第3章地質(zhì)構(gòu)造及其對(duì)工程的影響

1、1,本章知識(shí)點(diǎn),【知識(shí)點(diǎn)】巖層產(chǎn)狀及其測(cè)定和表述方法，褶皺，褶皺對(duì)工程的影響，斷裂構(gòu)造，裂隙，裂隙工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，斷層，斷層的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，斷裂構(gòu)造對(duì)工程的影響，地質(zhì)圖的閱讀，巖體結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)面的極射赤平投影圖示方法。 【重點(diǎn)】巖層產(chǎn)狀及傾斜巖層露頭特征的V字型法則，褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造對(duì)工程的影響，地質(zhì)圖閱讀與分析，巖體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)巖體穩(wěn)定性的極射赤平投影分析。 【難點(diǎn)】傾斜巖層露頭特征的V字型法則，各種地質(zhì)構(gòu)造對(duì)工程的影響，根據(jù)結(jié)構(gòu)面和臨空面的空間組合關(guān)系進(jìn)行穩(wěn)定分析。,1,3 地質(zhì)構(gòu)造及其對(duì)工程的影響,2,3.1 概述,地質(zhì)構(gòu)造是地殼運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。把構(gòu)造變動(dòng)在巖層和巖體中遺留下來的各種形跡稱為

2、地質(zhì)構(gòu)造。 地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)模有大有小 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜化 地質(zhì)構(gòu)造與工程項(xiàng)目密切相關(guān),3,3.2巖層產(chǎn)狀,3.2.1巖層,巖層巖層是指由兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的、同一巖性組成的層狀巖石。,巖層在空間的展布狀態(tài)?,4,3.2.1.1水平巖層,水平構(gòu)造的地貌景觀（階梯狀陡崖）,（水平構(gòu)造）指傾角為0( 一般傾角小于 5)的巖層。,5,3.2.1.2傾斜巖層,傾斜巖層（單斜構(gòu)造）：巖層層面與水平面之間有一定夾角。（如右圖）,6,傾斜巖層穿過溝谷或山脊時(shí)，露頭線均呈“V”字形態(tài)，并符合如下“V”字形法則,7,3.2.2 巖層產(chǎn)狀及其測(cè)定,3.2.2.1巖層的產(chǎn)狀,8,產(chǎn)狀三要素,走向 巖層面與水平面

3、的交線,傾向 垂直于走向線沿層面向下所引的直線，稱傾斜線（真傾斜線）。其在水平面上的投影線所指方向，稱為傾向,傾角 真傾斜線與其在水平面上的投影線(傾向線)的夾角,AB-走向線 OD-傾斜線 OD-傾向 -傾角,9,N ( 0) (360 ),E ( 90),W( 270),S (180),330( N30W)走向,240,150 走向,傾向,10,真傾角視傾角 ？,11,3.2.2.2巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定,產(chǎn)狀測(cè)定： 地質(zhì)羅盤法 (詳見教材),12,3.2.2.2巖層產(chǎn)狀要素的測(cè)定,產(chǎn)狀測(cè)定： 智能手機(jī)法,13,產(chǎn)狀要素表示方法,文字(地質(zhì)報(bào)告),符號(hào)(地質(zhì)圖),3.2.3巖層產(chǎn)狀的表述,象限

4、角法,方位角法,象限角表示法 如330/SW30 (N30W/SW30) 方位角表示法 如24030,符號(hào)表示法：例如 45，長線表示走向線，短線表示傾向線，短線旁的數(shù)字表示傾角。巖層倒轉(zhuǎn)，如 45。 用于地質(zhì)平面圖上,14,3.3褶皺構(gòu)造及其對(duì)工程的影響,組成地殼的巖層，受構(gòu)造應(yīng)力的強(qiáng)烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造褶皺構(gòu)造。,15,3.3.1.1褶皺的基本形式,褶曲：褶皺構(gòu)造中任何一個(gè)單獨(dú)的彎曲,褶曲,背斜：巖層彎曲向上凸出，核部老，兩翼新。 向斜：巖層彎曲向下凹陷，核部新，兩翼老。,向斜、背斜,16,3.3.1.2褶曲要素,褶曲要素： 核部 翼部 軸面 軸線 樞紐

