地質(zhì)與地球物理研究所

巖石工程地質(zhì)力學(xué)原理

(第一篇)王思敬中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研討所巖石工程地質(zhì)力學(xué)原理1概述2工程地質(zhì)力學(xué)的根本原理3巖石組合的工程地質(zhì)力學(xué)分析4構(gòu)造體系的地質(zhì)力學(xué)分析5初始地應(yīng)力場及其地質(zhì)力學(xué)分析6巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性7巖體構(gòu)造類型及其特性8水文地質(zhì)構(gòu)造與滲流分析9不良的工程地質(zhì)力學(xué)背景10工程地質(zhì)力學(xué)的穩(wěn)定性分析11結(jié)語巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面是巖體內(nèi)具有一定方向，延展較大、厚度較小的二維面狀地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分異面及構(gòu)造的不延續(xù)面，如層理、層面、節(jié)理、斷層等。構(gòu)造面是在巖體構(gòu)成，演化過程中產(chǎn)生和開展而來的(表2)。在巖體建造、形變和次生蛻變過程中，巖體內(nèi)不斷構(gòu)成構(gòu)造面，它們的特性還在不斷變化。不同成因的地質(zhì)構(gòu)造面往往在產(chǎn)狀、分布及特性上有所不同，因此在巖體變形破壞過程中作用也不同。構(gòu)造面及其成因類型表2巖體構(gòu)造的構(gòu)成和演化地質(zhì)體結(jié)構(gòu)的形成已形成結(jié)構(gòu)的演化不均一性結(jié)構(gòu)不連續(xù)性結(jié)構(gòu)Ⅰ建造過程沉積過程沉積建造的層組結(jié)構(gòu)韻律互層結(jié)構(gòu)互層結(jié)構(gòu)薄層結(jié)構(gòu)夾層結(jié)構(gòu)厚層結(jié)構(gòu)沉積結(jié)構(gòu)面層面、層理軟弱夾層不整合面沉積間斷面原生巖漿活動巖漿巖體結(jié)構(gòu)巖基順層侵入體巖脈、巖墻巖流層火成結(jié)構(gòu)面接觸面原生節(jié)理流層原生變質(zhì)作用變質(zhì)巖層組結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)板狀、片狀結(jié)構(gòu)夾層結(jié)構(gòu)厚層結(jié)構(gòu)變質(zhì)結(jié)構(gòu)面片理片麻理軟弱夾層板理剝理原生表2巖體構(gòu)造的構(gòu)成和演化〔續(xù)〕地質(zhì)體結(jié)構(gòu)的形成已形成結(jié)構(gòu)的演化不均一性結(jié)構(gòu)不連續(xù)性結(jié)構(gòu)Ⅱ構(gòu)造變形褶皺結(jié)構(gòu)流動復(fù)式褶皺擠壓緊逼褶皺擠壓復(fù)式褶皺舒緩波狀褶皺斷裂牽引褶皺斷裂結(jié)構(gòu)深大斷裂區(qū)域斷裂斷層節(jié)理劈理層間錯動巖層截透鏡化Ⅲ次生改變次生結(jié)構(gòu)體風(fēng)化松散結(jié)構(gòu)溶蝕架空結(jié)構(gòu)卸荷松弛結(jié)構(gòu)次生充填結(jié)構(gòu)次生結(jié)構(gòu)面風(fēng)化裂隙卸荷裂隙古風(fēng)化面次生夾泥風(fēng)化夾層風(fēng)化破碎帶泥化夾層溶蝕裂隙巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性〔1〕堆積構(gòu)造面堆積構(gòu)造面是堆積和巖石成巖過程中構(gòu)成的，包括層理、層面、層間錯動面、脆弱夾層、以及堆積延續(xù)面和不整合面。層理是巖石成層的不均一物質(zhì)分異面，在構(gòu)造或風(fēng)化作用下才分開成為層面。當堆積物質(zhì)逐次分層堆積，且物質(zhì)差別較大，那么成巖后保管不延續(xù)界面，即成為層面。層面普通結(jié)合較好。巖層的褶皺作用使層面產(chǎn)生錯動，結(jié)合破壞，構(gòu)成層間錯動面。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性脆弱夾層是堆積構(gòu)造面中常遇到的工程地質(zhì)問題。尤其是經(jīng)過構(gòu)造和次生作用往往構(gòu)成泥化夾層，對巖體穩(wěn)定性影響更加顯著。原生脆弱夾層常見的有碎屑巖中的頁巖、炭質(zhì)頁巖、粘土巖夾層；淺蛻變類復(fù)理石建造中板巖、頁巖夾層；碳酸巖系中鈣質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾層等。堆積延續(xù)及不整合面對工程而言是大型脆弱構(gòu)造面，但不是經(jīng)常能遇到的。不整合面普通波狀起伏，結(jié)合不良，常是地下水通道。