1３.１巖體綜合調查方法鉆孔取心調查和沿暴露面調查：沿露天邊坡和地下坑道壁面進行，包括巖體構造（結構面），地下水，巖體和不連續面風化情況，節理巖塊的強度，壁面回彈值。巖體結構分類巖體工程分類第三章巖體綜合調查及巖體分類2鉆孔取心調查計算節理密度，間距，巖心采取率或巖石質量指標等，表示不連續面分布特征和巖體完整性。沿暴露面調查在露天邊坡和地下坑道壁面進行。包括巖體構造，地下水，巖體和不連續面風化情況，節理巖塊的強度，壁面回彈值等等。巖體構造調查主要對巖體中結構面，特別是不連續面的組數，密度，產狀持續性，起伏度和粗糙度等進行統計和分布規律。地下水調查是統計地下水的賦存情況以涌水，流水，侵水點的位置及分析地下水的分布。巖體和不連續面的風化情況調查是對巖體和不連續面分化程度進行鑒定和統計分析。結構面特征：層理面(Bedding),沉積成巖過程中形成的結構面,不整合面(Unformity),是老巖層的分化剝蝕面和新巖層的底面，是一種不連續面,斷層(Fault),節理(Joint),劈理(Cleavage).不連續面的風化程度：肉眼鑒定不連續面充填物和兩壁巖石風化程度，壁面回彈值判別，點荷載強度測量結構面產狀示意圖34結構面的空間分布規律赤平極射投影作結構面極點分布圖，發現優勢結構面組，優勢結構面為產狀相近的結構面匯合；相對應的為零散結構面。結構面空間分布和結構體穩定性分析常用赤平極射投影和實體比例投影。赤平極射投影：將空間直線和平面幾何關系轉化為平面圖形。空間的平面和直線都可以經過平移，使其通過投影球的球心，作出其赤平極射投影圖。化空間為平面。通過Ｎ級和Ｓ級發出射線將下半球面或上半球面上的點和線投影到赤道平面上。水平面的定義：5赤平極射投影(Stereographicprojection)：投影球：赤平面：其南(S’)北(N’)東(E)西(W)，SN’垂直與紙面。球面投影：赤平極射投影：將空間直線和平面幾何關系轉化為平面圖形。上半球投影（Ｓ級）：平面的走向、傾向（相對與Ｎ級）和傾角（相對于水平面）6吳氏投影吳氏投影：從Ｓ極向上半球面Ａ點發出射線，該射線與赤平面的交點Ｃ，即為Ａ點的吳氏投影。赤平面為其投影平面，吳氏投影具有等角度性，又叫等角投影。赤平面的南北東西分別為三S、N、E、W。南北垂直紙面。空間的平面和直線都可以經過平移，使其通過投影球的球心，１.過球心的斜平面投影經過球心的水平面其投影圓弧與基圓重合；經過球心的直立平面其投影為一條直線；經過球心的斜平面其投影為一圓弧；平面的走向用投影圓弦與北極的方向角表示；平面的傾角用距離表示：用基圓直徑線上投影圓弧的頂點到基圓圓周的距離表示，叫角距。２.不通過球心的水平面投影３.不經過球心的直立平面投影４經過球心的直線投影作出其赤平極射投影圖，化空間為平面分析空間幾何要素的關系。78作結構面的產狀投影1.幾何作圖法正立面圖水平面圖9作結構面的產狀投影1.幾何作圖法幾何作圖法步驟