5、脊線 槽線,褶曲要素,褶曲要素模型,17,3.3.2褶曲分類,(1)按軸面產(chǎn)狀分 直立褶曲（a） 傾斜褶曲（b） 倒轉(zhuǎn)褶曲（c） 平臥褶曲（d） 翻卷褶曲（e）,18,（2）樞紐產(chǎn)狀分類,水平褶皺 傾伏褶皺,水平褶皺,傾伏褶皺,以樞紐是否近似水平判斷,19,（3）褶曲平面形態(tài)分類,褶曲長寬比判斷,線狀褶曲 短軸褶曲 穹隆與構(gòu)造盆地,線狀褶曲,短軸褶曲b圖右側(cè),20,穹隆,構(gòu)造盆地,21,3.3.3褶皺的野外識(shí)別,褶皺的野外識(shí)別步驟： 判斷有無褶皺存在：重復(fù)出現(xiàn)對(duì)稱分布； 確定褶皺的基本類型：背斜：核部老，兩翼新；反之； 確定褶皺的形態(tài)分類：褶皺的形態(tài)特征。,背斜成谷,向斜成山,22,褶皺實(shí)例,

6、小背斜,23,倒轉(zhuǎn)背斜,24,平臥褶皺,25,3.3.4褶皺構(gòu)造對(duì)工程的影響,巖層破碎產(chǎn)生的巖體穩(wěn)定問題和向斜核部地下水的問題,褶皺核部的不良工程條件,26,褶皺翼部的工程地質(zhì)評(píng)價(jià),單斜構(gòu)造中傾斜巖層引起的順層滑坡問題,巖層產(chǎn)狀與坡向的關(guān)系,(1)反向坡（逆向坡）(2)順向坡,傾角小于坡角 傾角大于坡角,穩(wěn)定 不穩(wěn)定 穩(wěn)定,27,反向坡（逆向坡）,28,順向坡,在褶皺翼部布置工程項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意巖層的傾向、傾角的大小、是否存在軟弱夾層等問題。,29,褶曲不同部位對(duì)工程的影響,30,隧道垂直穿過褶皺地層走向時(shí),31,隧道,32,隧道,33,3.4斷裂構(gòu)造及其對(duì)工程的影響,巖石受構(gòu)造應(yīng)力作用超過

7、其強(qiáng)度時(shí)就會(huì)發(fā)生裂縫或錯(cuò)斷，巖石的連續(xù)完整性遭到破壞而形成的各種大小不一的斷裂斷裂構(gòu)造,基本類型 ： 按其規(guī)模及斷裂面兩側(cè)的相對(duì)位移 裂隙（節(jié)理） 斷層,34,3.4.1裂隙,裂隙 巖層受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造,3.4.1.1裂隙的類型,（1）按成因分類,構(gòu)造裂隙（受地殼運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造應(yīng)力作用形成的）,非構(gòu)造裂隙（風(fēng)化、崩塌滑坡，邊坡卸荷裂隙）,特點(diǎn)： 構(gòu)造裂隙延伸范圍大，空間分布具有一定的規(guī)律性，成群出現(xiàn)； 非構(gòu)造裂隙范圍小，延伸不遠(yuǎn)，深度小，無方向性。,35,（2）按形成時(shí)應(yīng)力類型分類,張裂隙 剪（扭）裂隙,（3）按裂隙面與所在巖層產(chǎn)狀要素的關(guān)系分類,走向裂隙(a) 傾向裂

