第四章岩体的工程地质性质及岩体工程分类§ 1岩体的基本概念及研究意义岩体: （rock mass）通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石， 它处于一定的应力状态、被各种结构面所分割岩体是岩石结构体与结构 面的组合岩体的结构特征：岩体中岩石结构体与所包含的不同类型的结构面在 空间的分布和组合状况的特征结构面：系指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或 具一定厚度）的地质界面（或带），例如岩层层面、软弱夹层、各种成因的 断裂、裂隙等由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称为不连续面 （discontinuities）结构面在空间的分布和组合可将岩体切割成不同形状 的结构体（如下图）岩体的结构特征是在漫长的地质历史发展过程中形成的它以特定的建 造(如沉积岩建造，火成岩建造和变质岩建造)为其物质基础建造确定了 岩体的原生结构特征，而岩体所经历的不同时期、不同程度的构造作用改 造以及浅、表生作用(epigene—action，如卸荷，风化，地下水作用等， 主要出现在地壳浅部或表部岩体中)改造，使岩体结构趋于复杂化岩体的 结构正是建造与改造两者综合作用的产物岩体”这一术语在工程地质学中广泛出现、并成为一个重要的 研究课题，也不过只有二、三十年的历史，但它标志着这门学科的一个极 为重要的发展阶段。
在这以前，人们习惯用岩石材料的力学性质来评价岩 体稳定性，对岩体中的软弱面在岩体稳定性中的重大意义认识不足近百 年来世界大坝失事的统计资料表明，在重力坝失事原因中，因软弱面引起 坝基失稳而酿成的事故竞占45%以上本世纪50年代末和60年代初，世 界上又发生两起重大岩体失稳事件， 其一是法国的60m高的马尔帕塞 (Malpasset)薄拱坝，因左坝头沿片麻岩中的绢云母页岩发生滑动，导致坝 体破裂而于1959年(蓄水后5年)失事，这是世界拱坝建筑史上第一次巨大 破坏事件，另一起发生在意大科的瓦伊昂(Vajont)水库，这个当时世界上 最高(267m)的薄拱坝建成蓄水后，于1963年大坝附近约2亿多m3岩体迅速 下滑，填满水库，造成严重事故，全部工程报废这两起重大事件在工程 地质和岩石力学界引起极大震动，此后对岩体结构特征、岩体的力学属性， 岩体的变形破坏机制与过程的研究愈来愈受到各界的重视岩体的结构特征的研究意义：⑴岩体中的结构面是岩体中力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力 学性能的不连续性、不均一性和各向异性因而，岩体的结构特征在很大 程度上确定了岩体的介质特征和力学属性只有掌握岩体的结构特征，才 有可能阐明岩体在不同荷载条件下内部的应力分布和分异状况，(2)岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特 征起着重要的控制作用。
岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定性 的控制面，如图1—1所示，各结构面分别为确定坝眉岩体抗滑稳定性的分 割面和滑移控制面3) 靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的 改造进程这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活跃的部 位，也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道尤其是那 些所处地貌部位和水文地质部位均有利于外营力沿之积极活动的结构面 (或带)，是岩体中外营力作用的活跃带，它将成为岩体中强度变化最剧烈 