岩体结构的基本类型

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1、目录一、结构体的类型和岩体结构特征 21. 结构体的类型 22. 岩体结构特征 23、组成 34、结构面 35、结构体 46、类型 47、力学效应 4二、岩层产状的记录方法 5一、结构体的类型和岩体结构特征1.结构体的类型由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、 楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等 形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面（或顺 层裂隙）与平面上的“X”型断裂组合

2、，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区， 由于层面（或顺层错动面）、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。 结构体的大小，可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数（裂隙数/ m3）,表达式为：式中的Si为岩体内第i组结构面的间距；为该组结构面的裂隙数（裂隙数/ m）o 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类（表16-4-2）。结构体块度（大小）分类表16-4-2块度描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体体积裂隙数 Jv（裂隙数/m3302.岩体结构特征岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体

3、块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、 结构面特征和结构体特征等列于表 16-4-3中。（三）岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质（或结构 体本身的性质）。不同结构类型岩体的工程地质性质：1.整体块状结构岩体的工程地质性质 整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度 大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能 力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型 表 16-4-3结构类型地质背景结构面特征结构体特征类亚类形

4、态强度(MPa)整 体 块 状整体结构岩性单一，构造变形 轻微的巨厚层岩层及 火成岩体，节理稀少结构面少，13组，延展性 差，多呈闭合状，一般无充填物，tan 2巨型块体60结 构块状结构岩性单一，构造变形 轻微中等的厚层岩 体及火成岩体，节理 一般发育，较稀疏结构面23组，延展性差， 多闭合状，一般无充填物，层面 有一定结合力，tan =大型的方块 体、菱块体、 柱体一般 60层状层状结构构造变形轻微一中等 的中厚层状岩体（单 层厚30cm），节理中 等发 育，不密集结构面23组,延展性较好, 以层面、层理、节理为主，有 时有层间错动面和 软弱夹层，层面结合力不强， tan 二大中型层 块体

5、、柱体、 菱柱体30结 构薄层（板）状 结构构造变形中等强烈 的薄层状岩体（单层 厚30cm）,节理中等 发育，不密集结构面23组,延展性较好, 以层面、节理、层理为主，不 时有层间错动面和软弱夹层， 结构面一般含泥膜，结合力差,tan大一中型的 板状体、板 楔体一般1030碎 裂 结 构镶嵌结构脆硬岩体形成的压碎 岩，节理发育，较密 集结构面23组，以节理为 主，组数多，较密集，延展性 较差，闭合状，无一少量充填 物，结构面结合力不强，tan形态大小不 一，棱角显 著，以中小型块体为主60层状破裂 结构3、组成岩体内岩块的组合排列形式。岩体结构是由结构面和结构体 2个基本单 元组成。4、结构

6、面岩体内存在的不同成因、不同特性的各种地质界面的统称。如层面、节岩体结构理、断层、裂隙等。结构面不是几何学上的面，而往往是具有一定张开 度的裂缝，或被一定物质充填，具有一定厚度的层或带。按成因，结构面 可分为：沉积或成岩过程中产生的层面、夹层、冷凝节理等原生结构面； 构造作用下形成的断层、节理等构造结构面；变质作用下所产生的片理、 片麻理等变质结构面；还有在外营力作用下形成的风化裂隙、卸荷裂隙 等次生结构面。按规模（主要是长度），可将结构面分为 5级：（几十 至上百公里，十几公里，几公里，几米至几十米和厘米级）。它们分级或 共同控制着区域、地区、山体、岩体的稳定性和岩块的力学特性。按性 质，结

7、构面可分为硬性（刚性）结构面和软弱结构面。硬性结构面的摩 擦系数较大，多数没有充填物。软弱结构面的摩擦系数相对较小，延伸 较长，且普遍充填粘土、泥、岩石碎块等物质。按物质组成和微结构形 态，软弱结构面分为原生软弱夹层、断层和层间错动破碎带、软弱泥化 带（或夹层）等3种类型。某些充填泥质或粘土薄膜的大节理，也可构 成软弱结构面。软弱结构面是岩体中最容易产生变形和破坏的部位。它 常常成为危险的切割面、滑移面或构成有害的压缩变形带，导致岩体产 生不允许的变形或失稳。因此，当工程岩体中存在软弱结构面时，除了 要研究它们的几何形态、结合状况、空间分布和填充物质等方面外，还 要特别注意对其物质组成、厚度、