8、隙(b) 斜向裂隙(c) 順層裂隙(d),36,3.4.1.2 裂隙對(duì)工程的影響,裂隙對(duì)工程的影響如下： 裂隙破壞了巖石的完整性，給風(fēng)化作用創(chuàng)造了有利條件，促進(jìn)巖石風(fēng)化速度。 裂隙降低了巖石強(qiáng)度、地基承載力、穩(wěn)定性。 裂隙的存在有利于挖方采石，但影響爆破作業(yè)的效果。 裂隙是地下水良好的通道，它增強(qiáng)了巖體的透水性，加快可溶巖的溶蝕，會(huì)在施工中造成涌水。 裂隙發(fā)育的巖層是良好的供水水源點(diǎn)。,37,節(jié)理組合形成危巖,實(shí)例：,38,裂隙（節(jié)理）不利組合造成邊坡楔體破壞,39,建筑地基中的大裂隙需要先處理,40,3.4.1.3裂隙的調(diào)查統(tǒng)計(jì)和表示方法,工程地質(zhì)勘察應(yīng)對(duì)節(jié)理進(jìn)行調(diào)查，應(yīng)包括以下內(nèi)容: 節(jié)理

9、的成因類型、力學(xué)性質(zhì)。 節(jié)理的組數(shù)、密度。 節(jié)理的張開度、長度和節(jié)理面壁的粗糙度粗糙度。 節(jié)理的充填物質(zhì)及厚度、含水情況。 節(jié)理發(fā)育程度分級(jí)。,裂隙統(tǒng)計(jì)：裂隙玫瑰圖（裂隙走向編制或者裂隙傾向編制）,41,裂隙走向玫瑰圖的作圖如下：先對(duì)所測(cè)的裂隙按走向以每5或每10進(jìn)行分組，算出每組裂隙的平均走向，然后作一個(gè)注有方位的半圓，以徑向線的方位表示裂隙的走向，經(jīng)向線的長度表示裂隙數(shù)，把每組裂隙的平均走向及裂隙數(shù)用徑向線方位及其長度表示并點(diǎn)繪于圖中，最后用折線把徑向線端點(diǎn)連接起來。,裂隙玫瑰圖 （a）裂隙走向玫瑰圖；（b）裂隙傾向玫瑰圖,42,3.4.1.4裂隙的工程地質(zhì)評(píng)價(jià),裂隙發(fā)育方向的評(píng)價(jià)：找出裂

10、隙發(fā)育的主要方向； 裂隙發(fā)育程度的評(píng)價(jià)：定量指標(biāo)主要是裂隙間距、裂隙密度、裂隙率及完整系數(shù)等； 裂隙性質(zhì)的評(píng)價(jià)：性質(zhì)包括裂隙的延伸長度、貫通情況、裂隙面的粗糙程度、力學(xué)性質(zhì)、充填情況等。,巖層中裂隙，有利開挖，但巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都有不利的影響。,43,3.4.2 斷層,斷層：指巖層受力斷裂后，兩側(cè)巖塊發(fā)生了顯著位移的斷裂構(gòu)造。,44,3.4.2.1斷層要素,斷層要素,斷層面：兩側(cè)巖塊發(fā)生相對(duì)位移的斷裂面 斷層盤：斷層面兩側(cè)發(fā)生相對(duì)位移的巖塊 斷距：斷層兩盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)移動(dòng)的距離,當(dāng)斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面上部的斷盤稱為上盤，位于斷層面下部的斷盤稱為下盤。,45,46,3.4.2.2斷層的類型

11、,（1）按斷層兩盤的相對(duì)位移來分類（基本類型）,正斷層（a） 逆斷層（b） 平移斷層（c）,47,(2)斷層的組合類型,階梯狀斷層：是由若干條產(chǎn)狀大致相同的正斷層平行排列而成。 地塹與地壘：是由走向大致相同、傾向相反、性質(zhì)相同的兩條或數(shù)條斷層組成。 迭瓦式斷層：是由一系列產(chǎn)狀大致相同平行排列的逆斷層的組合形成。,階梯狀斷層,48,疊瓦狀斷層,地壘,地塹,49,斷層的組合類型,臺(tái)中地區(qū)疊瓦斷層帶,50,(3)按斷層活動(dòng)發(fā)生的時(shí)代分類,老斷層：是指侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)（燕山期）及其更老時(shí)代產(chǎn)生的而近期無明顯活動(dòng)的斷層。 新斷層：新生代（喜山期）形成的，它是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。 活斷層：是指影響到全新世（Q