１.作任意投影圓，標明N、S、W、E

２.從N極開始順時針作大小等于傾向角度方位角，連OF線；

3.作OF線的垂線，即為結構面與投影面交線

４.在Ｆ點同側，以交線為一邊作大小等于傾角的角，交OF于Ｐ點，為投影圓弧的圓心作投影圓弧。10吳氏經緯網：經線代表一系列過球心的斜平面赤平投影大圓弧，其走向南北，傾向東西，傾角為0-90度。緯線代表一系列不經過球心的直立平面的赤平極射投影小圓弧，走向東西。吳氏經緯網的角距(angulardistance)：表示在經線所代表的平面內兩條過球心的相交直線的夾角(重點理解，有助于學習結構面交角的作法)吳氏經緯網應用：1.作結構面的投影圓弧和結構面的極點，2.很方便的作出兩條相交結構面的交線的投影及其產狀，3.兩相交結構面的夾角。11作結構面的產狀投影１.借助經緯網a.作基圓標出N、S、W、E，與經緯網上的N、S、W、E重合；b.從N極開始順時針作大小等于傾向角度方位角，連OF線；c.OF線與ＷＥ線重合，作傾角總結為：二次重合二次量角度12步驟：１.作兩結構面的投影圓弧，得到其相交線的投影為Ｋ點２.該Ｋ點為兩結構面的公垂面的極點，據此可以作出公垂面的投影圓弧，與兩結構面相交與Ｋ１、Ｋ２。３.借助經緯網量出Ｋ１、Ｋ２點之間的角距代表的角度，即為兩結構面的相交角度借助經緯網作兩結構面的相交角課堂思考題：試比較作結構面的產狀投影的方法優點和缺點？借助經緯網方法和幾何作圖法13施氏子午緯度圈網：子午線代表一系列過球心的直立平面赤平投影緯度圈代表一系列不經過球心的水平面的赤平極射投影小圓．施氏子午緯度圈網的角距：子午線所在平面內過球心的兩直線交角用極點表示的平面的傾角施氏投影14子午線表示平面或直線的傾向，緯度圈表示直線或平面法線傾角。平面和直線在子午緯度圈網中的投影就是一個點。施氏子午緯度圈網應用：作結構面的極點。將一定范圍內巖體中的數百條結構面，按照各自產狀繪制其極點確定優勢結構面組施氏投影施氏投影1516子午緯度圈17子午緯度圈角距18用施氏子午緯度圈網進行結構面統計分析１.施氏子午緯度圈網編制結構面的極點圖(用不同符號表示不同結構面)２.根據結構面極點圖繪制極點等密圖極點等密圖：在極點圖基礎上，采用一種計數網格或密度計，將相鄰的每個計數單元內的極點數記錄在計數單元的中心，從而形成極點計數圖。繪制方法：a.等面積方格網和密度計編制極點計數圖；包括中心密度計和邊緣密度計；中心密度計用于統計基圓內完整小圓內中的極點數；邊緣密度計用于統計基圓周邊附近殘缺小圓內的極點數b.丹尼斯計數網編制極點計數圖c.繪制極點等密線圖或者極點等密圖３.分析極點等密圖，尋找優勢結構面繪制優勢結構面組分析對于工程穩定性分析有重要意義。19結構面間距的統計規律１.結構面間距：分為真間距（兩條結構面之間的垂直距離）和視在間距（沿著測線兩條相鄰結構面之間的間距）。優勢結構面組的間距統計分析規律:巖體內的結構面的間距服從一定的統計規律，結構面的間距均大致服從負指數分布。巖石質量指標ＲＱＤ(rockqualitydesignation):直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進，連續取芯，回次鉆進所取巖芯中，長度大于10cm的巖芯段長度之和與該回次進尺的比值，以百分比表示。

各優勢結構面間距在形成結構體塊度上起著關鍵作用，在巖體工程爆破塊度和自然崩落法采礦中礦體可崩性以及原始塊度分析中具有重要作用。20巖體結構分類（依據《巖土工程勘察規范》）巖體結構單元

：不連續面(discontinuityplane)和結構體稱為巖體的兩種結構單元(structurecell)。

巖體結構：巖體中的結構單元的組合(combination)和排列(arrange）形式叫做巖體結構。“組合”是指不同類型結構單元在巖體中的搭配關系；“排列”是指結構單元的排列有序或無序，結構面的貫通(runthrough)或斷續(spiccato)特征。根據不連續面的發育情況，巖體結構分為整體狀結構，

塊體結構，

層狀結構，

碎裂結構,散體狀結構.21表3－4巖體結構分類表（引自《巖土工程勘察規范》（GB50021-94,1995）巖體結構類型巖體地質類

型主要結構體形

狀結構面發育情況巖土工程特征可能發生的巖土工程問題整體狀結

構均質巨塊狀巖漿巖、變質巖、巨厚層沉積巖、正變巖質巖巨塊狀以原生構造節理為主，多呈閉合型，裂隙結構面間距大于1.5m，一般不超過1～2組，無危險結構面組成的落石掉塊整體性強度高，巖體穩定，可視為均質彈性各向同性體不穩定的結構體的局部滑落或坍塌，深埋洞室的巖爆塊狀結構厚層狀沉積巖、正變質巖、塊狀巖漿巖、變質巖塊狀柱狀只具有少量貫穿性較好的節理裂隙，裂隙結構面間距0.7～1.5m，一般為2～3組，有少量分離體巖體整體強度高，結構體面

