東（山口）～楊（箕）區(qū)間隧道第四頁，共96頁。第五頁，共96頁。公路隧道第六頁，共96頁。圍巖及圍巖應力圍巖（surroundingrock）

開挖空間周圍應力狀態(tài)發(fā)生改變的那部分巖體。二次應力（secondarystress）巖體開挖引起的重新分布的應力，也稱次生應力。1基本概念第七頁，共96頁。

開挖洞室引起的應力狀態(tài)的重大變化局限在洞周一定范圍之內(nèi)。通常此范圍等于地下洞室橫剖面中最大尺寸的3-5倍。習慣上將此范圍內(nèi)的巖體稱為“圍巖”。第八頁，共96頁。2008年5月17日，大盈江四級電站是盈江縣在建的重要水電站之一，它位于盈江縣東南距離縣城約70公里的崇山之中2006年01月16日，貴昆鐵路輔助隧道發(fā)生塌方12名施工人員被困2007年1月12日，巴西圣保羅市西部地鐵4號線一處工地發(fā)生塌方事故。當天下午發(fā)生的這次塌方事故造成至少3人受傷，1人失蹤2005.10.27，天汕高速廣福隧道塌方12人被困，該隧道是雙洞分離式高速公路隧道，出事點離出口約463米、離工作面約80米；原設計該段巖層為較堅固的V類圍巖，開挖后發(fā)現(xiàn)實際變更為較差的III類圍巖第九頁，共96頁。2隧道圍巖變形破壞方式地下洞室開挖常能使圍巖的性狀發(fā)生很大變化，促使圍巖性狀發(fā)生變化的因素，除了卸荷回彈和應力重分布之外，還有水分的重分布。一般說來,洞室開挖后,如果圍巖巖體承受不了回彈應力或重分布的應力的作用,圍巖即將發(fā)生塑性變形成破壞.

這種變形或破壞通常是從洞室周邊,特別是那些最大壓或拉應力集中的部位開始,而后逐步向圍巖,內(nèi)部發(fā)展的.第十頁，共96頁。脆性圍巖變形破壞脆性圍巖包括各種塊體狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的堅硬或半堅硬的脆性巖體。這類圍巖的變形和破壞，主要是在回彈應力和重分布的應力作用下發(fā)生的，水分的重分布對其變形和破壞的影響較為微弱。脆性圍巖變形破壞的形式和特點．一般有彎折內(nèi)鼓、張裂塌落、劈裂剝落、剪切滑移以及巖爆等不同類型.2隧道圍巖變形破壞方式第十一頁，共96頁。(1)彎折內(nèi)鼓

層狀、特別是薄層狀圍巖變形破壞的主要形式。從力學機制來看，它的產(chǎn)生可能有兩種情況：一是卸荷回彈的結(jié)果；二是應力集中使洞壁處的切向壓應力超過薄層狀巖層的抗彎折強度所造成的.2隧道圍巖變形破壞方式第十二頁，共96頁。2隧道圍巖變形破壞方式第十三頁，共96頁。(2)張裂塌落張裂塌落通常發(fā)生于厚層狀或塊體狀巖體內(nèi)的洞室頂拱。當那里產(chǎn)生拉應力集中，且其值超過圍巖的抗拉強度時，頂拱圍巖就將發(fā)生張裂破壞，尤其是當那里發(fā)育有近垂直的構(gòu)造裂隙時、特別是當有近水平方向的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖體在垂直方向的抗拉強度較低時，往往造成頂供的塌落。2隧道圍巖變形破壞方式第十四頁，共96頁。2隧道圍巖變形破壞方式第十五頁，共96頁。2隧道圍巖變形破壞方式第十六頁，共96頁。(3)劈裂剝落、剪切滑移及碎裂松動

a）劈裂剝落圍巖表部發(fā)生平行于洞室周邊的破裂。一些平行的破裂將圍巖切割成厚度由幾厘米到幾十厘米的薄板，它們往往沿壁面剝落。劈裂剝落多發(fā)生于厚層狀或塊體狀結(jié)構(gòu)的巖體內(nèi)，視圍巖應力條件的不同，可發(fā)生于頂拱，也可發(fā)生于邊墻之上，前者造成頂拱的片狀冒落，后者則造成通常所謂的片幫。2隧道圍巖變形破壞方式第十七頁，共96頁。b）剪切滑移