構(gòu)造面及其成因類型〔2〕火成構(gòu)造面火成構(gòu)造面是巖漿侵入、噴溢、冷凝所構(gòu)成的構(gòu)造面，包括巖漿巖與圍巖的接觸面，流線、流層、和原生冷凝節(jié)理等。侵入巖體與圍巖的接觸面有不同的特征，有的呈熱力蛻變接觸，膠結(jié)良好，有的那么呈蝕變帶，結(jié)合松軟成為脆弱構(gòu)造面。在熱力接觸帶附近的圍巖中有時也發(fā)育擠壓破裂構(gòu)造面，巖石比較破碎。流線、流層在普通情況膠合良好，僅在風(fēng)化帶中有所剝開。火成巖系中在多次巖流間，往往夾有凝灰?guī)r夾層或古風(fēng)化夾層，成為脆弱構(gòu)造面，影響巖體的穩(wěn)定。侵入巖體中在與圍巖接觸面平行的方向上冷凝節(jié)理發(fā)育。在火成巖及淺成侵入巖體中往往構(gòu)成陡立的節(jié)理，構(gòu)成柱狀構(gòu)造體。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性〔3〕蛻變構(gòu)造面蛻變構(gòu)造面是區(qū)域蛻變作用所構(gòu)成構(gòu)造面如片理、板理、剝理及其它片麻狀構(gòu)造，以及由于原巖物質(zhì)組成不均一或變形過程流動分異而呵斥的脆弱夾層，如云母片巖、綠泥石片巖、滑石片巖等。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性〔4〕構(gòu)造構(gòu)造面構(gòu)造構(gòu)造面受構(gòu)造應(yīng)力作用在巖體中所產(chǎn)生的破裂面或破碎帶，包括節(jié)理、斷層及層間錯動面等統(tǒng)稱為構(gòu)造構(gòu)造面。它們的工程地質(zhì)性質(zhì)與力學(xué)成因、規(guī)模、多次活動及次生變化有親密關(guān)系，而共產(chǎn)狀，分布主要取決于構(gòu)造應(yīng)力場條件。劈理是在巖層褶皺變形及斷裂錯動中產(chǎn)生的密集剪切破裂面。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性節(jié)理的力學(xué)成因或為平面X型剪切面，或為側(cè)面的X型剪切面，少數(shù)張性裂隙追蹤X型節(jié)理而發(fā)育。由于節(jié)理分布較密，幾組節(jié)理的組合往往影響到巖體的部分穩(wěn)定性。斷層為規(guī)模較大的構(gòu)造構(gòu)造面，有顯著位移，并構(gòu)成構(gòu)造巖。如前所述，斷層可分為沖斷層(包括仰沖、爬升、逆掩斷層)、捩斷層及橫斷層等。斷層面的特征及破碎帶物質(zhì)形狀主要取決于斷層的力學(xué)成因及巖層巖性。在工程范圍內(nèi)斷層大都對巖體穩(wěn)定有一定影響，其中有些直接要挾到工程的平安，而必需進展處置。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性原生脆弱夾層經(jīng)構(gòu)造運動影響而產(chǎn)生層間錯動面，往往構(gòu)成破碎泥化夾層。它們的特點是沿薄層脆弱夾層或其頂部發(fā)育，受錯動成為碎屑及鱗片，間夾泥質(zhì)物或是成為角礫狀碎屑含于塑性夾泥中。構(gòu)造運動作用除了促使夾層錯動成破碎泥化夾層外，另一方面又可將夾層錯斷，使之成為不銜接的透鏡體，對巖體穩(wěn)定有利。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性(5)次生構(gòu)造面由于巖體受卸荷、風(fēng)化、地下水等次生作用所構(gòu)成的構(gòu)造面為次生構(gòu)造面，如卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層、泥化夾層、次生夾泥層等。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性卸荷裂隙是巖體在地表，尤其是受深切河谷影響，構(gòu)造應(yīng)力釋放及調(diào)整所構(gòu)成的破裂。它可以進一步受重力、風(fēng)化及岸坡物理地質(zhì)作用的影響而張開或位移。在塊狀脆性鞏固巖體中較為常見。風(fēng)化裂隙普通沿原構(gòu)造面發(fā)育，且限于表層風(fēng)化帶內(nèi)。但含易風(fēng)化礦物的巖層所構(gòu)成的風(fēng)化夾層那么能夠延至巖體較溧部位，如斷層風(fēng)化、巖豚風(fēng)化、夾層風(fēng)化等。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性泥化夾層及次生夾泥層主要是在地下水作用下構(gòu)成的。泥化作用在粘土巖，粘土頁巖、泥質(zhì)板巖、泥質(zhì)灰?guī)r等脆弱夾層的頂部較為發(fā)育。共上覆砂巖或灰?guī)r巖性鞏固，沿層面往往有過錯動，地下水循環(huán)集中，以致構(gòu)成泥化夾層。次生夾泥可沿層面、節(jié)理、斷層構(gòu)成，在兩岸地下水活動帶內(nèi)，尤其是河床深槽兩側(cè)常見，主要是地下水所捐細顆粒泥質(zhì)物，重新堆積、充填而成的。