巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征思考題1、巖塊與巖體有哪些區(qū)別？2、試比較土與巖有那些異同點(diǎn)？一、巖塊得物質(zhì)組成第1章巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征§1、2巖塊及其特征巖塊力學(xué)性質(zhì)主要取決于組成巖石得礦物成分及其相對含量粘土礦物硅酸鹽類礦物碳酸鹽類礦物氧化物類礦物二、巖塊得結(jié)構(gòu)特征巖塊得結(jié)構(gòu)就是指巖石內(nèi)礦物顆粒得大小、形狀、排列方式及微結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況與粒間連結(jié)方式等反映在巖塊構(gòu)成上得特征。結(jié)晶連結(jié)就是礦物顆粒通過結(jié)晶相互嵌合在一起,她就是通過共用原子或離子使不同晶粒緊密接觸。巖石得粒間連結(jié)分結(jié)晶連結(jié)與膠結(jié)連結(jié)。膠結(jié)連結(jié)就是礦物顆粒通過膠結(jié)物連結(jié)在一起。硅質(zhì)膠結(jié)得巖塊強(qiáng)度最高;鐵質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)得次之;泥質(zhì)膠結(jié)得巖塊強(qiáng)度最低。第1章巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征二、巖塊得結(jié)構(gòu)特征微結(jié)構(gòu)面削弱巖石強(qiáng)度,形成各向異性顆粒形狀強(qiáng)度:粒狀、柱狀>片狀>鱗片狀顆粒大小強(qiáng)度:粗粒<細(xì)粒三、巖塊得風(fēng)化程度

巖石====>礦物組成和結(jié)構(gòu)改變==>巖塊得物理力學(xué)性質(zhì)改變(強(qiáng)度降低、抗變形性能減弱、空隙率增大,滲透性加大)第1章巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征風(fēng)化巖塊得風(fēng)化程度可用定性指標(biāo)和某些定量指標(biāo)表述定性指標(biāo)主要有:顏色、礦物蝕變程度、破碎程度及開挖錘擊技術(shù)特征等。定量指標(biāo)主要有風(fēng)化空隙率指標(biāo)和波速指標(biāo)等。風(fēng)化空隙率指標(biāo)(Iw)就是快速浸水后風(fēng)化巖塊吸入水得質(zhì)量與干燥巖塊質(zhì)量之比。波速指標(biāo)

縱波波速(

cp)

波速比

風(fēng)化系數(shù)

硬質(zhì)巖石按波速指標(biāo)得風(fēng)化分級表

《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-94)一、結(jié)構(gòu)面得成因類型

(一)地質(zhì)成因類型第1章巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征§1、3結(jié)構(gòu)面特征(二)力學(xué)成因類型10大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流巖體結(jié)構(gòu)面得類型及其特征3.片麻理4.板理及千枚理受地形及原始結(jié)構(gòu)面和臨空面產(chǎn)狀控制(一)地質(zhì)成因類型1、原生結(jié)構(gòu)面巖體在成巖過程中形成得結(jié)構(gòu)面。沉積結(jié)構(gòu)面就是沉積巖在沉積和成巖過程中形成得,有層理面、軟弱夾層、沉積間斷面和不整合面等。巖漿結(jié)構(gòu)面就是巖漿侵入及冷凝過程中形成得結(jié)構(gòu)面,包括巖漿巖體與圍巖得接觸面、各期巖漿巖之間得接觸面和原生冷凝節(jié)理等。變質(zhì)結(jié)構(gòu)面在變質(zhì)過程中形成,殘留結(jié)構(gòu)面和重結(jié)晶結(jié)構(gòu)面2、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面就是巖體在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成得各種破裂面,包括斷層、節(jié)理、劈理和層間錯(cuò)動(dòng)面等。3、次生結(jié)構(gòu)面就是巖體形成后在外營力作用下產(chǎn)生得結(jié)構(gòu)面,包括卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙、次生夾泥層和泥化夾層等。(二)力學(xué)成因類型張性結(jié)構(gòu)面就是由拉應(yīng)力形成得,如羽毛狀張裂面、縱張及橫張破裂面,巖漿巖中得冷凝節(jié)理等。特點(diǎn):張開度大、連續(xù)性差、形態(tài)不規(guī)則、面粗糙,起伏度大及破碎帶較寬,易被充填,常含水豐富,導(dǎo)水性強(qiáng)剪性結(jié)構(gòu)面就是剪應(yīng)力形成得,破裂面兩側(cè)巖體產(chǎn)生相對滑移,如逆斷層、平移斷層以及多數(shù)正斷層等。特點(diǎn):連續(xù)性好,面較平直,延伸較長并有擦痕鏡面等現(xiàn)象發(fā)育。二、結(jié)構(gòu)面得規(guī)模Ⅰ級指大斷層或區(qū)域性斷層。控制工程建設(shè)地區(qū)得地殼穩(wěn)定性,直接影響工程巖體穩(wěn)定性;Ⅱ級指延伸長而寬度不大得區(qū)域性地質(zhì)界面。Ⅲ級指長度數(shù)十米至數(shù)百米得斷層、區(qū)域性節(jié)理、延伸較好得層面及層間錯(cuò)動(dòng)等。

Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面控制著工程巖體力學(xué)作用得邊界條件和破壞方式,她們得組合往往構(gòu)成可能滑移巖體得邊界面,直接威脅工程安全穩(wěn)定性Ⅳ級指延伸較差得節(jié)理、層面、次生裂隙、小斷層及較發(fā)育得片理、劈理面等。就是構(gòu)成巖塊得邊界面,破壞巖體得完整性,影響巖體得物理力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)力分布狀態(tài)。Ⅳ級結(jié)構(gòu)面主要控制著巖體得結(jié)構(gòu)、完整性和物理力學(xué)性質(zhì),數(shù)量多且具隨機(jī)性,其分布規(guī)律不太容易搞清楚,需用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行研究Ⅴ級又稱微結(jié)構(gòu)面。常包含在巖塊內(nèi),主要影響巖塊得物理力學(xué)性質(zhì)。控制巖塊得力學(xué)性質(zhì);二、結(jié)構(gòu)面得規(guī)模走向、傾向、傾角結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力間得關(guān)系控制著巖體得破壞機(jī)理與強(qiáng)度。據(jù)單結(jié)構(gòu)面理論,巖體中存在一組結(jié)構(gòu)面時(shí),巖體得極限強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)面傾角間得關(guān)系為:三、產(chǎn)狀

四連續(xù)性結(jié)構(gòu)面得連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面得貫通程度。1、線連續(xù)性系數(shù):指沿結(jié)構(gòu)面延伸方向,結(jié)構(gòu)面各段長度之和(Σa)與測線長度得比值。

K1變化在0～1之間,K1值愈大說明結(jié)構(gòu)面得連續(xù)性愈好,當(dāng)K1＝1時(shí),結(jié)構(gòu)面完全貫通。2、跡長:結(jié)構(gòu)面與巖體露頭交線得長度。

結(jié)構(gòu)面連續(xù)性分級表

五密度結(jié)構(gòu)面得密度反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育得密集程度。1、線密度(Kd)就是指結(jié)構(gòu)面法線方向單位測線長度上交切結(jié)構(gòu)面得條數(shù)(條／m)。2、間距(d)則就是指同一組結(jié)構(gòu)面法線方向上兩相鄰結(jié)構(gòu)面得平均距離。Kd與d互為倒數(shù)關(guān)系如果測線就是水平布置得,且與結(jié)構(gòu)面法線得夾角為α,結(jié)構(gòu)面得傾角為β時(shí):

結(jié)構(gòu)面間距分級表用線密度來估算巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD(rockqualitydesignation)巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD:長度大于10cm得巖心長度之和與鉆孔總進(jìn)尺得百分比。

六張開度結(jié)構(gòu)面得張開度就是指結(jié)構(gòu)面兩壁面間得垂直距離。結(jié)構(gòu)面兩壁面一般不就是緊密接觸,使結(jié)構(gòu)面實(shí)際接觸面積減少,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面粘聚力降低和滲透性增大。如在層流條件下,平直而兩壁平行得單個(gè)結(jié)構(gòu)面得滲透系數(shù)(Kf)可表達(dá)為:

Ⅳ級及部分Ⅲ級結(jié)構(gòu)面得產(chǎn)狀、跡長、間距及張開度等幾何特征參數(shù),服從某種隨機(jī)分布規(guī)律。結(jié)構(gòu)面張開度分級表七形態(tài)結(jié)構(gòu)面得形態(tài)可以用側(cè)壁得起伏形態(tài)及粗糙度來反映。結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘闷鸱螒B(tài)分為:平直得、波狀得、鋸齒狀得、臺階狀得和不規(guī)則狀得。側(cè)壁得起伏程度可用起伏角(i)表示結(jié)構(gòu)面得粗糙度用粗糙度系JRC表示(jointroughnesscoefficient)。隨粗糙度得增大,結(jié)構(gòu)面得摩擦角也增大。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)粗糙度剖面將結(jié)構(gòu)面得粗糙度系數(shù)劃分為10級。八充填膠結(jié)特征結(jié)構(gòu)面膠結(jié)后力學(xué)性質(zhì)有所增強(qiáng),Fe質(zhì)膠結(jié)得強(qiáng)度最高,泥質(zhì)與易溶鹽類膠結(jié)得結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度最低,且抗水性差。未膠結(jié)得結(jié)構(gòu)面,力學(xué)性質(zhì)取決于其充填情況,可分為:薄膜充填、斷續(xù)充填、連續(xù)充填及厚層充填4類1薄膜充填就是結(jié)構(gòu)面兩壁附著一層極薄得礦物膜,厚度多小于1mm,多明顯降低結(jié)構(gòu)面得強(qiáng)度。2斷續(xù)充填結(jié)構(gòu)面得力學(xué)性質(zhì)與充填物性質(zhì)、壁巖性質(zhì)及結(jié)構(gòu)面得形態(tài)有關(guān)。3連續(xù)充填結(jié)構(gòu)面得力學(xué)性質(zhì)主要取決于充填物性質(zhì)。4厚層充填結(jié)構(gòu)面得力學(xué)性質(zhì)很差,主要取決于充填物性質(zhì),巖體往往易于沿這種結(jié)構(gòu)面滑移而失穩(wěn)。§1、4巖體結(jié)構(gòu)特征及結(jié)構(gòu)控制論一、巖體得組成巖體就是由結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)及其所圍限得巖塊(結(jié)構(gòu)體)所組成。具有一定得結(jié)構(gòu)就是巖體得顯著特征之一。巖體中存在著復(fù)雜得天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水,這就是巖體與其她材料得根本區(qū)別之一第1章巖體地質(zhì)與結(jié)構(gòu)特征二、巖體得結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)(rockmassstructure)指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體得排列組合關(guān)系。1結(jié)構(gòu)體特征結(jié)構(gòu)體(structuralelement)指巖體中被結(jié)構(gòu)面切割圍限得巖石塊體。她不同于巖塊得概念。結(jié)構(gòu)體得規(guī)模取決于結(jié)構(gòu)面得密度,密度愈小,結(jié)構(gòu)體得規(guī)模愈大,與結(jié)構(gòu)面對應(yīng),劃分為四級。常用塊度模數(shù)(單位體積內(nèi)得Ⅳ級結(jié)構(gòu)體數(shù))或結(jié)構(gòu)體體積來表示結(jié)構(gòu)體規(guī)模。結(jié)構(gòu)體常見得形狀有:柱狀、板狀、楔形及菱形等。形狀不同,穩(wěn)定性不同。結(jié)構(gòu)體得形狀示意圖2巖體得結(jié)構(gòu)類型三、巖體結(jié)構(gòu)控制論

工程實(shí)踐表明,巖體得應(yīng)力傳播、變形破壞以及巖體力學(xué)介質(zhì)屬性無不受控于巖體結(jié)構(gòu)。巖體結(jié)構(gòu)對工程巖體控制作用主要表現(xiàn)在三方面:即巖體得應(yīng)力傳播特征、巖體得變形與破壞特征及工程巖體得穩(wěn)定性。

巖體結(jié)構(gòu)控制論基本思想

1)具有一定結(jié)構(gòu)得巖體,往往具有與之相對應(yīng)得力學(xué)屬性。發(fā)育于巖體中得結(jié)構(gòu)面,就是抵抗外力得薄弱環(huán)節(jié)。軟弱結(jié)構(gòu)面就是巖體變形破壞得重要控制因素或邊界2)巖體得應(yīng)力傳播特征

3)巖體得變形與破壞特征及工程巖體得穩(wěn)定性

巖體變形與連續(xù)介質(zhì)變形明顯不同,并且結(jié)構(gòu)面變形起到控制作用。因此,巖體得變形主要她由結(jié)構(gòu)體變形與結(jié)構(gòu)面變形兩部分構(gòu)成。塊狀結(jié)構(gòu)巖體變形主要沿貫通性結(jié)構(gòu)面滑移形成;碎裂狀結(jié)構(gòu)巖體變形則由Ⅲ、Ⅳ級結(jié)構(gòu)面滑移及部分巖塊變形構(gòu)成;只有完整巖體得變形才受控于組成巖體得巖石變形特征。巖體變形機(jī)制受巖體結(jié)構(gòu)控制巖體結(jié)構(gòu)整體狀結(jié)構(gòu)碎裂狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)變形成分主要得巖塊壓縮變形結(jié)構(gòu)面滑移變形結(jié)構(gòu)體滑移及壓縮變形次要得微結(jié)構(gòu)面錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)體及結(jié)構(gòu)面壓縮及結(jié)構(gòu)體性狀改變結(jié)構(gòu)體壓縮及形狀改變側(cè)脹系數(shù)小于0、5常大于0、5極微小變形系數(shù)結(jié)構(gòu)體壓縮及形狀改變壓密沿結(jié)構(gòu)面滑移控制巖體變形得主要因素巖石、巖相特征及Ⅴ級結(jié)構(gòu)面特征開裂得不連續(xù)得Ⅲ、Ⅳ級結(jié)構(gòu)面貫通得Ⅰ、Ⅱ級結(jié)構(gòu)面,主要為軟弱結(jié)構(gòu)面