這種形式的破壞多發(fā)生于厚層狀或塊體狀結(jié)構(gòu)的巖體內(nèi)。隨圍巖應力條件的不同，可發(fā)生在邊墻上，也可發(fā)生于頂拱。2隧道圍巖變形破壞方式第十八頁，共96頁。2隧道圍巖變形破壞方式第十九頁，共96頁。c）碎裂松動碎裂松動是碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形、破壞的主要形式。這類松動帶本身是不穩(wěn)定的，特別是當有地下水的活動參與時，極易導致頂拱的坍塌和邊墻的失穩(wěn)。由于松動帶的厚度會隨時間的推移而逐步增大，因此為了防止這類圍巖變形、破壞的過度發(fā)展，必須及時采取加固措施。2隧道圍巖變形破壞方式第二十頁，共96頁。(4)巖爆在地下開挖或開采過程中突然地以爆炸的形式表現(xiàn)出來，這就是所謂的巖爆。巖爆發(fā)生時，巖石或煤等突然從圍巖中被拋出或彈出，拋出的巖體大小不等，大者可達幾十噸，小者長僅幾厘米。大型巖爆通常伴有劇烈的氣浪和巨響．甚至還伴有周圍巖體的振動。巖爆對于地下采掘或地下工程建筑常能造成很大的危害．大者能破壞支護、堵塞坑道，造成重大的傷亡事故。小者也能威脅工人的安全。2隧道圍巖變形破壞方式第二十一頁，共96頁。塑性圍巖的變形與破壞塑性圍巖包括各種軟弱的層狀結(jié)構(gòu)巖體(如頁巖、泥巖和粘土巖等)和散體結(jié)構(gòu)巖體。

這類圍巖的變形與破壞，主要是在應力重分布和水分重分布的作用下發(fā)生的．主要有塑性擠出、膨脹內(nèi)鼓、塑流涌出和重力坍塌等不同類型，現(xiàn)分述如下：2隧道圍巖變形破壞方式第二十二頁，共96頁。(1)塑性擠出

①結(jié)構(gòu)條件:層狀及類似層狀結(jié)構(gòu)的巖體(通過具有軟硬相間的特征)②巖性條件：

(a)固結(jié)程度較差的泥巖、粘土巖；

(b)各種富含泥質(zhì)的沉積或變質(zhì)巖層(如泥巖、頁巖、板巖和千枚巖等)中的擠壓剪切破碎帶;(c)火成巖中的富含泥質(zhì)的風化破碎夾層等，特別是當這些巖體富含水分而處于塑性狀態(tài)時，就更易于被擠出。

③力學機制：壓應力集中使洞壁處的切向應力超過圍巖的屈服強度。

④產(chǎn)生部位：軟弱巖體出露部位。

⑤表現(xiàn)形式：局部鼓出或突起2隧道圍巖變形破壞方式第二十三頁，共96頁。幾種發(fā)生塑性擠出的地質(zhì)條件2隧道圍巖變形破壞方式第二十四頁，共96頁。(2)膨脹內(nèi)鼓洞室開挖后圍巖表部減壓區(qū)的形成往往促使水分由內(nèi)部高應力區(qū)向圖巖表部轉(zhuǎn)移,結(jié)果常使某些易于吸水膨脹的巖層發(fā)生強烈的膨脹內(nèi)鼓變形，這類膨脹變形顯然是由圍巖內(nèi)部的水分重分布引起的。