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性次生構(gòu)造面的產(chǎn)狀及分布受地形影響較大，對河谷及岸坡巖體穩(wěn)定影響較為顯著，在壩基、壩肩、隧洞口、路塹邊坡等工程部位應(yīng)特別留意。構(gòu)造面及其成因類型巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性當研討巖體構(gòu)造面時，我們該當留意以下幾個問題：〔1〕有些構(gòu)造面上物質(zhì)脆弱破碎，含泥質(zhì)物及水理性質(zhì)不良的粘土礦物，抗剪強度低，它們對巖體穩(wěn)定性影響最大，我們稱之為脆弱構(gòu)造面。對于這種脆弱構(gòu)造面的研討應(yīng)予以充分的留意，并且對其礦物物質(zhì)組成也要進展分析。構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性〔2〕有些構(gòu)造面延展性較強，在一定工程范圍內(nèi)切割整個巖體，對穩(wěn)定性影響較大,常作為確定性構(gòu)造面處置。而另一些構(gòu)造面比較短小，相互不銜接，巖體強度育一部分仍受巖石強度控制，可作為隨機性構(gòu)造面處置?！?〕當構(gòu)造面密集程度很高，成帶分布，有較大寬度時，常作為脆弱構(gòu)造帶處置。巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性為研討各類構(gòu)造面的力學(xué)特性，確定抗剪強度參數(shù)〔表3〕，應(yīng)留意以下幾方面要素:(1)構(gòu)造面的充填情況無充填時構(gòu)造面表現(xiàn)為剛性接觸面；充填少時構(gòu)造面在剪切變形中呈現(xiàn)部分的剛性接觸；充填物較厚時，其抗剪切強度就代表構(gòu)造面的抗剪強度。(2)充填物的組成、構(gòu)造及形狀充填物可為原狀的脆弱夾層、錯動破碎的角礫巖、構(gòu)造碎屑物和糜棱巖，或為次生的泥質(zhì)物，它們具有不同的變形和剪切特性。充填物的粘土含量、分布及親水礦物成分對抗剪強度影響很大。構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性表3現(xiàn)場測定的構(gòu)造面抗剪強度N結(jié)構(gòu)面類型上限平均下限tanφC(kPa)tanφC(kPa)tanφC(kPa)1破裂結(jié)構(gòu)面1.103000.901800.721152破碎結(jié)構(gòu)面0.801500.62980.45663層狀結(jié)構(gòu)面0.762000.57930.43404泥化結(jié)構(gòu)面0.34630.25220.168巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性(3)構(gòu)造面的平整度和光滑度波狀起伏的構(gòu)造面在剪切變形過程中滑動角可部分增大，構(gòu)成較大的抗剪阻力，而平整的構(gòu)造面那么很少產(chǎn)生滑動角增值的景象，抗剪阻力較小。光滑的構(gòu)造面在剪切變形中主要發(fā)生摩擦力，而粗糙構(gòu)造面除此之外還發(fā)生部分巖石的剪斷，所以抗剪阻力較之光滑構(gòu)造面高。構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性(4)構(gòu)造面兩側(cè)巖石的力學(xué)性質(zhì)構(gòu)造面兩側(cè)巖石能夠皆為鞏固的，也能夠有一側(cè)是脆弱的。在兩側(cè)均為鞏固巖石的條件下，剪切破壞普通沿構(gòu)造面發(fā)生。假設(shè)一側(cè)巖石脆弱，強度很低，而構(gòu)造面膠結(jié)良好，那么剪切破壞能夠部分地在軟巖中發(fā)生。在軟巖中的構(gòu)造面上產(chǎn)生剪切破壞時，常部分地伴有兩側(cè)巖石的剪切破壞。巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性思索上述幾方面要素的綜協(xié)作用，可將構(gòu)造面劃分為4種地質(zhì)力學(xué)類型：〔一〕破裂構(gòu)造面破裂構(gòu)造面為巖體中的破裂面或物質(zhì)分異的不延續(xù)面，包括節(jié)理、片理、劈理及鞏固巖體的層面等，在法向應(yīng)力作用下很易密合，從而呈剛性接觸，屬于硬性構(gòu)造面，其剪切變形可以呈滑動型，也可以是剪斷型。這類構(gòu)造面的抗剪強度取決于它的平整度和粗糙度。構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性式中：約為0.2—0.4；且△c達100—300kPa。巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性就節(jié)理統(tǒng)計的結(jié)果而言，上限值和下限值相比，由于波狀起伏而帶來摩擦系數(shù)的添加達0.38；而由于粗糙度引起的c值添加(△c)達185kPa。可見，對于破裂構(gòu)造面可以經(jīng)過少量實測數(shù)據(jù)，按起伏差和粗糙度，選擇適宜原位特性的剪切強度參數(shù)。

