岩体的结构特征.doc

1. 岩体的结构特征结构面不连续面，切割岩体的各种地质界面岩体结构体结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体岩体结构特征：结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征一、结构面的成因类型（一）原生结构面成岩过程中形成的1. 沉积结构面eg：层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面2. 火成结构面岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面eg：流层、冷凝节理、接触面 冷凝节理张性节理：岩体稳定、渗漏形成破碎带或围岩蚀余带的软弱结构面接触面熔合好强度高3. 变质结构面变余结构面：层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物变成的重结晶结构面：片理、片麻理发育，因此岩性软弱，易水化软弱夹层（二）次生结构面后期地质作用形成1. 内动力形成的结构面构造结构面eg：节理、劈理、断层面2. 外动力形成的结构面作用：风化作用，卸荷作用（滑坡面）、人为（爆破）风化裂隙：风化夹层卸荷裂隙：岩体剥蚀，人工开挖应力状态改变，应力释放形成爆破裂隙：二、结构面特征和野外试验标准化委员会于1978年提出岩体不连续面定量描述的建议方法规定：从方位张开度等方面研究间距充填度连续性渗流粗糙度节理组数侧壁强度块体大小结构面规模分级小的裂隙某范围的节理劈理构造某建筑物地基内的小型断层、大节理卸荷裂隙区域内的大断裂贯穿整个工程区的次一级断裂三、软弱夹层1.软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。 2.分类：软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层 包括：岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹 岩屑型及泥型（GB50287-99,附录D)等。 3.泥化夹层：结构松散，密度小，含水量大，强度低，变形量大 泥化夹层的形成条件：物质基础、构造作用、地下水的作用。 物质基础：粘土岩类夹层粘粒含量越高，蒙脱石组粘土矿多有利构造作用地下水作用：结合水膜粒间连接力减小岩石处于塑态 四、结构体类型：柱状、板状、锥状等五、岩体结构类型：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构2. 岩体的主要力学特征 岩体与岩块力学性质差异大一、岩体的变形特征 1. 岩体变形结构面变形结构体变形 2. 岩体变形过程调整表现形式：岩体的应力应变曲线分析：微裂隙闭合阶段：OA凹状缓坡：节理压密闭合岩石变压应力较低，岩石中微裂隙闭合，所以曲线先缓后陡，斜率度大，应变速度减小直线变形阶段：岩石变形表现为微裂隙完全闭合，孔隙被压缩，岩石中颗粒都受挤压，发生弹性变形，应变、应力呈线性关系增长AB结构面压密后弹性变形破损阶段：当压力达到弹性极限以后，岩石产生新的破裂面，原闭合裂隙增大，发生塑性变形BC岩体发生破裂、塑性变形破坏阶段CD岩体全面破坏C峰值强度，应力极限3. 据变形特征、岩石力学性质分类（1）弹性岩石：岩石在外力作用下有明显弹性变形量 （2）弹塑性岩石：弹性变形量塑性变形 （3）塑性熔变性岩石 4. 表征岩体变形的参数（1）变形模量（E0）最大应力（）与应变（）的比值E0= E0越大，岩体越好（2）弹性模量（Ee）： Ee= 二、岩体的流变特征 1. 流变性：蠕变、松弛 工程建筑中，应力较低时岩体就产生蠕变，并不须荷载很高蠕变：在应力一定的条件下，变形随时间的持续而逐渐增长的现象松弛：变形保持一定时，应力随时间增长而逐渐减小 流变岩体：软弱岩石、软弱夹层、碎裂及松散岩体 2. 蠕变（1）分类稳定蠕变：较小恒定荷载作用下，变形随t增加，变形V减小稳定非稳定蠕变: 当恒定荷载超过某一极限值变形随t增高,最终导致破坏3.岩体的天然应力状态一、地应力 1. 概念：地壳岩体在天然状态下所具有的内应力，分布于岩体的每个质点上 2. 岩体自重应力主类型天然地应力构造应力变异应力岩体中存在+应力、流体应力感生地应力：工程活动对岩体施加的应力三、天然应力分布规律 1. 岩体中存在三向不等的空间应力场z垂直应力，一般最小x、y水平应力，并不水平，倾角10025 0 2. 利用天然应力比值系数K分析（垂直应力与水平应力关系） K=0 x=y =0 少见0K1xz 或y1xz75% 3. 水平应力具有强烈方向性应力释放区河谷地区地应力场 应力集中区应力平稳区河谷由浅入深：应力释放区应力集中区应力平稳区应力20MPa急剧上升,达60MPa减少至平稳,20MPa河谷周遍山体中：边坡深部释放 集中 平稳20MPa升至35MPa25MPa四、地应力研究的工程意思 1. 总体：低应力区岩体松弛、漏水、风化带深高应力区开挖卸荷引起岩体变形破坏 2. 地应力的高低划分以岩石强度Rb/最大水平主应力的比值来确定法国:4低应力去中国: 4极高应力区47高应力区水平应力自重引起低应力 3. 高地应力对工程影响（1）基坑底部隆起、剥离破坏隆起轴线与最大水平主应力垂直（2）基坑边坡的剪切滑移 葛洲坝二江电站厂房地基开挖时，当地含多层软弱夹层，当开挖一层时，产生向临室面滑动，开挖到3二层时，卸荷引起沿三层产生位移，测得边坡位移方向与最大水平主应力方向一致（3）地下洞室产生大的收敛变形洞