12、4）的斷層，又稱為活動(dòng)斷裂。即指現(xiàn)在正在活動(dòng)或在最近地質(zhì)時(shí)期發(fā)生過活動(dòng)的斷層。活斷層對(duì)工程建設(shè)地區(qū)穩(wěn)定性影響大，因此它是區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的核心問題。,51,3.4.2.3斷層存在的標(biāo)志（斷層的野外識(shí)別）,(1)地貌特征,斷層崖,斷層的存在常?？刂坪陀绊懰档陌l(fā)育，河谷常沿?cái)鄬訋Оl(fā)育或突然轉(zhuǎn)向。串珠狀分布的湖泊、洼地和帶狀分布的泉點(diǎn)等往往也是斷層存在的標(biāo)志。,52,53,福建永安斷層三角面,54,(2)構(gòu)造線和地質(zhì)體的不連續(xù),任何線狀或面狀的地質(zhì)體，在平面或剖面上的突然中斷、錯(cuò)開等不連續(xù)現(xiàn)像是判斷斷層存在的個(gè)重要標(biāo)志。,55,(3)地層的重復(fù)與缺失,斷層存在時(shí)地層產(chǎn)狀的異?，F(xiàn)象,56,(4)斷層面

13、(帶)的構(gòu)造特征,斷層面(帶)的構(gòu)造特征 （a）牽引構(gòu)造 （b）斷層角礫 （c）斷層擦痕,由于斷層面兩側(cè)巖塊的相互滑動(dòng)和摩擦，在斷層面上及其附近留下的各種證據(jù)。,57,3.4.2.4斷層的工程地質(zhì)評(píng)價(jià),破壞巖體的完整性，加速風(fēng)化作用、地下水的活動(dòng)及巖溶發(fā)育。,降低地基巖體強(qiáng)度 造成地基及場地穩(wěn)定性問題 地基變形影響 施工中的問題坍塌和涌水 斷層地震,58,3.5 識(shí)讀地質(zhì)圖,是將自然界的各種地質(zhì)現(xiàn)象，如地層、地質(zhì)構(gòu)造等，用規(guī)定的符號(hào)，按一定的比例縮小并投影繪制在平面上的一種圖件。 表示地殼表層巖相、巖性、地層年代、地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、礦產(chǎn)分布等的地圖的總稱。 包括平面圖，剖面圖和綜合地層柱狀圖

14、，并標(biāo)明圖名、比例、圖例和接圖等。,地質(zhì)圖,59,3.5.1地質(zhì)圖的種類,普通地質(zhì)圖 是表示某地區(qū)地形、地層分布、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造等基本地質(zhì)內(nèi)容的圖件。 構(gòu)造地質(zhì)圖 用線條和符號(hào)，專門反映褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造的圖件。 第四紀(jì)地質(zhì)圖 是根據(jù)一個(gè)地區(qū)的第四系地層的成因類型、巖性及其形成時(shí)代，地貌的類型、形態(tài)特征而編制的綜合圖件。 基巖地質(zhì)圖 假像把第四紀(jì)松散沉積物“剝掉”，只反映第四紀(jì)前期基巖的時(shí)代、巖性和分布的圖件。 水文地質(zhì)圖 是表示一個(gè)地區(qū)水文地質(zhì)資料的圖件。 工程地質(zhì)圖 為各種工程專用的地質(zhì)圖。它是根據(jù)工程地質(zhì)條件編制而成的，在相應(yīng)的比例尺的地形圖上表示各種工程地質(zhì)勘查的成果的綜合圖件。

15、,60,3.5.2.2地質(zhì)圖符號(hào),（1）地層年代符號(hào) （2）巖石符號(hào) （3）地質(zhì)構(gòu)造符號(hào),地質(zhì)圖符號(hào)是被用來表示地層的巖性、地質(zhì)年代和地質(zhì)構(gòu)造等情況所規(guī)定的特定的符號(hào)。,地質(zhì)圖符號(hào),61,常見各種地質(zhì)構(gòu)造的表示方法,30,30,30,62,3.5.3地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造在地質(zhì)圖上的反映,3.5.1不同產(chǎn)狀巖層在地質(zhì)圖上的特征,（1）水平巖層:與地形等高線平行或者重合。在地勢(shì)高處出露新巖層，在地勢(shì)低處出露老巖層。 （2）直立巖層:與地面交線位于同一水平面上，在水平面上的投影時(shí)一條直線。 （3）傾斜巖層:主要呈許多“V”字形。,63,（1）褶皺 圖例符號(hào)識(shí)別褶皺； 新老巖層的對(duì)稱分布情況確定褶皺。