退水后易于膨脹的巖石主要有兩類:一類是富含粘土礦物(特別是蒙脫石)的塑性巖石,如泥質(zhì)巖、鉆土巖、膨脹性粘土等;另一類是含硬石膏的地層,如硬石膏退水后就會發(fā)水化而轉(zhuǎn)化為石膏，體積隨之而增大。從而可以產(chǎn)生的強大山壓，給隧道的施工和運行帶來很大困難。2隧道圍巖變形破壞方式第二十五頁，共96頁。(3)塑流涌出當開挖揭穿了飽水的斷裂帶內(nèi)的松散破碎物質(zhì)時，這些物質(zhì)就會和水一起在壓力下呈央有大量碎屑物的泥漿狀突然地涌人洞中．有時甚至可以堵塞坑道，給施工造成很大的困難。(4)重力坍塌破碎松散巖體在重力作用下發(fā)生的塌方。2隧道圍巖變形破壞方式第二十六頁，共96頁。圍巖巖性巖體結(jié)構(gòu)變形破壞形式產(chǎn)生機制脆性圍巖塊體狀結(jié)構(gòu)及厚層狀結(jié)構(gòu)張裂塌落拉應力集中造成的張裂破壞劈裂剝落壓應力集中造成的壓致拉裂剪切滑移及剪切碎裂壓應力集中造成的剪切碎裂及滑移拉裂巖爆壓應力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破壞中薄層狀結(jié)構(gòu)彎折內(nèi)鼓卸荷回彈或壓應力集中造成的彎曲拉裂碎裂結(jié)構(gòu)碎裂松動壓應力集中造成的剪切松動塑性圍巖層狀結(jié)構(gòu)塑性擠出壓應力集中作用下的塑性流動膨脹內(nèi)鼓水分重分布造成的吸水膨脹散體結(jié)構(gòu)塑性擠出壓應力作用下的塑流塑流涌出松散飽水巖體的懸浮塑流重力坍塌重力作用下的坍塌圍巖的變形破壞形式及其與圍巖巖性及結(jié)構(gòu)的關(guān)系2隧道圍巖變形破壞方式第二十七頁，共96頁。3隧道圍巖穩(wěn)定性影響因素

地下洞室圍巖的穩(wěn)定與巖性、巖體結(jié)構(gòu)與構(gòu)造等自然因素有關(guān)，與開挖方式、支護形式及時間等人為因素也有關(guān)。（1）巖性

堅硬完整的巖石一般對圍巖穩(wěn)定性影響較小，而軟弱巖石則由于巖石強度低、抗水性差、受力容易變形和破壞，對圍巖穩(wěn)定性影響較大。如果地下洞室圍巖強度較低、裂隙發(fā)育、遇水軟化，特別是具有較強膨脹性圍巖，則二次應力使圍巖產(chǎn)生較大的塑性變形，或較大的破壞區(qū)域。同時裂隙間的錯動，滑移變形也將增大，勢必給圍巖的穩(wěn)定帶來重大影響。第二十八頁，共96頁。（2）巖體結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)的巖體作為地下洞室的圍巖，其穩(wěn)定性主要受結(jié)構(gòu)面的發(fā)育和分布特點所控制，這時的圍巖壓力主要來自最不利的結(jié)構(gòu)面組合，同時與結(jié)構(gòu)面和臨空面的切割關(guān)系有密切關(guān)系；碎裂結(jié)構(gòu)圍巖的破壞往往是由于變形過大，導致塊體間相互脫落，連續(xù)性被破壞而發(fā)生坍塌，或某些主要連通結(jié)構(gòu)面切割而成的不穩(wěn)定部分整體冒落，其穩(wěn)定性最差。3隧道圍巖穩(wěn)定性影響因素第二十九頁，共96頁。（3）天然應力狀態(tài)地應力隨地下洞室的埋深增加而增大，因此一般地下洞室埋藏越深，穩(wěn)定性越差。根據(jù)經(jīng)驗，沿構(gòu)造應力最大主應力方向延伸的地下洞室比垂直最大主應力方向延伸的地下洞室穩(wěn)定；地下洞室的最大斷面尺寸沿構(gòu)造應力最大主應力的方向延伸時較為穩(wěn)定，這是由圍巖應力分布決定的。一般地質(zhì)構(gòu)造復雜的巖層中構(gòu)造應力十分明顯，盡量避開這些巖層，對地下洞室的穩(wěn)定非常重要3隧道圍巖穩(wěn)定性影響因素第三十頁，共96頁。（4）地下水靜水壓力作用于襯砌上，等于給襯砌增加了一定的荷載，因此，襯砌強度和厚度設計時，應充分考慮靜水壓力的影響。另一方面，靜水壓力使結(jié)構(gòu)面張開，減小了滑動摩擦力，從而增加了圍巖坍塌、滑落的可能性；動水壓力的作用促使巖塊沿水流方向移動，也沖刷和帶走裂隙內(nèi)的細小礦物顆粒，從而增加裂隙的張開程度，增加圍巖破壞的程度。地下水對巖石的溶解作用和軟化作用，也降低了巖體的強度，影響圍巖的穩(wěn)定性。3隧道圍巖穩(wěn)定性影響因素第三十一頁，共96頁。（5）工程因素地下洞室圍巖的穩(wěn)定性，除了受到上述天然因素的影響外，人為因素也是不可忽視的，比如開挖方法、開挖強度、支護方法和時間等因素。3隧道圍巖穩(wěn)定性影響因素第三十二頁，共96頁。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價（1）