a.破裂面；b.破碎面；c.層狀面；d.泥化面圖6地質(zhì)構(gòu)造面的剪切強度巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性(二)破碎構(gòu)造面破碎構(gòu)造面為巖體內(nèi)的破壞分別面，包括斷層破碎帶、風(fēng)化破碎帶、斷層及層間錯動面等。破碎構(gòu)造面的充填物為角礫巖、碎屑、巖粉、鱗片及斷層泥等。普通不同組分的充填物呈帶狀或透鏡狀分布，很不均一。在法向應(yīng)力的作用下可產(chǎn)生顯著的壓密。

構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性這類構(gòu)造面中，普通充填物以碎屑，巖粉為主，或有一定程度膠結(jié)，因此在剪切變形過程中，巖塊和碎屑咬合結(jié)實，呈現(xiàn)很大的剪切阻力。但是到達峰值破壞后，剪切面上部分產(chǎn)生滾動摩擦，阻力下降，位移忽然添加。這種變形具有應(yīng)變軟化的剪斷型曲線。在這類構(gòu)造面中，有些含有較多或較厚的泥質(zhì)物充填，那么也能夠具有屈服剪切型的剪切變形曲線。破碎構(gòu)造面的剪切強度主要取決于充填物的組成和膠結(jié)程度構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性(三)層狀構(gòu)造面層狀構(gòu)造面指巖體中成層的不延續(xù)面，包括層面、脆弱夾層及脆弱巖層的順層接觸面，如泥巖、粘土巖、泥質(zhì)灰?guī)r等。這類構(gòu)造面由于普通有一定程度的膠結(jié)，往往出現(xiàn)屈服剪切—剪斷型的剪切變形曲線，即在到達峰值后出現(xiàn)剪應(yīng)力的下跌。但有時構(gòu)造面膠結(jié)不良，或脆弱夾層過于脆弱，那么不出現(xiàn)應(yīng)變軟化景象，而呈屈服剪切型，伴有應(yīng)變硬化。構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性層狀構(gòu)造面的剪切強度取決于構(gòu)造面的膠結(jié)程度及軟層本身的剪切強度。根據(jù)22組各種軟巖中的層面及脆弱夾層抗剪實驗資料統(tǒng)計，其剪切強度如下：構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性平均值：Pa