16、1）水平褶皺 地勢(shì)平坦條件下，兩翼地層在地質(zhì)圖上呈條帶出露，核部地層只有一條單獨(dú)出露地層。 向斜：核部新，翼部較老；背斜則相反。 2）傾覆褶皺 在地勢(shì)較平坦條件下，兩翼地層在地質(zhì)圖上以拋物線形并對(duì)稱出露，判斷向、背斜同樣更具對(duì)稱情況判斷。,3.5.3.2地質(zhì)構(gòu)造在地質(zhì)圖上的特征,64,褶皺在地質(zhì)圖上的表現(xiàn)：,水平褶曲,傾伏褶曲,65,1）整合接觸 各時(shí)代地層連續(xù)無缺，巖層產(chǎn)狀一致，地層界限彼此平行呈帶狀分布。 2）平行不整合 上下巖層產(chǎn)狀一致，地層界限彼此平行，但有地層缺失。 3）角度不整合 上下兩套地層的地質(zhì)年代不連續(xù)，地層缺失，上下巖層產(chǎn)狀呈角度斜交。,（3）地層接觸關(guān)系,66,地層接觸關(guān)

17、系在地質(zhì)圖上的表現(xiàn):,E與Q 平行不整合；T與E 角度不整合,67,（2）斷層 根據(jù)圖例符號(hào)識(shí)別 根據(jù)巖層分布重復(fù)、缺失、中斷、寬窄變化或錯(cuò)動(dòng)等現(xiàn)象識(shí)別。 若斷層線兩側(cè)出現(xiàn)同一巖層的不對(duì)稱重復(fù)或缺失，則出露老巖層的一側(cè)為上升盤，出露新巖層一側(cè)為下降盤。 當(dāng)斷層與褶皺軸線垂直時(shí)，在背斜，上升盤核部巖層出露范圍變寬，下降盤核部巖層出露范圍變窄。向斜情況于此則相反。對(duì)于平移斷層，斷層線兩側(cè)僅表現(xiàn)褶皺軸線及巖層錯(cuò)開。,68,斷層構(gòu)造在地質(zhì)圖上的表現(xiàn)：,（b）,69,3.5.4閱讀地質(zhì)圖,3.5.4.1閱讀步驟及注意事項(xiàng),（1）看圖名和比例尺，了解圖的位置及精度。 （2）看圖例，注意地層間地質(zhì)年代是否連

18、續(xù)，是否存在地層缺失。 （3）正式讀圖時(shí)，先分析地形，通過地形等高線或河流水系的分布特點(diǎn)，了解地區(qū)山川形勢(shì)和地形起伏情況。 （4）閱讀巖層分布、新老關(guān)系、產(chǎn)狀及其與地形的關(guān)系，分析地質(zhì)構(gòu)造情況。 （5）若該地區(qū)有巖漿巖出露，應(yīng)弄清巖漿活動(dòng)的時(shí)代，侵入或噴發(fā)的順序，確定巖漿巖體的產(chǎn)狀。 （6）歸納分析圖區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展史。 閱讀地質(zhì)圖，要綜合地層柱狀圖和地質(zhì)剖面圖，以幫助分析地區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的特征。,70,3.5.4.2地質(zhì)圖的閱讀實(shí)例,71,依照本例可從以下方面閱讀,（1）比例尺 （2）地形地貌 （3）地層巖性 （4）地質(zhì)構(gòu)造 （5）構(gòu)造發(fā)展簡史,1）巖層產(chǎn)狀 2）褶皺 3）斷層 4）地層接觸關(guān)系