的部位，在岩体演变进程中，往往发展为重要的控制面总之，对岩体的结构特征的研究，是分析评价岩体稳定性的重要依据从工程地质分析的实际需要出发，最为关键的是各类结构面的分布规律、 发育密度、表面特征，连续特征以及它们的空间组合形式等§ 2岩体的结构特征、岩体结构面类型及特征成因类型地质类型主 要 特 征工程地质评价产状分布性 质原生结构面沉积结构面沉积过程中形成 的层理、层面、 软弱夹层、不整 合面、假整合面、 局部侵蚀冲刷面 等；成岩和后生 过程中形成的成 岩裂隙面和古风 化面等一般与岩层产 状近于一致， 成岩裂隙产状 零乱不规则海相及湖相岩 层中此类结构面 分布稳定，陆相 的河流相岩层中 及海陆交互相 （三角洲）岩层中 分布特征较为复 杂，呈交错状， 透镜状层面，软弱夹层等 结构面较为平整，不 整合面及局部侵蚀 冲刷面，古风化面由 碎屑，泥质物质构 成，且不平整国内外较大的坝 基滑动及滑坡很多 由此类结构面所造 成，如圣佛兰西斯 （st.Francis）提格 拉（Tigra）坝的破 坏，瓦依昂水库的 巨型滑坡火成结构面侵入体与围岩 的接触面岩脉， 岩墙接触面侵 入岩的流线流面 原生冷凝节理 火山喷发间断界 面岩脉受构造 结构面控制， 而原生节理受 岩体接触面控 制接触面延伸较 远，比较稳定， 而原生节理往往 短小密集接触可具熔合及 破裂两种不同的特 征，原生节理面一般 为，辰裂面，较粗糙 不平与构造断裂配 合，也可形成岩体 的滑移，如弗莱拱 坝坝肩安山岩的局 部滑移，大渡河玄 武岩中的太平垭大 滑坡变质结构面区域变质的片 理，片麻理，板 劈理，片岩软弱 夹层等产状与岩层或构造线方向一致片理，片麻理 分布极密，板劈 理较前者长大， 片岩软弱夹层延 伸较远，具固定 层次结构面往往是板状 光滑的，片理在岩体 深部往往闭合成隐 闭结构面，片岩软弱 夹层含片状矿物，如 云母，绿泥石，石墨 及滑石等，呈鳞片状片岩，千枚岩等 边坡常见坍方，片 岩夹层可成为重要 的滑移控制面构造结构面节理（X型节 理，张节理），断 层（张性断层或 正断层，压性断 层或逆断层，扭 性断层或平移断 层）层间错动 面，羽状裂隙， 破劈理产状与构造 线呈一定关 系，层间错动 面与岩层面一 致张性断裂较短 小，扭性断裂延 伸较远，压性断 裂规模巨大，但 有时被正断裂切 割成不连续状张性断裂不平整， 常具次生充填，扭性 断裂较平直，具羽状 裂隙，压性断裂具多 种构造岩，成带状分 布，往往含断层泥， 糜棱岩对石体稳定影响 很大，岩体破坏过 程中，大都有构造 结构面的配合；常 造成边坡及地下工 程的塌方，冒顶浅表生结构面浅部结构面卸荷断裂及重 力扩展变形破裂 面受古剥蚀面及区域性断裂活动控制由古剥蚀面和 侧向临空面空间 位置所确定中，缓倾张扭断 裂，层间错动面，滑 动面对岩体后期变形破 坏和地面地质灾害 起重要控制作用， 如大渡河铜街子坝 区地质结构，西安 地裂缝等表部结构面卸荷裂隙风化裂隙风化夹层泥化夹层次生夹泥受地形及原有结构面控制分布上往往呈不 连续状或透镜体 状，延续性差， 且主要在地表卸 荷风化带内发育一般为泥质物充填在天然及人工边坡 上造成危害，对坝 基、坝肩及浅埋隧 洞等工程亦有重要 影响•概念解释1. 层理与层面的概念层理：是沉积岩的原生构造，指沉积岩的成层性。