Pa

Pa上限值：下限值：巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性(四)泥化構(gòu)造面泥化構(gòu)造面是最脆弱的構(gòu)造面，它完全由塑性泥質(zhì)物構(gòu)成，如斷層、斷層泥、層間錯動面，以及次生夾泥等。泥質(zhì)物往往沿構(gòu)造面富集，構(gòu)成塑性夾層或透鏡體。泥化構(gòu)造面的剪切變形曲線以屈服剪切型為主，不出現(xiàn)峰值后的剪應(yīng)力下跌。實踐上，這類構(gòu)造面的剪切強度已屬于剩余強度。在剪切變形過程中，隨著剪應(yīng)力的添加，位移呈非線性添加。巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造面及其力學(xué)屬性構(gòu)造面類型及其工程地質(zhì)特性巖體構(gòu)造要素巖體構(gòu)造類型及其特性關(guān)于巖體構(gòu)造的概念是在巖體工程實際中逐漸構(gòu)成的。無論是從巖體構(gòu)造變形過程及其地質(zhì)歷史所賦予的特征來看，還是從影響巖體穩(wěn)定的實踐問題來看，巖體構(gòu)造應(yīng)該包括兩個方面要素，即構(gòu)造面和構(gòu)造體。巖體構(gòu)造要素巖體構(gòu)造類型及其特性構(gòu)造面，如前所述，是巖體內(nèi)各種具有一定方向、延展較大，厚度較小的兩維地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分異面及不延續(xù)面，如層面、節(jié)理、斷層等。在小比例尺問題中厚度較大的斷層和脆弱層仍可作構(gòu)造面思索，而在大比例尺問題中那么應(yīng)將它們當作脆弱破碎構(gòu)造體〔帶〕思索，并在分析模型中納入其次級構(gòu)造面。巖體構(gòu)造要素巖體構(gòu)造類型及其特性構(gòu)造體是指由不同產(chǎn)狀的構(gòu)造面組合起來，將巖體切割而成的塊體。構(gòu)造體的形狀可分為塊狀體、柱狀體、板狀體、片狀體、碎粒體、碎屑、鱗片等。塊狀體又可分為方塊體，菱塊體等．在分析模型中圍限構(gòu)造體的構(gòu)造面為確定性構(gòu)造面，但是構(gòu)造體內(nèi)那么含有隨機性構(gòu)造面。

巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性巖體構(gòu)造是指巖體受構(gòu)造面切割而構(gòu)成之結(jié)由體的組合。巖膂力學(xué)的實際闡明，大部分巖體受工程作用力的破壞過程，主要是構(gòu)造體沿構(gòu)造面的剪切滑移、拉開，以及整體的累積變形和張裂。所以，構(gòu)造面和構(gòu)造體只是一個問題的兩個相互聯(lián)絡(luò)的部分。巖體的構(gòu)造類型主要就是根據(jù)這兩方面要素，思索構(gòu)造體的組合特征來劃分的。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性巖體構(gòu)造可劃為三種類型：塊狀構(gòu)造，層狀構(gòu)造及碎裂構(gòu)造．塊狀構(gòu)造強調(diào)非成層性，層狀構(gòu)造強調(diào)成層性，皆為原生構(gòu)造，而碎裂構(gòu)造強調(diào)原狀構(gòu)造的破壞和擾動〔表4a，ｂ，ｃ〕。表4a巖體構(gòu)造類型巖體結(jié)構(gòu)地質(zhì)描述巖體結(jié)構(gòu)

類型亞類結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體J節(jié)理狀結(jié)構(gòu)塊狀塊狀巖體，節(jié)理稀少節(jié)理巨塊狀節(jié)理塊狀節(jié)理一般發(fā)育節(jié)理、層理方塊體裂隙塊狀廣泛發(fā)育節(jié)理，斷層稀少節(jié)理、斷層板狀體，錐體，楔形體L層狀結(jié)構(gòu)互層軟硬相間軟弱夾層，節(jié)理層狀體間(夾)層硬層間夾軟層軟弱夾層，節(jié)理板狀體薄層片巖、板巖及千枚巖片理，節(jié)理板狀體軟層均一軟弱沉積巖體，頁巖、粘土巖及泥巖節(jié)理方塊體C碎裂結(jié)構(gòu)鑲嵌廣泛發(fā)育斷裂及斷塊、碎塊節(jié)理，剪切帶碎塊碎裂破裂、破碎及斷裂斷層，裂縫碎片、散粒松散廣泛破碎成軟弱空穴泥質(zhì)充填斷層散粒、各種粒度的巖粉表4a巖體構(gòu)造類型〔續(xù)〕巖體結(jié)構(gòu)分類指標

