岩体结构及其稳定性分析

rockmassstructure&stability岩体结构一、概念

1、岩体(rockmass)：包含岩石(rock)和结构弱面(weakstructuralplane)。

（1）特点：

孔隙等影①不连续——受构造切割、

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。

（2）与岩石的区别：

①范围大；

②强度、稳定性低。

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。

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。

㈡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。其成因分为：

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。

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。

⑶变质结构面——变质作用形成。包括：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。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节理断层产状受构造应力场控制。——与岩层一致，

破碎，含泥质。

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：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。风化裂隙——表层风化带，裂隙产状无规律，短小密集。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。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。

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。

2、结构面的主要特征（应特别注意）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。

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，其抗剪强度很低，但若胶结，则其抗剪强度有提高。

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。

（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。

2、岩体结构类型(如图7-6所示)岩体结构分为块状结构、镶嵌结构、碎裂结构、层状结构、层状碎裂结构及散体结构六种类型。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。

划分岩体结构的目的：定性评价岩体稳定性。

岩体结构类型及其特征表7-7完整状态地下水

结构类型结构面间完整性系数作用特征

距（cm）

＜0.35＜50

＜50

薄

层＜30

＜50

结构

甚微含、导水不明显＜0.35显著,软、泥化，渗流软、泥化显层＜0.40著＜0.40较层状更甚＜0.20软、泥化显

著，膨胀、

崩解

用岩体完整性系数K表示岩体完整程度，即

K=Vm2／Vr2

Vm——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：

岩体完整性划分表岩体完整性

完整

比较完整

中等完整

较差

破碎岩体完整性系数K＞0.900.75～0.900.45～0.750.20～0.45＜0.20

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

一般需将三种方法相互结合，验证、补充，作出综合评价。

1、结构分析的实质：

对岩体结构要素（结构面、结构体）进行分析，明确岩体滑移的边界条件（切割面、滑移面、临空面）是否具备，对岩体稳定性作出判断。

2、结构分析的步骤：

⑴调查、统计、研究结构面的类型、产状、特征；

⑵分析结构面及其空间组合关系、结构体的形式——常用图解法——赤平极射投影法。需了解的赤平极射投影法内容：赤平极射投影的实质。物体的几何要素（点、线、面）的投影。结构面走向、倾斜、倾角的投影表示。赤平极射投影的作图方法。判断岩体结构的稳定性。⑶评价岩体稳定性。