地質(zhì)判斷對于一般的工程隧洞，由于規(guī)模和埋深不大，破壞失穩(wěn)總是發(fā)生在圍巖強度顯著降低的部位，不穩(wěn)定的地質(zhì)標志較為明顯，主要有：

①破碎松散巖石或軟弱的塑性巖類分布區(qū)：包括巖體中的風化、構(gòu)造破碎帶以及風化速度快、力學強度低、遇水易于軟化、膨脹或崩解的鉆土質(zhì)巖類的分布地帶；

②碎裂結(jié)構(gòu)巖體及半堅硬的薄層狀結(jié)構(gòu)巖體分布區(qū);

③堅硬塊體狀及厚層狀巖體中：為幾組軟弱結(jié)構(gòu)面切割、能于洞頂或邊墻上構(gòu)成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的部位。第三十三頁，共96頁。①破碎松散巖體，穩(wěn)定性最差②碎裂或半堅硬薄層結(jié)構(gòu)巖體,穩(wěn)定性較差③堅硬層狀巖體結(jié)構(gòu)緊密，穩(wěn)定性較好④新鮮、堅硬塊層狀巖體,穩(wěn)定性最好第三十四頁，共96頁。（2）圍巖分級

根據(jù)巖體完整程度和堅硬程度等主要指標，按穩(wěn)定性對圍巖級別進行劃分。圍巖分級方法

20世紀60年代前，圍巖分類主要以巖石強度這一單指標為基礎，可靠度較低；60年代以后，地下洞室圍巖分類有了新的發(fā)展，人們逐步引入了巖體完整性的概念等，并于20世紀末得到飛速發(fā)展。迄今，國內(nèi)外提出的洞室圍巖分類方法多達百種，見下表。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第三十五頁，共96頁。單一因素①普氏系數(shù)分類（1907）；②Ф.М薩瓦連斯基分類（1937）；③太沙基的荷載分類（1946）；④И.В波波夫分類（1948）；⑤勞費爾分類（1958）；⑥迪爾的RQD分類（1964）；⑦日本的圍巖準抗拉強度分類；⑧法國隧道圍巖分類少數(shù)因素并列①我國《水工隧道設計規(guī)范》（SD134-84）中的圍巖分類；②《鐵路隧道設計規(guī)范》（TBJ3-85）的圍巖分類；③新奧法分類（Rabcewicz，1964）多個因素并列國標《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》中的圍巖分類；②《軍用物資洞室錨噴支護》中的圍巖分類；③國際巖石力學學會（ISRM，1981）④水電工程巖體分類（1991）4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第三十六頁，共96頁。多個因素綜合確定性模型積商模型挪威巴頓（1974）巖體質(zhì)量Q系統(tǒng)總參工程兵第四設計研究所（1985）的坑道工程圍巖分類；挪威Palmstrom(1995)RMI系統(tǒng)分類和差模型美國（Wickhamet，al，1972）的巖石構(gòu)造評價法；比尼威斯基（1973）RMR分類；《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）（HC分類）不確定性模型隨機模型①高謙等（1994）《采場巷道圍巖分類的概率統(tǒng)計分析方法及其應用》灰色模型①劉康和《1993》提出的《灰色聚類在圍巖穩(wěn)定性分類中的應用》②劉玉國（1995提出的《地下工程圍巖穩(wěn)定性灰色評價模型與應用》模糊模型魏瑯（1991）《模糊綜合評判在地下工程圍巖穩(wěn)定性評價中的應用》專家系統(tǒng)①張清、田盛豐、莫元彬（1989）《鐵道隧道圍巖分類的專家系統(tǒng)》②程士?。?992）研制的《鐵路隧道圍巖分類專家系統(tǒng)》神經(jīng)網(wǎng)絡②盧才金等（1999）《改進BP網(wǎng)絡在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評判中的應用》分形表述杜時貴，李軍等，巖體質(zhì)量的分形表述（1997）巖體結(jié)構(gòu)力學介質(zhì)屬性①國家建委，人工洞室圍巖分類（1975）②水電部東北院，地下洞室圍巖分類（1981）特殊膨脹巖類Liviez“一種新的巖石堅固性工程地質(zhì)分類”（1979年）第三十七頁，共96頁。國標BQ法（《工程巖體分級標準》GB50218-94）