類型亞類完整系數(shù)基本塊度(m3)聲波指數(shù)Zd質(zhì)量系數(shù)ZJ節(jié)理狀結(jié)構(gòu)塊狀>0.75>1.005×104—2×10420—2.5節(jié)理塊狀0.75—0.51.00—0.52×104—1×10410—1裂隙塊狀0.5—0.30.7—0.31×104—2×1033—0.3L層狀結(jié)構(gòu)互層0.5—0.30.7—0.51×104—5×1033—0.2間(夾)層0.6—0.30.7—0.31×104—5×1035—0.5薄層0.4—0.30.21×104—2×1033—0.1軟層0.3—0.20.25×103—2×1031.0—0.1C碎裂結(jié)構(gòu)鑲嵌0.35—0.20.13×103—1×1032.5—0.2碎裂0.25—0.10.11×103—1×1021.0—0.05松散<0.2<0.1<1×102<0.05表4b巖體構(gòu)造特性巖體結(jié)構(gòu)基本特性變形特性

類型亞類J節(jié)理狀結(jié)構(gòu)塊狀均一連續(xù)體彈性，E＝2－5×104MPa節(jié)理塊狀均一裂隙體彈性，閉合硬化，E＝1－3×104MPa裂隙塊狀斷續(xù)離散塊體彈性，閉合硬化，E＝5－10×103MPaL層狀結(jié)構(gòu)互層各向異性薄板狀體彈性，軟化，E＝5－15×103MPa，AE＝5－15間(夾)層各向異性薄板狀體彈性，軟化，E＝5－15×103MPa，AE＝1－5薄層強烈各向異性薄板狀體勢能塑性，E＝5－10×103MPa，AE＝1－3軟層均一連續(xù)體勢能塑性，E＝1－5×103MPa，AE＝1－2C碎裂結(jié)構(gòu)鑲嵌均一碎塊體彈性，閉合硬化，E＝5－10×103MPa碎裂各項異性碎塊體塑性，軟化，E＝0.5－2×103MPa，AE＝1－2松散均一散粒體非線性，軟化，E＝0.1－0.5×103MPa表4b巖體構(gòu)造特性〔續(xù)〕巖體結(jié)構(gòu)強度特性時間效應(yīng)滲透特性

類型亞類J節(jié)理狀結(jié)構(gòu)塊狀脆性斷裂，Rs＝1－0.3無不透水節(jié)理塊狀節(jié)理擴展，Rs＝0.5－0.2不明顯低透水性裂隙塊狀節(jié)理滑動并張開，Rs＝0.3－0.1短期應(yīng)力調(diào)整裂隙透水L層狀結(jié)構(gòu)互層層面滑移，Rs＝0.5－0.1順層蠕變層面透水間(夾)層層面滑移，Rs＝0.3－0.1沿夾層剪切蠕變層面透水薄層層面滑移彎曲，Rs＝0.5－0.3滑移和彎曲蠕變低透水性軟層塑性屈服，Rs＝1－0.5粘彈塑性不透水C碎裂結(jié)構(gòu)鑲嵌破裂解體，Rs＝0.3—0.5粘彈性裂隙透水碎裂解體屈服,Rs＝0.1—0.01粘彈塑性裂隙透水松散塑性屈服，Rs<0.01粘塑性孔隙透水表4c巖體構(gòu)造穩(wěn)定性巖體結(jié)構(gòu)破壞機制變形過程分析方法類型亞類J節(jié)理狀結(jié)構(gòu)塊狀巖爆，爆裂突發(fā)，<0.1天彈性理論，斷裂力學(xué)節(jié)理塊狀爆裂，開裂突發(fā)，0.1－1天彈性理論，斷裂力學(xué)裂隙塊狀塊體滑移快速，1－2天塊體力學(xué)L層狀結(jié)構(gòu)互層滑移，彎曲慢速，0.2－3月層狀體結(jié)構(gòu)力學(xué)間(夾)層滑移慢速，0.1－1月層狀單元，層狀體結(jié)構(gòu)力學(xué)薄層彎曲，屈服慢速，0.1－1月薄板介質(zhì)力學(xué)軟層屈服非常慢，1－10月彈塑性力學(xué)C碎裂結(jié)構(gòu)鑲嵌開裂，滑移快速，1－10天離散介質(zhì)力學(xué)碎裂滑移，解體非常慢，1－6月離散單元，塑性力學(xué)松散屈服非常慢，0.3－1年塑性流變力學(xué)表4c巖體構(gòu)造穩(wěn)定性〔續(xù)〕巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性工程評價