它是由岩石不同部分的颜色、矿物成分、碎 屑（或沉积物颗粒）的特征及结构等所表现出来的差异而引起，是因不同时期沉积作用 的性质变化而形成的层理中各层纹相互平行者称水平层理，它是在较为安静的介质中 沉积的层纹相互交错者称为交错层理，它表明沉积时介质处于较强烈的运动状态层面：分隔不同性质沉积层的界面层面上往往分布着粘土矿物薄层或白云母细片，因而岩石 易于沿层面劈开层面的形成标志着沉积作用有短暂的停顿或间断2. 不整合及假整合地层的接触关系：地壳运动自地壳形成以来从未停歇由于同一地区在不同地质时期地壳运动 的性质不同以及所形成的地质构造不同，就会造成新老地层（或岩石）之间具有不同的相互关 系，即接触关系地层的接触关系有五种：整合接触、假整合接触、不整全接触、侵入接触、 侵入体的沉积接触假整合接触：老地层产状一致，其岩石性质与古生物演化突变，沉积作用上有间断，接触处有 剥蚀面，剥蚀面与上、下地层平行剥蚀面是岩石遭受风化剥蚀的表面，常起伏不平，在其凹 入部位常堆积有砾岩，砾石来源于下伏岩石，称底砾岩不整合接触：新老地层产状不一致，其岩石性质与古生物演化突变，沉积作用上有间断，新老 地层间有广泛的剥蚀面，剥蚀面上常堆积有底砾岩，剥蚀面与上覆地层平行，但披盖在不同的 下伏地层之上。
不整合接触表示在老地层形成以后发生过强烈的地壳运动，老地层褶皱隆起并 遭受剥蚀，形成剥蚀面然后地壳下降并在剥蚀面上接受沉积，形成新地层3. 软弱夹层：指岩体中那些性质软弱，有一定厚度的软弱结构面或软弱带与周围岩体相比，软 弱夹层具有高压缩性和低强度的特征其中最常见、且危害较大的是泥化夹层教材P74）4. 沉积间断面5. 侵入体与围岩接触6. 片理：变质岩中，岩石中片状或长条状矿物呈连续平行、定向排列，形成平行、密集而不平坦 的破裂面一一片理面，沿该面岩石易于劈开7. 节理（X节理、张节理）：断裂是岩石的破裂，是岩石岩石连续性的破坏，当作用力超过岩石的 强度时，岩石就要发生断裂断裂包括断层及节理两类岩石破裂并且沿破裂面两侧的岩块有 明显滑动者称为断层，无明显滑动者称为节理节理除了因构造运动产生的节理外，还常见到 因风化作用或其它外力作用产生的节理，以及因岩浆或溶岩冷凝收缩产生的节理大规模的节 理可达数百米长，节理裂开的面称为节理面8. 层间错动9. 羽状裂隙10. 卸荷裂隙二、结构面特征及其对岩体力学性质的影响1 .结构面的产状：结构面的产状与最大主应力作用线方向之间的关系控制着岩体的破坏 机理，进而控制着岩体的强度。
P71 图 6-12.结构面的连续性•连续性反映结构面的贯通程度，可用线连续性系数表示 &•线连续性系数：K =1 乙a +乙bP71 图 6-23 .结构面的密度•密度反映结构面发育的密集程度，可用间距、线密度表示线密度(Kd):结构面法线方向上单位测线长度交切结构面的条数(条m)； 间距(d)：同一组结构面法线方向上两相邻结构面之间的平均距离4.结构面的形态•结构面的起伏形态：P72图6-3,图6-4“爬坡效应”：结构面的起伏度通过改变岩体的运动方向来增加结构面的剪 切强度•结构面粗糙系数(JRC),可以增加结构面的摩擦角，进而提高岩体强度5结构面的张开度6. 结构面充填胶结特征7. 结构面的分级及其特征结构面分级及其特征级序分级依据力学效应力学属性地质构造特征I级结构面延展长，几公里至几 十公里以上，贯通岩体，破 碎带宽度达数至数十米1. 形成岩体力学作用边界2. 岩体变形和破坏的控制 条件3. 构成独立的力学介质单 元1. 属于软弱结 构面2. 构成独立的 力学模型一 软弱夹层较大的断层II级延展规模与研究的岩体相 若，破碎带宽度比较窄，几 厘米至数米1. 形成块裂岩体边界2. 控制岩体变形和破坏方式3. 构成次级地应力场边界属于软弱结构面小断层层间错动面III级延展长度短，从十几米至几 十米，无破碎带，面内不夹 泥，有的具有泥膜1. 参与块裂石体切割2. 构成次级地应力场边界少数属于软弱结 构面不夹泥大节理或小断层开裂的层面W级延展短、未错动、小夹泥， 有的呈弱结合状态1. 是岩体力学性质、结构效 应的基础2. 有的为次级地应力场边 界节理劈理层面次生裂隙V级结构面小，且连续性差1. 岩体内形成应力集中2. 岩体力学性质、结构效应的基础不连续的小节理隐节理层面片理面三、岩体结构的基本类型岩体结构类型岩体地质类型主要结构 体形状结构面发育情况石土工程特征可能发。