確定BQ值需要兩個指標：巖體單軸飽和（濕）抗壓強度（RC）和巖體完整性指標（KV）。確定了RC和KV的值以后，可按下式計算巖體的基本質(zhì)量：BQ＝90＋3RC+250KV

在使用上式前，應遵守以下限制條件：當RC>90KV+30時，應以RC＝90KV+30代入上式計算BQ值；當KV>0.04RC+0.4時，應以KV＝0.04RC+0.4代入上式計算BQ值。

KV＝巖體完整性指數(shù)(Kv)，應針對不同的工程地質(zhì)巖組或巖性段，選擇有代表性的點、段，測定巖體彈性縱波速度，并應在同一巖體取樣測定巖石彈性縱波速度。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第三十八頁，共96頁。在計算出BQ值以后，可以根據(jù)表4進行巖體基本質(zhì)量分類。下表巖體基本質(zhì)量分級表。基本質(zhì)量級別巖體基本質(zhì)量的定性特征基本質(zhì)量指標（BQ）Ⅰ堅硬巖，巖體完整>550Ⅱ堅硬巖，巖土較完整；較堅硬巖，巖體完整550～451Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎；軟弱巖，巖體完整450～351Ⅳ堅硬巖，巖體破碎；較堅硬巖，巖體較破碎～破碎350～251Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎～破碎≤2504隧道圍巖穩(wěn)定性評價第三十九頁，共96頁。

無論是采用定性的或定量的分類方法，國標法都對各種情況進行了考慮。例如在定性分類中，除給出了巖石的堅硬程度，巖體的風化程度，巖體的完整程度和結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度的詳細劃分外，還對高地應力以及地下水的情況做了說明。

在定量分類時，該方法考慮了當?shù)叵马鲜矣鲇邢铝星闆r之一時：①有地下水；②圍巖穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響，且由一組起控制作用；③存在高初始應力現(xiàn)象。對于BQ值進行了修正，修正的BQ值按下式計算：[BQ]=BQ-100×（K1+K2+K3）式中：[BQ]——為修正的BQ值；K1——為地下水影響修正系數(shù)；K2——為主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)；K3——為初始應力狀態(tài)影響修正系數(shù)。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第四十頁，共96頁。地下水影響修正系數(shù)K1BQ

K1地下水出水狀態(tài)＞450450～351350～251≤250潮濕或點滴狀出水00.10.2～0.30.4～0.6淋雨狀或涌流狀出水，水壓≤0.1MPa或單位出水量≤10L／min·m0.10.2～0.30.4～0.60.7～0.9淋雨狀或涌流狀出水，水壓>0.1MPa或單位出水量＞10L／min·m0.20.4～0.60.7～0.91.04隧道圍巖穩(wěn)定性評價第四十一頁，共96頁。主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其與洞軸線的組合關(guān)系結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角＜30o，結(jié)構(gòu)面傾角30o～75o結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角＞60o，結(jié)構(gòu)面傾角＞75o其它組合K20.4～0.60～0.20.2～0.4K3BQ

