工程地质学第七 岩体结构及其稳定性分析.docVIP

7 岩体结构及其稳定性 rock mass structure stability 一、概念 1、岩体(rock mass)：包含岩石(rock)和结构弱面 (weak structural plane)。 （1）特点： ①不连续——受构造切割、孔隙等影响； ②非均质——各类矿物、岩石组合； ③各向异性——构造、非均质造成。 （2）与岩石的区别： ①范围大； ②强度、稳定性低。 2、岩体稳定：指在一定时间内、一定条件（自然、人为）下岩体不产生破坏性剪切滑移、塑性变形和张裂破坏。 3、岩体稳定性分析：包括—— ⑴结构分析 ⑵力学分析 ⑶类比分析 一般需将三种分析方法进行相互补充、验证，作出综合评价。 二、岩体结构 ㈠概念 岩体结构是指岩体中①结构面(structural plane)和②结构体(structural block)的组合特征，即结构面的发育程度、组合形式；结构体的大小、几何形式和排列。 ①结构面——岩体中各种地质界面，如：层面、裂隙面、断层面、不整合面等。岩体多沿结构面发生破坏。 ②结构体——由结构面切割而成的单个块体。 ㈡结构面： 1、成因类型： ⑴沉积结构面——沉积、成岩过程中形成，包括层理、层面、软弱夹层(weak intercalated layer)和不整合面等。 其中软弱夹层对岩体稳定性影响比较大，容易造成滑坡等工程事故。软弱夹层的产状与岩层产状一致。其成因分为： ①在陆相沉积间断的不整合面处形成软弱夹层； ②在火山喷发间歇期形成的风化软弱夹层； ③原生夹层。 其中①、②两种软弱夹层通常含泥质物质，松散。形成良好的地下水通道，夹层的水稳定性差，易软化、泥化，强度和稳定性差。 ⑵火成（或岩浆）结构面——在岩浆活动中形成，包括： ①侵入接触面——与围岩胶结不良，有变质物质。 ②冷凝裂隙——张性裂隙面，粗糙。 ⑶变质结构面——变质作用形成。包括： 片理——沿片理面片状矿物富集，岩体强度↓ ②片岩软弱夹层——薄层云母片岩、绿泥石片岩等，片理发育、岩性软弱、矿物易风化。 对边坡、地下工程稳定造成影响。 ⑷构造结构面——构造作用形成，规模大，对岩体稳定性影响很大。 包括： 节理 断层 产状受构造应力场控制。 层间错动面——与岩层一致，破碎，含泥质。 ⑸次生结构面——岩体受卸荷、风化、地下水等次生作用形成。次生结构面易造成边坡岩体破坏。 次生结构面包括： 卸荷裂隙——岩体受河流切割、开挖等形成临空面，应力释放等作用引起，张裂。 风化裂隙——表层风化带，裂隙产状无规律，短小密集。 风化夹层——沿原结构面发育形成，延深比风化裂隙大，产状受原结构面控制。风化夹层多呈松散、破碎状，含泥质，水稳定性差。如断层风化、岩脉风化、夹层风化等。 泥化夹层——地下水作用，使原软弱夹层（粘土岩、泥灰岩、页岩等）泥化，产状与岩层一致。 次生夹泥层——地下水作用产生次生夹泥，沿原结构面（层面、裂隙、断层）形成，受原结构面控制，结构面强度低。 2、结构面的主要特征（应特别注意） ⑴结构面的发展历史： 构造、次生作用影响比较大。 如：软弱夹层受构造错动→层间破碎夹层，其性质↓；层间错动面上次生泥化→其性质↓↓ ⑵结构面的物质组成： 含有松散、粘土类矿物，其抗剪强度低，对岩体稳定性影响大。 ⑶结构面的延展性： 结构面延展长、规模大，则对其稳定性影响大。 ⑷结构面的张开程度、充填胶结情况： 张节理为次生充填物、地下水活动提供条件，其抗剪强度低，对斜坡、隧道围岩稳定性影响大。 粘土、滑腻性矿物（如滑石、云母、绿泥石等）充填物，其抗剪强度很低，但若胶结，则其抗剪强度有提高。 ⑸结构面的密集程度： 结构面的密集程度高，则其稳定性低。 ⑹结构面的平整、光滑程度： 结构面越平整、光滑，则其稳定性越低。 结构面的类型及其特征见表7－5。 （二）结构体 1、结构体形式： 由结构面切割产生的单元体的几何形状。常见有柱状、块状、板状、楔状、锥状等，见图7-5。其中柱状、块状结构体的稳定性比板状结构体的稳定性高；菱状结构体的稳定性比楔状结构体的稳定性高。 2、岩体结构类型(如图7-6所示) 岩体结构分为整体结构、块状结构、层状结构、碎裂结构及散体结构五种类型。其中工程性质比较差的有碎裂结构、层状碎裂结构及散体结构。散体结构最差。详见表7-7。 划分岩体结构的目的：定性评价岩体稳定性。 ▲各类岩体结构对土木工程稳定性的影响： 1、层状结构：岩体呈层状分布，类似轴对称各向异性体，岩体稳定性受岩层产状影响很大: (1)当岩层倾向与边坡倾向一致或相近时，容易产生滑坡失稳； (2)当岩层倾角较大是，边坡或开挖面易产生崩塌； （3）水平岩层的地基抵抗水平滑移能力降低； （4）隧道等开挖面的岩层弯张破坏、软弱岩层的塑性变形等对工程稳定影