岩体结构与稳定性分析课件

岩体结构与稳定性分析7.0岩体概述7.0.1岩体定义

在漫长的地质历史过程中形成的，具有一定结构和构造，并与工程建筑有关的天然地质体。岩体通常被结构面切割，多裂隙的不连续介质。岩石可理解为完整岩块。6.0岩体概述7.0.2岩体特征1、岩体性质受岩石、地质构造、地下水、地应力等影响。2、岩体为结构面切割，其软弱结构面常控制岩体稳定。3、岩体变形和破坏主要受控于结构面及其组合。4、岩体中存在着复杂的天然应力场。7.1岩体结构特性

存在于岩体中的各种地质界面，如岩层层面、裂隙面、断裂面、不整合面等，统称为结构面。岩体受结构面切割而产生的单个块体（岩体）称为结构体。

岩体结构=结构面+结构体。岩体结构图1岩体结构图27.1.1结构面1结构面成因类型原生结构面：沉积结构面、火成结构面、变质结构面构造结构面：裂隙、断层、层间错动面次生结构面：卸荷裂隙、风化裂隙、风化夹层、泥化夹层、次生夹泥层层面火成结构面裂隙断裂面裂隙面层间错动面风化裂隙1风化裂隙2泥化夹层1泥化夹层2卸荷裂隙断裂面2结构面特征1）成生年代；2）成因类型；3）延续性及穿切性（规模）：五级划分；4）形态：（平整、光滑和粗糙程度）5）充填胶结情况：泥、钙胶结和未充填6）产状及组合关系：7）密集程度：8）力学性质：抗剪切能力3结构体

岩体受结构面切割而产生的单元块体，称为结构体。一般常见的结构体形式有：柱状、块状、板状、楔形、菱形、锥形等六种形态。不同形态和产状的结构体，其稳定程度不同。柱状结构体块状结构体板状、块状结构体4岩体结构类型

岩体结构类型主要取决于不同岩性及不同形式结构体的组合方式，这是在对结构面和结构体研究的基础上进一步概括的结果。整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。整体状结构块状结构层状结构碎裂、散体结构7.2岩体稳定性分析6.2.1稳定性分析方法地质分析（岩体结构分析）、块体力学分析、有限元分析和模型试验6.2.2赤平极射投影通过图解分析，确定边坡是否具备失稳的条件。极射赤平投影

赤平极射投影(Stereographicprojection)简称赤平投影，主要用来表示线、面的方位，及其相互之间的角距关系和运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（面、线）投影到平面上来进行研究。特定：方法简便、直观、是一种形象、综合的定量图解。在构造地质、工程地质、结晶学和航海上被广泛地应用。投影要素

1、投影球

2、赤平面:过投影球球心的水平面

3、基圆:赤平面与球面相交的大圆（赤平大圆）。凡过球心的平面与球面相交的大圆，统称为大圆，不过球心的平面与球面相交所成的圆统称小圆。

4、极射点:球上两极发射点，分上半球投影和下球投影一、面和线的赤平投影（一）投影原理任何一个过球心的无限伸展的平面（岩层面、断层面、节理面或轴面等）和线，必然与球面相交成球面大圆和点。球面大圆与极射点的连线必然穿过赤平面，在赤平面上这些穿透点的连线即为该平面的相应大圆的赤平投影，简称大圆弧。1.平面的投影平面(PGF)产状:SN/90°∠40°,投影到赤平面上为PHF。PF代表走向，OH代表倾向，DH代表倾角。

2.线的投影直线(OG)产状：90°∠40°,投影到赤平面上为H点。OD为直线的倾伏向，HD为倾伏角。1、吴氏网的结构及成因原理

吴氏网的结构：基圆、径向大圆弧、纬向小圆弧、东西、南北经纬线，间距2°，误差±0.5°。

（1）、基圆：赤平大圆，代表水平面，0°-360°方位角刻度。

（2）、两条直径：EW，SN。

（3）、经向大圆弧：由一系列走向SN的，向东或西倾斜，倾角不同（0°-90°），间隔2°的投影大圆弧（代表倾斜平面）组成。

（4）、纬向小圆“为一系列走向东西、直立小圆的投影小圆弧组成。他们将SN直径、经向大圆和基圆等分，每小格为2°。2、一般操作步骤：

预备阶段

①将透明纸蒙在吴氏网上，

②画“+”中心，

③标出E、S、W、N方位（顺钟向）。（1）、平面的赤平投影

例1：平面产状30°,NW∠30°投影操作如下。（2）、直线的赤平投影

步骤同1、2即可。

例2：线理产状330°∠40°投影如下。

（3）、已知真倾角求视倾角

例4:某岩层产状300°∠40°，求在335°方向剖面上岩层的视倾角。视倾角为图19-8中的H′D′。O（4）、求两平面交线的产状。例5:

求220°∠35°和300°∠55°两平面的交线的产状（图19-9)。S2S1HOS1S2一组结构面切割的边坡顺向坡反向坡斜向坡组合关系确定边坡稳定性顺向坡多级滑动破坏反向坡斜向坡斜向坡二、三、多组结构面切割的边坡

看各组结构面交线同边坡面的组合关系。7.3岩质边坡稳定性分析7.3.1边坡变形与破坏边坡形成后，在新的应力条件下，坡体将发生局部或整体的变形和破坏，以达到新的平衡。斜坡变形和破坏的发生条件和影响因素相当复杂，但它主要取决于坡体本身所具有的应力特征和坡体抵抗变形破坏能力。边坡图1边坡图2公路挖方边坡1公路挖方边坡2挖方边坡3公路边坡1.斜坡变形

斜坡变形以坡体未出现贯通的破坏面为特点，但在坡体各个局部，特别是坡面附近也可能出现、一定程度的破裂与错动。而从整体上看，并未出现滑动破坏，表现为松动和蠕动。（1）松动

斜坡形成初始阶段，坡体表面往往出现一系列近于平行的陡倾角的张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临空面方向松动、移动，这种过程和现象称为松动。它是一种斜坡卸荷回弹的过程和现象。松动（2）蠕动

斜坡岩土体在以自重应力为主的坡体应力长期的作用下，向临空面方向的缓慢而持续的变形，称为斜坡蠕动。研究表明，蠕动的形成机制为岩土体的粒间滑动（塑性变形），或沿岩石裂纹微错，或由岩体中一系列裂隙扩张所致。1）表层蠕动

斜坡浅部岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形构成一剪变带，其位移由坡面向坡体内部逐渐降低直至消失。破碎的岩质边坡及疏松的土质边坡，其表层蠕动甚为典型。表层蠕动2）深层蠕动

深层蠕动主要发育于斜坡下部或坡体内部，按其形成机制特点，深层蠕动有：软弱基座蠕动和坡体蠕动两类。坡体基座产状较缓且有一定厚度的相对软弱岩层，在上覆岩层重力作用下，致使基座部分向临空方向蠕动，并引起上覆岩层的变形与解体，这是“软弱基座蠕动”的特征。软弱基座塑性较打，坡角主要表现为向临空方向蠕动、挤出。2.边坡破坏

平面、楔形、圆弧、倾倒破坏。斜坡中出现了与外界连续贯通的破裂面，被分割的坡体便以一定加速度滑离母体。称为斜坡破坏。斜坡破坏的形式很多，主要有崩塌和滑坡。

3影响边坡稳定性的因素地貌条件岩石的性质岩体结构与地质构造地下水的作用其它因素：地震、爆破、气候、风化程度，人类活动等。4边坡稳定性分析方法工程地质法：类比、投影极限平