＞550550~450450~350350~250＜250天然應力狀態(tài)極高應力區(qū)1.01.01.0~1.51.0~1.51.0高應力區(qū)0.50.50.50.5~1.00.5~1.0天然應力影響修正系數(shù)(K3)表

4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第四十二頁，共96頁。第四十三頁，共96頁。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第四十四頁，共96頁。第四十五頁，共96頁。第四十六頁，共96頁。第四十七頁，共96頁。第四十八頁，共96頁。第四十九頁，共96頁。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第五十頁，共96頁。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第五十一頁，共96頁。4隧道圍巖穩(wěn)定性評價第五十二頁，共96頁。第五十三頁，共96頁。5隧道圍巖分級現(xiàn)場工作方法野外需要收集的資料和方法如下：（1）巖石強度特征：巖石強度通過點荷載或回彈儀器進行測試。第五十四頁，共96頁。第五十五頁，共96頁。（2）圍巖RQD：

RQD一定程度上反映了圍巖的完整性，在也是半定量評分中的一個關(guān)鍵因素。通過測量洞軸方向上的大于10cm完整巖塊占總長的比例獲得。如果在軸向和豎向上各向異性比較強，則可測量兩個方向的RQD值，選其平均值作為計算值。5隧道圍巖分級現(xiàn)場工作方法第五十六頁，共96頁。5隧道圍巖分級現(xiàn)場工作方法第五十七頁，共96頁。（3）圍巖結(jié)構(gòu)面特征

圍巖結(jié)構(gòu)面特征主要通過實測地下洞室內(nèi)的大于1m的結(jié)構(gòu)面獲取。結(jié)構(gòu)展示圖有單壁展示圖和三壁展示圖。詳細測量每條結(jié)構(gòu)面的延伸長度、間距、張開度、充填、產(chǎn)狀等要素。5隧道圍巖分級現(xiàn)場工作方法第五十八頁，共96頁。（4）圍巖波速測試：有條件的情況下可進行波速測試，其可直接換算圍巖的完整性，較為準確。（5）圍巖賦存環(huán)境要特別注意圍巖中地下水的分布特征及其規(guī)模；對于地應力較高地區(qū)，要獲取地應力量值。

在以上圍巖特征收集基礎上，可進行定性分析、半定量分類和定量計算。5隧道圍巖分級現(xiàn)場工作方法第五十九頁，共96頁。5隧道圍巖分級現(xiàn)場工作方法第六十頁，共96頁。三大巖類沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖巖石定名或描述規(guī)則：顏色、巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造比如：磚紅色厚層巖屑砂巖灰色厚層塊狀流紋質(zhì)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r等其它相關(guān)內(nèi)容第六十一頁，共96頁。流紋凝灰?guī)r角礪凝灰?guī)r玻璃質(zhì)凝灰?guī)r其它相關(guān)內(nèi)容第六十二頁，共96頁。凝灰?guī)r野外識別標志（1）層理上，砂巖一般比較清晰，甚至有斜層理；凝灰?guī)r則比較差，且不會有斜層理；（2）顏色上，砂巖一般比較均一，凝灰?guī)r則比較雜；（3）碎屑上，砂巖中長石、石英碎屑磨圓度較好，大小也較為均一，因為經(jīng)歷過水的分選；而凝灰?guī)r則各種幾何形態(tài)都有，晶體有爆碎痕跡，即晶屑，而且大小較雜；（4）上下層位上，砂巖一般與礫巖、泥巖、灰?guī)r組合成一個大的沉積韻律；而凝灰?guī)r則與火山角礫巖、火山集塊巖、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)灰?guī)r等構(gòu)成火山噴發(fā)韻律，甚至有次火山脈巖等其它相關(guān)內(nèi)容第六十三頁，共96頁。巖體及結(jié)構(gòu)面