互相牽制，巖體基本穩定，接近彈性各向同性體層狀結構多韻律的薄層及中厚層狀沉積巖、副變質巖層狀板狀透鏡體有層理、片理、節理，常有層間錯動面接近均一的各向異性體，其變形及強度特征受層面及巖層組合控制，可視為彈塑性體，穩定性較差不穩定結構體可能產生滑塌，特別是巖層的彎張破壞及軟弱巖層的塑性變形碎裂結構構造影響嚴重的破碎巖層碎塊狀

斷層、斷層破碎帶、片理、層理及層間結構面較發育，裂隙結構面間距0.25～0.5m，一般在3組以上，由許多分離體形成。完整性破壞較大，整體強度很低，并受斷層等軟弱結構面控制，多呈彈塑性介質，穩定性很差易引起規模較大的巖體失穩，地下水加劇巖體失穩散體狀結

構構造影劇烈的斷層破碎帶，強風化帶，全風化帶碎屑狀顆粒狀斷層破碎帶交叉，構造及風化裂隙密集，結構面及組合錯綜復雜，并多充填粘性土，形成許多大小不一的分離巖塊完整性遭到極大破壞，穩定性極差，巖體屬性接近松散體介質易引起規模較大的巖體失穩，地下水加劇巖體失穩22巖體工程分類：目的：巖體工程分類是對影響巖體工程設計、施工和維護的各種因素建立一些評價指標，對工程轄區巖體進行綜合評價，劃分出不同的級別或類別。它是對巖體的綜合評價，是解決巖體工程中各種力學問題的一項基礎性工作.巖體工程分類與巖體結構分類的區別?巖體工程分類考慮的因素？１.巖石強度：２.巖體完整性：可用結構面頻率(frequency)，間距(spacing)，巖心采取率，巖石質量指標ＲＱＤ以及完整性系數表示。23３.不連續面條件：４.巖體及不連續面的風化蝕變程度：巖體分化程度越高，巖體越破碎，其力學特性越差。不連續面分化程度越高，巖體強度越低。５.地下水情況６.允許暴露面面積，不支護自穩時間，建議支護類型24常用的幾種巖體質量評價方法（一）蒂爾的巖石質量指標分類(Deere,1968)巖石質量指標（RQD）、

RQD的巖體分類RQD巖體質量(0～25)％

很不好(25～50)％

不好(50～75)％較好(75～90)％

好(90～100)％很好25（二）賓尼亞夫斯基的節理地質力學分類(Bieniawski，1973,1976)提出一種巖體分級系統（RockMassRatingsystem，RMR）完整巖石強度（單軸抗壓強度和點載荷強度指標(pointloadstrengthindex)）、巖石質量指標（RQD）、節理間距、節理條件及地下水影響等方面的因素

26RMR節理巖體地質力學分類單項參數及評分1參數數值變動范圍完整巖石強度（Mpa）點荷載強度指標

104－102-41-2對于這種低值范圍最好是進行單軸抗壓試驗單軸抗壓強度

250100－25050－10025－505－251－5

1評分1512742102巖石質量指標（％）90－10075－9050－7525－50

25評分201713833節理間距

2m0.6－2m200－600mm60－200mm

60mm評分201510854節理條件（另見表3.8）非常粗糙不連續面未張開壁面未風化輕微粗糙張開小于1mm壁面輕微風化輕微粗糙張開小于1mm壁面高度風化光滑面或斷層泥小于5mm或張開1－5mm軟弱的，斷層泥大于5mm或張開大于5mm評分3025201005地下水每米隧道的涌水量（升/分）無

1010－2525－125125節理水壓/最大主應力0

0.10.1－0.20.2－0.5

0.5一般情況完全干燥潮濕濕滴水流水評分1510740注：本表中某些條件是互相排斥的。例如，如果有充填表物存在，由于斷層泥的影響，表面粗糙度就不重要了。27根據總分確定巖體分類總

分100～8180～6160～4140～21<20分類號12345說

明很好的巖體好的巖體一般巖體差的巖體很差的巖體

考慮不支護隧道的自穩時間

分

類

號12345平均自穩時間15米跨度20年10米跨度1年5米跨度1周2.5米跨度10小時1米跨度30分鐘巖體內聚力(千帕)>400300～400200～300100～200<100巖體內摩擦角>45°35°～45°25°～35°15°～25°<15°28綜合了RQD、節理組數、節理面粗糙度、節理面蝕變程度、裂隙水及地應力的影響等六個方面的因素（三）巴頓等人的巖體分類（Bartonetal，1974）29Jn節理組數影響表節