19、,東北部背斜 中部向斜 南部背斜,整合接觸 平等不整合 角度不整合,72,根據(jù)平面圖示，判別褶皺及斷層的性質(zhì),C,C,P,P,P,P,P,P,C,C,C,C,活動(dòng)與練習(xí),73,根據(jù)下列剖面圖，判斷各圖中斷層F3F4的性質(zhì)。,74,重慶市地質(zhì)構(gòu)造綱要圖,75,重慶市地質(zhì)構(gòu)造綱要圖,76,77,3.6.1巖體與圍巖的基本概念,巖體是指在地質(zhì)時(shí)代相同或不同的巖石和經(jīng)成巖作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及風(fēng)化、地下水等次生作用而產(chǎn)生于巖石中的不連續(xù)面組合而成的整體。 由于工程活動(dòng)，巖體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)發(fā)生變化，造成開挖空間周圍的應(yīng)力重新分布，開挖空間周圍應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變的那部分巖體，工程上稱之為圍巖。,3.6 巖體

20、力學(xué)性質(zhì)及圍巖分類,78,3.6.2巖體結(jié)構(gòu)特征,結(jié)構(gòu)面:巖體中各種具有一定方向，延展較大，厚度較小的二維地質(zhì)界面。 結(jié)構(gòu)體:體內(nèi)不同產(chǎn)狀的各種結(jié)構(gòu)面將巖石切割成的單元塊體。,巖體結(jié)構(gòu),79,結(jié)構(gòu)面,原生結(jié)構(gòu)面 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面 次生結(jié)構(gòu)面,沉積結(jié)構(gòu)面 巖漿結(jié)構(gòu)面 變質(zhì)結(jié)構(gòu)面,斷層、裂隙、劈理及 其它小型構(gòu)造動(dòng)力結(jié)構(gòu)面,風(fēng)化裂隙、卸荷裂隙、 次生夾泥層及泥化夾層,巖層面、層理面、沉積 間斷面、原生軟弱夾層,變余結(jié)構(gòu)面和變成結(jié)構(gòu)面,原生節(jié)理、流紋面、 凝灰?guī)r夾層,3.6.2.1結(jié)構(gòu)面,80,結(jié)構(gòu)面的規(guī)模 結(jié)構(gòu)面的形態(tài) 物質(zhì)組成 延展性 密集程度 張開度 充填膠結(jié)特征,(2)結(jié)構(gòu)面的特征,81,（3）軟

21、弱結(jié)構(gòu)面,可以把巖體中強(qiáng)度比圍巖（巖塊）顯著降低的結(jié)構(gòu)面統(tǒng)稱為軟弱結(jié)構(gòu)面，如普遍存在于沉積巖層中的層間滑動(dòng)面。 軟弱結(jié)構(gòu)面（夾層）因?yàn)閺?qiáng)度低，對(duì)巖體工程穩(wěn)定性起控制作用，在工程實(shí)際中很容易破壞而引起工程事故，如斜坡破壞形成滑坡、崩塌，地下洞室圍巖斷裂破壞，巖石地基與路基失穩(wěn)等。,82,3.6.2.2結(jié)構(gòu)體,結(jié)構(gòu)體的類型 (a)方柱（塊）體； (b)菱形柱體；(c）三棱柱體 ；(d)楔形體；(e)錐形體;(f)板狀體;(g)多角柱體;(h)菱形塊體,83,結(jié)構(gòu)體形狀與巖層產(chǎn)狀有一定關(guān)系，如：平緩產(chǎn)狀的層狀巖體中，一般由層面（或順層裂隙）與平面上的“X”型斷裂組合，常將巖體切割成方塊體和三角形柱體