（1）巖體（RockMass）

“地質(zhì)體中與工程建設有關(guān)的那一部分巖石，它處于一定的應力狀態(tài)、被各種結(jié)構(gòu)面所分割，具有一定的結(jié)構(gòu)特征。”巖體具有三方面特征：

①一定的巖性；②一定的結(jié)構(gòu)類型；③一定的應力狀態(tài)。

這些特征處于長期不斷地變化過程中。其它相關(guān)內(nèi)容第六十四頁，共96頁。

（2）結(jié)構(gòu)面（StructuralPlane）：

“巖體中具有一定方向、力學強度相對較低、兩向延伸（或具有一定厚度）的地質(zhì)界面（或帶）?！比鐜r層層面、軟弱夾層、各種成因的斷裂、裂隙等。由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故又稱不連續(xù)（discontinuities）。其它相關(guān)內(nèi)容第六十五頁，共96頁。

（3）結(jié)構(gòu)體（StructuralBody）：結(jié)構(gòu)面在空間的分布和組合將巖體切割成形狀、大小不同的塊體，稱結(jié)構(gòu)體。其它相關(guān)內(nèi)容第六十六頁，共96頁。結(jié)構(gòu)面的主要類型及特征

（1）結(jié)構(gòu)面的成因分類（最基本的分類方法）：

①原生結(jié)構(gòu)面：沉積結(jié)構(gòu)面：層理，層面，軟弱夾層，不整合面等；火成結(jié)構(gòu)面：侵入體與圍巖接觸面，巖脈、巖墻接觸面，

噴出巖的流線、流面，冷凝節(jié)理面等。變質(zhì)結(jié)構(gòu)面：片理，片麻理，板劈理，片巖軟弱夾層等。

（層面）（石英脈）（片理）其它相關(guān)內(nèi)容第六十七頁，共96頁。②構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：節(jié)理（X型節(jié)理，張節(jié)理）；斷層（正斷層，逆斷層，走滑斷層）；層間錯動帶，羽狀裂隙，破劈理。（節(jié)理）（斷層）（層間錯動帶）其它相關(guān)內(nèi)容第六十八頁，共96頁。③淺、表生結(jié)構(gòu)面：淺層結(jié)構(gòu)面表部結(jié)構(gòu)面卸荷斷裂重力擴展變形破裂卸荷裂隙風化裂隙風化夾層泥化夾層次生夾泥（泥化夾層）（次生夾泥）（卸荷裂隙）其它相關(guān)內(nèi)容第六十九頁，共96頁。（2）結(jié)構(gòu)面規(guī)模等級劃分：按其對巖體力學行為所起控制作用，可劃分為三個等級。其它相關(guān)內(nèi)容第七十頁，共96頁。巖體分類

巖體分類：巖體結(jié)構(gòu)分類；巖體工程應用分類。

（1）巖體結(jié)構(gòu)分類：

巖體結(jié)構(gòu)是建造和改造這兩方面的綜合產(chǎn)物，巖體結(jié)構(gòu)類型劃分也必須從這兩方面綜合考慮。①首先按建造特征將巖體劃分為塊體狀（或整體狀）結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎塊狀結(jié)構(gòu)和散體狀結(jié)構(gòu)等類型。

塊體狀結(jié)構(gòu)：巖性均一、無軟弱面的巖體，含有的原生結(jié)構(gòu)面具有較強的結(jié)合力，間距大于1m。如：厚層碳酸鹽巖、碎屑巖；花崗巖、閃長巖；原生節(jié)理不太發(fā)育的流紋巖、安山巖、玄武巖、凝灰角礫巖。其它相關(guān)內(nèi)容第七十一頁，共96頁。