理

發

育

情

況Jn值備

注A.整體的,沒有或很少有節理

0.5～1B.一組節理

2C.1～2組節理3D.2組節理4E.2～3組節理6F.3組節理9對交叉點取3.0×

G.3～4組節理12H.4～5組節理,巖體被多組節理切割成塊15對洞

口取2.0×

I.壓碎巖石,似土類巖石2030Jr節理組數影響表節理面粗糙度情況Jn值備

注(a)節理面直接接觸;(b)剪切時當剪切變形<100cm,巖壁接觸A.不連續節理4B.粗糙而不規則的起伏節理3C.光滑,但是起伏的節理2D.光滑,但具起伏的節理1.5E.平坦且粗糙,或不規則節理1.5F.光滑平直節理1G.平直且光滑的節理

0.5H.節理面間充填有不能使節理面直接接觸的連續粘土礦物

1.0I.節理面間充填有不能使節理面直接接觸的砂.礫石或擠壓破碎帶1.031Ja理蝕變程度影響表節

理

蝕

變

程

度

Ja

(近似值)(a)節

理

直

接

接

觸

A.堅硬的,半軟弱的經過處理而緊密且不具透水充填物的節理(如石英或綠廉石充填)0.75B.節理面未產生蝕變,僅少數表面稍有變化1.025°～30°C.輕微蝕變的節理,表面為半軟弱礦物所復蓋,具砂質微粒,風化巖土等2.025°～30°D.節理為粉質粘土或砂質粘土復蓋,少量粘土,半軟弱巖復蓋3.020°～35°E.有軟弱的或低摩擦角的粘土礦物復蓋在節理面(如高嶺石,云母,綠泥石,滑石,石膏等)或含少量膨脹性粘土(不連續復蓋,厚度約1～2m或更薄)的節理面4.08°～16°(b)當剪切變形<10cm時,節理面直接接觸F.砂質微粒,巖石風化物充填

425°～30°G.緊密固結的半軟弱粘土礦物充填(連續的或厚度小于5mm)616°～34°H.中等或輕微固結的粘土礦物充填(連續的或厚度小于5mm)812°～16°J.膨脹性粘土充填,如連續分布的厚度小于5mm的蒙脫石充填時

值取決于膨脹性顆粒所占百分比,以及水的滲透情況8～126°～12°(C)剪切后,節理面不再直接接觸

K.L.M.破碎帶夾層或擠壓破碎帶巖石和粘土(對各種粘土狀態的說明見G.或H.J)6～8或8～126°～24°N.粉質或砂質粘土及少量粘土(半軟弱)5Q.P.R.厚的連續分布的粘土帶或夾層(粘土狀態說明見G.H.J)10、13或13～206°～24°32Jw裂隙水影響表裂

隙

水

情

況Jw近似的水壓力(kg／cm)A.開挖時干燥,或有少量水入滲,即只有局部滲入,滲水量小于5升／分1.0小于1.0B.中等入滲,或充填物偶然受水壓沖擊0.661.0～2.5C.大量滲入,或為高水壓,節理未充填0.52.5～10D.大量入滲,或高水壓,節理充填物被大量帶走0.332.5～10E.異常大的入滲,或具有很高的水壓,但水壓隨時間衰減0.1～0.2大于10F.異常大的入滲,或具有很高且持續的無顯著衰減的水壓0.05～0.1大于1033(a)當隧道的交岔點開挖在軟弱帶上時,開挖后可能引起巖體疏松S.R.FA.含有粘土或化學風化巖石的軟弱帶多次出現,周圍巖石非常疏松(處于任何深度部位)10B.含有粘土或化學風化巖的單一軟弱帶,開挖深度≤50m5C.含有粘土或化學風化巖的單一軟弱帶,開挖深度>50m2.5D.在堅硬巖石中,多次出現剪切帶,周圍巖石疏松7.5E.堅硬巖石中,具有單一剪切帶(中間夾少量粘土),開挖深度≤50m5.0F.堅硬巖石中,具有單一剪切帶(中間夾少量粘土),開挖深度>50m2.5G.疏松張節理,形成節理組很多,多呈方塊狀(處于任何深度部位)5(b)堅硬巖石.巖石應力問題бc(抗壓強度)/б1(最大主應力)бt(抗拉強度)б1(最大主應)H.低應力,靠近地表

>200>132.5J.中等應力

10～2000.66～131.0K.高應力