8、微观结构、在地下水作用下工程地质 性质（潜蚀、软化）的变化趋势、受力条件和所处的工程部位，以及它 们的力学性质指标等，进行专门的试验研究，并对其对岩体稳定性的影 响作出定量的分析评价，提出工程处理措施。5、结构体岩体受结构面切割而成的块体或岩块。随着结构面的分级，相应地结构 体也可分级。视研究问题的不同，所选取的结构体等级是不一的。几级结构 体综合叠加影响居多。由于不同级别、不同性质、不同产状以及不同发育程 度的结构面的组合，结构体几何形态、单体大小可迥然不同。岩性的变化， 也均关系着岩体的完整性、坚强性，从而决定着岩体的所属介质类型。6、类型按结构面和结构体组合形式，尤其是结构面性状，可将岩

9、体划分如下结 构类型：整体块状结构，包括整体（断续）结构、块状结构和菱块状结构;层状结构，包括层状结构和薄层（板状）结构；碎裂结构，包括镶嵌结构、 层状碎裂结构和碎裂结构；散体结构，包括块夹泥结构和泥夹块结构等。7、力学效应岩体结构构效应，结构类型不同，力学效应不一。若岩体内存在着软弱结构面，则岩 体结构力学效应主要受它控制，而且取决于它的充填度（即充填物在结构面内 填充程度）、充填物成分与结构、充填物厚度以及结构面的起伏度（即结构面 的起伏程度，常用起伏差即起伏最大值表示）。其中又以充填物厚度、充填 度和起伏度最为重要。厚度大小与物质成分有关，一般颗粒越粗厚度越大；反 之，颗粒越细，厚度越小

10、。设充填物厚度为h,结构面起伏差为H,定义为充填度。 起伏的结构面内充填物的充填度越大，结构面抗剪强度越低。当充填度大于 200%左右时，结构面强度便稳定于一定的水平上；即与软弱充填物质的强度 相当，这种关系称之为充填度的力学效应。结构面起伏度用起伏差及起伏角表示。起伏差的力学效应常与充填度相 联系。起伏角a为迎着受力方向结构面的仰角，又称为爬坡角。结构面具 有爬坡角为a的起伏时，其抗剪强度中的摩擦角 a将增加a，即a=j+aj为平直结构面的基本摩擦角。多组四级结构面（如节理）发育的岩体结构类型的力学效应主要取决于 结构面密度（单位尺寸上的结构面数）、结构面产状（结构面出露的空间方 位）及结构

11、面组数3个方面。岩体强度（变形参数也同样）随着岩体内含的 结构面组数和结构体数增多而降低。结构面对岩体破坏影响有一定的范围。 当结构面倾角大于或小于a min时，结构面对岩体破坏便没有影响。当结构 面倾角介于和amin之间时，岩体强度则随着结构面倾角而变化，在 a=30时，出现强度最低值。在多组结构面发育的岩体，结构面对岩体力 学作用和力学性质的影响，是各组结构面力学效应的叠加。显然，结构面组 数越多，岩体力学性质越均匀化。整体结构岩体的力学效应规律基本上与节理化岩体相近。以单轴抗压强 度为例，节理化岩体仅相当于岩块抗压强度的 1/3至1/10，而整体结构岩体 的单轴抗压强度可相当于岩块的 1

12、/2至1/3。岩层产状的记录方法如用方位角罗盘测量，测得某地层走向是 330、倾向为 240、倾角为 50， 记做330/SWZ50。，或记做240Z50 （即只记倾向与倾角即可）。如果用 方位角罗盘测量但要用象限角记录时，则需把方位角换算成象限角，再作记录。 如上述地层产状其走向应为Y =360330=30，倾向3=240-180=60 。其产状记作N30W/SWZ50 ,或直接记作S60WZ5 0则可。在或 上标注产状要素时，需用符号和倾角表示。首先找出实测点在图上的位置，在该 点按所测岩层走向的方位画一小段直线（4mm ）表示走向，再按岩层倾向方位， 在该线段中点作短（2mm）表示倾向，然后，将倾角数值标注在该符号的右下方。