22、等。,1-扭性斷裂； 2-層面；a-方塊體； b-三角形柱狀,平緩巖層中結(jié)構(gòu)體的形式,84,在陡立的巖層地區(qū)，由于層面（或順層錯(cuò)動(dòng)面）、斷層與剖面上的“X”型斷裂組合，往往形成塊體、錐形體和各種柱體。,陡立巖層中結(jié)構(gòu)體的形式,85,3.6.2.3巖體結(jié)構(gòu)的類型,（1）巖體的結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)類型 巖體結(jié)構(gòu)可以劃分為 4 個(gè)基本類型, 其中包括 8 個(gè)亞類，見下圖，其基本特征見下表。,86,巖體的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)類型 1-節(jié)理；2-層理；3-斷層；4-斷層破碎帶 (a)整體結(jié)構(gòu)；(b)塊狀結(jié)構(gòu)；(c)層狀結(jié)構(gòu)；(d)薄層狀結(jié)構(gòu)；(e)鑲嵌結(jié)構(gòu)； (f)層狀破壞結(jié)構(gòu)；(g)破裂結(jié)構(gòu)；(h)散粒結(jié)構(gòu),87

23、,88,89,（2）結(jié)構(gòu)巖體的工程地質(zhì)特性,1)整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì) 整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體因結(jié)構(gòu)面稀疏、延續(xù)性差、結(jié)構(gòu)體塊度大且常為硬質(zhì)巖石, 故整體強(qiáng)度高、變形特征接近于各向同性的均質(zhì)彈性體,變形模量、承載能力與抗滑能力均較高,抗風(fēng)化能力一般也較強(qiáng), 所以這類巖體具有良好的工程地質(zhì)性質(zhì), 往往是較理想的各類工程建筑地基、邊坡巖體及洞室圍巖。 2)層狀結(jié)構(gòu)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì) 層狀結(jié)構(gòu)巖體中結(jié)構(gòu)面以層面與不密集的節(jié)理為主, 結(jié)構(gòu)面多為閉合到微張開、一般風(fēng)化微弱、結(jié)合力不強(qiáng),結(jié)構(gòu)體塊度較大且保持著母巖巖塊性質(zhì), 故這類巖體總體變形模量和承載能力均較高。,90,3)碎裂結(jié)構(gòu)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)

24、碎裂結(jié)構(gòu)巖體中節(jié)理、裂隙發(fā)育、常有泥質(zhì)充填物質(zhì), 結(jié)合力不強(qiáng),其中層狀巖體常有平行層面的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育, 結(jié)構(gòu)體塊度不大,巖體完整性破壞較大。 4)散體結(jié)構(gòu)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì) 散體結(jié)構(gòu)巖體節(jié)理、裂隙很發(fā)育,巖體十分破碎, 巖石手捏即碎, 屬于碎石土類, 可按碎石土類研究。,91,3.6.3巖體的力學(xué)性質(zhì),巖石力學(xué)性質(zhì) 結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì) 巖體的賦存環(huán)境因素(地下水和地應(yīng)力),3.6.3.1 影響巖體力學(xué)性質(zhì)的基本因素,92,（1）地應(yīng)力對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響,1）地應(yīng)力影響巖體的承載能力，地應(yīng)力對(duì)巖體形成的圍壓越大，其承載能力越大。 2）地應(yīng)力影響巖體的變形和破壞機(jī)制，許多低圍壓下呈脆性破壞的巖石在

25、高圍壓下呈剪塑性變形，使巖體的本構(gòu)關(guān)系也不同。 3）地應(yīng)力影響巖體中的應(yīng)力傳播的法則,地應(yīng)力可以使不連續(xù)變形的巖體轉(zhuǎn)化為連續(xù)變形的巖體。,93,（2）地下水對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響,1）地下水對(duì)巖體的物理作用主要是軟化、分割、潤滑、泥化、崩解、凍融和熱融等。 2）地下水對(duì)巖體的化學(xué)作用主要是指地下水與巖體之間的離子交換、溶解作用(巖溶) 、水化作用(膨脹巖的膨脹) 、水解作用、溶蝕作用、氧化還原作用等。 3）地下水對(duì)巖體的力學(xué)作用主要通過孔隙靜水壓力和孔隙動(dòng)水壓力作用對(duì)巖體的力學(xué)性質(zhì)施加影響。,94,3.6.3.2巖體的變形特性,（1）巖體的變形特特征 實(shí)測(cè)的巖體應(yīng)力應(yīng)變曲線，是這兩種變形迭加的結(jié)