塊狀結(jié)構(gòu)：巖性較均一、含有2～3組較發(fā)育的軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體，結(jié)構(gòu)面間距1～0.5m。如：成巖裂隙較發(fā)育的厚層砂巖或泥巖，槽狀沖刷面發(fā)育的河流相砂巖體等沉積巖，原生節(jié)理較發(fā)育的火山巖體等。層狀結(jié)構(gòu)：含有一組連續(xù)性好，抗剪性能顯著較低的軟弱面的巖體，一般巖性不均一?？蛇M一步分為層狀（軟弱面間距50～30cm）、薄層狀（間距小于30cm）。還可以據(jù)巖性不均一程度劃分出軟硬相間的互層狀結(jié)構(gòu)。碎塊狀結(jié)構(gòu)：含有多組密集結(jié)構(gòu)面，巖體被分割成碎塊狀，以某些動力變質(zhì)巖為典型。②其次，按巖體改造的程度劃分為完整的、塊裂化或板裂化、碎裂化和散體化等四個等級。巖體結(jié)構(gòu)分類已被廣泛采用，劃分依據(jù)和各結(jié)構(gòu)類型巖體的主要特征見圖1-4。其它相關(guān)內(nèi)容第七十二頁，共96頁。其它相關(guān)內(nèi)容第七十三頁，共96頁。其它相關(guān)內(nèi)容第七十四頁，共96頁。塊狀結(jié)構(gòu)

次塊狀結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)面間距50cm~30cm

）

整體塊狀結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)面間距大于100cm

）

塊狀結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)面間距100cm~50cm

）其它相關(guān)內(nèi)容第七十五頁，共96頁。層狀結(jié)構(gòu)

薄層狀結(jié)構(gòu)（小于10cm）

厚層狀結(jié)構(gòu)（100～50cm）

中厚層結(jié)構(gòu)（50～30cm）

互層狀結(jié)構(gòu)（30～10cm）

巨厚層狀結(jié)構(gòu)（大于100cm）其它相關(guān)內(nèi)容第七十六頁，共96頁。鑲嵌結(jié)構(gòu)巖塊嵌合緊密~較緊密，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育～很發(fā)育，間距一般30cm~10cm其它相關(guān)內(nèi)容第七十七頁，共96頁。碎裂結(jié)構(gòu)（塊裂結(jié)構(gòu)）（碎裂結(jié)構(gòu)）

完整性差，有巖屑和泥質(zhì)物充填，嵌合中等緊密~較松弛，結(jié)構(gòu)面很發(fā)育，間距30cm~10cm

較破碎，巖塊間有巖屑和泥質(zhì)物充填，嵌合較松弛~松弛，結(jié)構(gòu)面很發(fā)育，間距小于10cm其它相關(guān)內(nèi)容第七十八頁，共96頁。散體結(jié)構(gòu)碎塊狀結(jié)構(gòu)碎屑狀結(jié)構(gòu)

巖體破碎，巖塊夾巖屑或泥質(zhì)物，嵌合松弛。

極破碎，巖屑或泥質(zhì)物夾巖塊，嵌合松弛。其它相關(guān)內(nèi)容第七十九頁，共96頁。

（2）巖體的工程應用分類以巖體穩(wěn)定性或巖體質(zhì)量評價為基礎的綜合性分類。目前主要考慮三方面因素的指標：

①與巖石工程性質(zhì)有關(guān)的指標（力學性質(zhì)）；②巖體后期改造有關(guān)的指標(巖體結(jié)構(gòu))；③巖體賦存條件方面的指標（地下水或地應力等）。常用的分類體系有:BQ、Q系統(tǒng)等

這些分類力圖將巖體類型與穩(wěn)定性分析、定量評價以及工程對策設計等實際問題聯(lián)系起來，因而受到地質(zhì)和工程界的重視。其它相關(guān)內(nèi)容第八十頁，共96頁。巖層產(chǎn)狀（1）巖層產(chǎn)狀要素即空間位置，由走向、傾向和傾角三要素來確定。走向——巖層面與水平面的交線，稱走向線走向線兩端所指的方向稱走向。傾向——垂直于走向線沿層面向下所引的直線，稱傾斜線。其在水平面上的投影線所指方向，稱為傾向。傾角——傾斜線與其在水平面上的投影線間的夾角。其它相關(guān)內(nèi)容第八十一頁，共96頁。（2）巖層產(chǎn)狀的表示巖層產(chǎn)狀要素用規(guī)定的文字和符號