類型亞類邊坡地下開挖壩基J節(jié)理狀結(jié)構(gòu)塊狀優(yōu)良高陡邊坡，H～200m，α～50o大跨度硐室，B～20m高壩，H～100m節(jié)理塊狀好裂隙塊狀好，局部存在問題高邊坡，局部處理大跨度硐室，局部支護高－中等高度壩，需局部處理L層狀結(jié)構(gòu)互層好高邊坡，軟弱層的傾角很重要大跨度－中等跨度硐室，軟弱層需局部支護間(夾)層好，局部存在問題薄層一般中等高度－低壩，處理軟層一般中等高度邊坡，需處理中等跨度硐室，支護C碎裂結(jié)構(gòu)鑲嵌一般，局部較差低邊坡，需局部處理支護，加固大面積處理碎裂差需處理松散很差巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性〔1〕塊狀巖體構(gòu)造塊狀構(gòu)造巖體的典型地質(zhì)代表為侵入巖體，火山噴出和熔巖巖體、深蛻變巖體，以及厚層或巨厚層均一的堆積巖體，如礫巖、砂巖，灰?guī)r等。這種構(gòu)造巖體中發(fā)育的構(gòu)造面主要是原生構(gòu)造面和低級序而遍及的構(gòu)造構(gòu)造面，如節(jié)理等，斷層稀少且規(guī)模小。構(gòu)造面次生演化不顯著。構(gòu)造體巖石新穎。根據(jù)構(gòu)造面的發(fā)育程度和組合特征，塊狀構(gòu)造又可分為三個亞類：整體狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和裂塊狀構(gòu)造。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性①整體狀構(gòu)造巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性具整體狀構(gòu)造的鞏固巖體往往有彈性和彈脆性力學(xué)屬性，在破壞時伴有大部分巖石的剪斷或開裂，只需少部分沿原構(gòu)造面分別。巖體彈性模量和巖石彈性模量的比值(折減系數(shù))KE>0.8，而且?guī)r體單軸抗壓強度和巖石單軸抗壓強度的比值(折減系數(shù))KR>0.5。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性②塊狀構(gòu)造

巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性巖體在預(yù)壓階段出現(xiàn)節(jié)理閉合而逐漸強化，到達一定壓力后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性變形，本質(zhì)上仍具有彈脆性力學(xué)屬性。破壞時部分巖石開裂，部分沿原構(gòu)造面分別。由于原構(gòu)造面的影響，部分巖石強度所起阻抗作用比同樣一部分巖石在完好巖體中所起作用要低。所以，巖體與巖石相比，彈性模量的折減系數(shù)KE＝0.5—0.8，而強度的折減系數(shù)KR＝0.3—0.5。

巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性③裂塊狀構(gòu)造巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性巖體在本質(zhì)上仍具有彈脆性特征，但在預(yù)壓階段呈現(xiàn)構(gòu)造面閉合的變形曲線強化景象，而在接近峰值強度前，可出現(xiàn)弱化，應(yīng)變增長加快，類似屈服。巖體的破壞主要是沿構(gòu)造面分別，即巖體強度主要受構(gòu)造面摩擦力控制，但是仍有小部分巖石的開裂和壓碎。巖體彈性模量的折減系數(shù)KE＝0.3—0.5，巖體的強度折減系數(shù)KR=0.1—0.3。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性〔2〕層狀巖體構(gòu)造層狀巖體的地質(zhì)類型為成層性強的堆積巖層，層面間距0.1—0.5m，往往軟硬相間。根據(jù)軟層和硬層的組合關(guān)系，可分為薄層、夾層和互層(包括間層)構(gòu)造等。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性①薄層構(gòu)造薄層狀構(gòu)造巖體相對均一，但層面極為發(fā)育，如千枚巖、云母片巖、頁巖等，普通來說，這類薄層狀構(gòu)造的巖體比較脆弱。構(gòu)成片狀或板狀構(gòu)造體。由于構(gòu)造面嚴密閉合，巖體浸透性微弱。在力學(xué)屬性上屬于彈塑性或粘彈性，這主要取決于巖性。巖體呈現(xiàn)強各向異性。由于密集的、但呈閉合狀的構(gòu)造面的影響，巖體彈性模量折減系數(shù)KE＝0.3—0.5，而強度折減系數(shù)KR＝0.1—0.3，巖體沿主構(gòu)造面(即層面或片理面)抗剪強度較低。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性②夾層構(gòu)造當巖體以硬層為主，夾有薄層軟巖，軟層厚度遠小于硬層厚度時，構(gòu)成夾層構(gòu)造。在巖層褶皺過程中，沿軟層極易產(chǎn)生層間錯動，構(gòu)成泥化夾層。在錯動面上盤，地層中常見巖石劈理化，甚至張開裂隙，構(gòu)成脈狀水通道。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性受軟層緊縮及剪切破壞的影響，巖體的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)非線性特征，并具有強各向異性。沿夾層方向巖體抗剪強度很低。就整體而言，巖體彈性模量折減系數(shù)KE=0.1—0.5，強度折減系數(shù)KR=0.05—0.3，視荷載方向不同而異。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性③互層構(gòu)造軟層厚度和硬層厚度相當，交替組合時，便構(gòu)成互層構(gòu)造。其中有些軟層厚度比硬層小，為間層構(gòu)造。典型的如復(fù)理石建造，在巖層褶皺過程中也會產(chǎn)生層間錯動面，普通是在軟層頂部和硬層接觸部位發(fā)生。由于軟層較厚，允許產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)變，有時卻不易構(gòu)成具有較大相對位移的不延續(xù)面，如泥化夾層等。沿浸透性良好的硬層，如砂巖，灰?guī)r等，發(fā)育層間裂隙水。地下水滲流對軟巖頂板部位往往有泥化作用。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性互層狀巖體在整體上具有彈塑性的特征，這主要受軟層特性控制。巖體在變形過程中，軟層中出現(xiàn)塑性或粘彈性變形，而硬層那么出現(xiàn)開裂，呈現(xiàn)脆性破壞，以順應(yīng)軟巖的宏大變形。巖體在整體上具有明顯的各向異性。變形特性相對于硬巖的折減系數(shù)KE＝0.05—0.3，強度的折減系數(shù)KR=0.01—0.3，取值要全面思索。

巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性〔3〕碎裂構(gòu)造碎裂構(gòu)造是巖體遭到劇烈的構(gòu)造變形或次生演化作用而構(gòu)成的。具有正常構(gòu)造的塊狀構(gòu)造或?qū)訝顦?gòu)造巖體經(jīng)過裂隙化到達碎塊化，以致碎塊之間相對位移、擠壓和錯動，構(gòu)成巖屑和巖粉。碎裂構(gòu)造根據(jù)裂隙化、碎塊化程度不同，可以劃分為鑲嵌構(gòu)造、碎裂構(gòu)造、層狀碎裂構(gòu)造和松散構(gòu)造等亞類。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性

①鑲嵌構(gòu)造當巖體部分應(yīng)力集中，在劇烈擠壓力作用下產(chǎn)生碎裂化，發(fā)育多組網(wǎng)狀裂隙，將巖體切割成為碎塊體。但巖體相互擠壓嚴密，很少相對錯動，因此很少夾泥，這種碎裂化巖體稱為鑲嵌構(gòu)造巖體。典型的代表為大型斷層破碎帶的壓碎巖帶。有時在巖體中雖然并無明顯的斷層，但個別部位或巖層出現(xiàn)這種鑲嵌構(gòu)造巖體，當周圍出現(xiàn)多組不同序次或不同構(gòu)造期的壓性斷層時，其中被圍限的巖體往往具有鑲嵌構(gòu)造的特征，地下水賦存方式為裂隙水。巖體構(gòu)造類型巖體構(gòu)造類型及其特性鑲嵌構(gòu)造是典型的復(fù)雜形狀的鞏固構(gòu)造體(碎塊體)的鑲嵌組合，因此在有圍壓條件可以經(jīng)受很高的壓力，彈性