26、果。,巖體的變形組成,95,（2）影響巖體變形的因素,影響巖體變形的因素主要包括組成巖體的巖性、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征及荷載條件，試件尺寸、試驗(yàn)方法和溫度等。,結(jié)構(gòu)面特征方面：,結(jié)構(gòu)面方位 結(jié)構(gòu)面密度 結(jié)構(gòu)面的張開度及充填特征,96,3.6.3.3巖體的強(qiáng)度特性,巖體強(qiáng)度是指巖體抵抗外力破壞的能力。 包括：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。 （1）巖體的剪切強(qiáng)度 剪切強(qiáng)度：巖體內(nèi)任一方向剪切面，在法向應(yīng)力作用下所能抵抗的最大剪應(yīng)力。,巖體的強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和巖石的強(qiáng)度。 1）巖體的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線介于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度包絡(luò)線和巖石強(qiáng)度包絡(luò)線之間，如下圖。 2）巖體的剪切強(qiáng)度特征 巖體的剪切強(qiáng)度主要受結(jié)構(gòu)面、應(yīng)

27、力狀態(tài)、巖塊性質(zhì)、風(fēng)化程度及其含水狀態(tài)等因素的影響。,97,巖石、結(jié)構(gòu)面與巖體的抗剪強(qiáng)度 I巖石； II巖體； III節(jié)理,（2）巖體的抗壓強(qiáng)度 巖體的壓縮強(qiáng)度分為單軸抗壓強(qiáng)度和三軸壓縮強(qiáng)度。,98,3.6.3.4巖體的流變特性,流變性質(zhì)就是指材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與時(shí)間因素有關(guān)的性質(zhì)，材料變形過程中具有時(shí)間效應(yīng)的現(xiàn)象稱為流變現(xiàn)象。,巖體的流變,蠕變：當(dāng)應(yīng)力不變時(shí)，變形隨時(shí)間增加而增長的現(xiàn)象 松弛：當(dāng)應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象 彈性后效,99,3.6.3.5巖體的水力學(xué)性質(zhì),巖體的水力學(xué)性質(zhì)指巖體與水共同作用所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)。 水在巖體中的作用歸納起來表現(xiàn)在兩種效應(yīng)：一是水對(duì)巖石的

28、物理化學(xué)作用，表現(xiàn)為綜合軟化效應(yīng)，可以用軟化系數(shù)來衡量；二是水與巖體相互耦合作用下的力學(xué)效應(yīng)，包括空隙水壓力與滲流動(dòng)水壓力等力學(xué)效應(yīng)。,100,3.6.4巖體的工程分類,3.6.4.1巖體工程分級(jí)與分類的目的 分類與分級(jí)的目的是對(duì)各類巖體的承載力及穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)建筑物的設(shè)計(jì)、施工及基礎(chǔ)處理。根據(jù)用途不同，巖體的工程分級(jí)有通用的分級(jí)與專用的分級(jí)兩類。,101,3.6.4.2巖體工程分級(jí)與分類,（1）簡易分類 在現(xiàn)場憑經(jīng)驗(yàn)和觀察就可以確定的，大致可以分為三類。,102,（2）巖石質(zhì)量指針（RQD）分類 巖石質(zhì)量指針RQD（Rock Quality Designation）是指鉆探時(shí)巖芯的復(fù)原率，或稱巖芯采取率，RQD定義為單位長度的鉆孔中10cm以上的巖芯占有的比例。,103,（3）巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類,式中 節(jié)理組數(shù)； 節(jié)理的粗糙度系數(shù)、蝕變影響系數(shù)及節(jié)理水折減系數(shù)； SRF應(yīng)力折減系數(shù)；,104,表示巖體的完整性， 表示結(jié)構(gòu)面的形態(tài)、充填物特征及其次生變化程度， 表示水與其它應(yīng)力存在時(shí)對(duì)巖體質(zhì)量的影響。,105,（4）我國通用規(guī)范分級(jí)分類 1）工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 按照我國工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB50218-