工程地质学：第7章 岩体结构及其稳定性

2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所1第7章岩体结构及其稳定性一、概念1、岩体(rockmass)：包含岩石(rock)和结构弱面

(weakstructuralplane)。（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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所2岩体与岩石的区别（2）岩体与岩石的区别：①范围大；②强度、稳定性低。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所3岩体稳定及其分析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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所4二、岩体结构㈠概念岩体结构是指岩体中①结构面(structuralplane)和②结构体(structuralblock)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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所5㈡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(weakintercalatedlayer)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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所6软弱夹层分类按成因分为：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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所7⑵火成结构面⑵火成结构面——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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所8⑶变质结构面⑶变质结构面——变质作用形成。包括：①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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所9⑷构造结构面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：①节理②断层－－产状受构造应力场控制。③层间错动面——与岩层一致，破碎，含泥质。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所10⑸次生结构面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：①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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所11⑸次生结构面②风化裂隙——表层风化带，裂隙产状无规律，短小密集。③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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所12⑸次生结构面④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。⑤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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所132、结构面的主要特征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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所142、结构面的主要特征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）充填物抗剪强度很低，但若胶结时则其抗剪强度提高。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所152、结构面的主要特征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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所162022/12/27广东工业大学岩土工程研究所17（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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所182、岩体结构类型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。如图7-6所示。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。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所192022/12/27广东工业大学岩土工程研究所202022/12/27广东工业大学岩土工程研究所21划分岩体结构的目的划分岩体结构的目的

定性评价岩体稳定性。

2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所22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；2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所231、层状结构（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响大；（如金川）（5）层理、片理、节理比较发育，路基及边坡发生破坏事故多。（6）受强烈褶皱等构造影响的层状碎裂结构，其岩体整体性差，强度低，稳定性更差。作为地基需处理，作为边坡需缓坡或支护，隧道施工中则需紧跟支撑以防止坍塌。2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所242、散体结构2、散体结构：岩体呈碎屑、颗粒状散体介质，稳定性最差，存在大规模岩体失稳、崩塌等安全隐患，在各种工程中必须采取措施进行处理。其它类型岩体结构影响自学

2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所25岩体结构类型及其特征表结构类型完整状态地下水作用特征结构面间距（cm）完整性系数1块状结构50~1000.35~0.75甚微2镶嵌结构＜50＜0.35含、导水不明显3碎裂结构＜50＜0.35显著,软、泥化渗流4层状结构30~500.30~0.60软、泥化显著薄层＜30薄层＜0.405层状碎裂结构＜50＜0.40较层状更甚6散体结构＜0.20软、泥化显著，膨胀、崩解2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所26岩体完整性系数K用岩体完整性系数K表示岩体完整程度，即K=Vm2／Vr2Vm——纵波在岩体中的传播速度；Vr——纵波在岩石中的传播速度。按照岩体完整性系数K划分的岩体完整性如下表所示：2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所27岩体完整性划分表

岩体完整性岩体完整性系数K

完整＞0.90

比较完整0.75～0.90

中等完整0.45～0.75

较差0.20～0.45

破碎＜0.202022/12/27广东工业大学岩土工程研究所28二、岩体稳定性的结构分析岩体稳定性的常用分析方法有：（1）结构分析（2）力学分析——岩体工程中介绍（3）对比分析2022/12/27广东工业大学岩土工程研究所291、结构分析方法的实质一般需将三种方法相互结合，验证、补充，作出综合评价。1、结构分析方法的实质：对