巖體得破壞機(jī)制也受控于巖體結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)控制有:巖體破壞難易程度、巖體破壞得規(guī)模、巖體破壞得過程及巖體破壞得主要方式等。巖體破壞機(jī)制受巖體結(jié)構(gòu)控制整塊體結(jié)構(gòu)巖體塊狀結(jié)構(gòu)巖體碎裂狀結(jié)構(gòu)巖體散體狀結(jié)構(gòu)巖體①張破裂②剪破壞結(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)①結(jié)構(gòu)體張破裂②結(jié)構(gòu)體剪破裂③結(jié)構(gòu)體流動(dòng)變形④結(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)⑤結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動(dòng)⑥結(jié)構(gòu)體組合體傾倒⑦結(jié)構(gòu)體組合體潰屈①剪破壞②流動(dòng)變形

巖體變形破壞方式:a、塊狀及層狀結(jié)構(gòu)巖體得塊體滑移;b、薄層狀結(jié)構(gòu)巖體得彎曲傾倒;c、碎裂結(jié)構(gòu)巖體得剪切破壞及塑性變形;d、松散及破碎結(jié)構(gòu)巖體得塑性變形四、巖體成因與巖體特征(自學(xué))1巖漿巖體無層理,產(chǎn)狀復(fù)雜。根據(jù)巖漿活動(dòng)方式,巖漿巖可分為深成巖、淺成巖和噴出巖三類。2沉積巖體具有層理構(gòu)造,巖體呈層狀結(jié)構(gòu)。沉積巖包括她生沉積巖和自生沉積巖兩大類。3變質(zhì)巖體多數(shù)巖石變質(zhì)后都經(jīng)歷了不同程度得重結(jié)晶作用,結(jié)構(gòu)較致密,抗水性增強(qiáng),孔隙率較低,透水性弱,抗變形性能好,強(qiáng)度高。因此與沉積巖相比,變質(zhì)巖得性質(zhì)一般要好些。

1、結(jié)構(gòu)面得統(tǒng)計(jì)規(guī)律

結(jié)構(gòu)面在巖體內(nèi)得分布常具隨機(jī)性,特別就是Ⅳ級和Ⅴ級結(jié)構(gòu)面。這些結(jié)構(gòu)面得各幾何參數(shù)可以看作隨機(jī)變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

§1、5結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬

2、結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)方法

目前以測線法應(yīng)用最為廣泛。

測線法她就是在巖石露頭表面布置一條測線,逐一量測與測線相交切得各條結(jié)構(gòu)面得幾何參數(shù)與地質(zhì)力學(xué)特征。

結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)步驟:(1)選擇測量區(qū)①巖體露頭好,能夠測量到足夠多得結(jié)構(gòu)面;②巖體新鮮;③測量區(qū)巖體巖性相同,并且位于同一構(gòu)造單元內(nèi);④露頭面盡量平直切直立。(2)測線布置,在選擇好得露頭巖面上布置測線,并將長約30m得測繩固定在測線上。測線布置應(yīng)滿足要求:①測線應(yīng)盡量沿水平方向布置;②拉直;③當(dāng)露頭面過高時(shí),應(yīng)標(biāo)出刪節(jié)線。刪節(jié)寬度一般為結(jié)構(gòu)面平均跡長得2-3倍,刪節(jié)線應(yīng)與測線平行,記錄刪節(jié)線方位和長度。(3)測量、記錄測量以小組為單位,1人記錄;1-2人用羅盤量測結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀;1-2人測量結(jié)構(gòu)面半跡長(或刪節(jié)半跡長)和其她數(shù)據(jù)。并將測量到得各種數(shù)據(jù)記錄在表中。測量時(shí)應(yīng)注意凡就是與測線相交得結(jié)構(gòu)面都要量測,不能漏測或有選擇性地測量。當(dāng)然對一些規(guī)模很小得或微結(jié)構(gòu)面則可不測。編號位置(m)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀半跡長(m)隙寬(mm)端點(diǎn)類型結(jié)構(gòu)面類型粗糙度充填膠結(jié)狀態(tài)備注傾向走向傾角123┋巖體結(jié)構(gòu)面測線測量記錄表

記錄者測線方位年月日記錄表編號測量位置露頭面產(chǎn)狀露頭類型測線號巖石類型露頭面尺寸露頭條件

1,2,3,4,5-結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面端點(diǎn)類型3、結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬

結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬就是采用MonteCarlo隨機(jī)模擬方法在計(jì)算機(jī)上模擬巖體內(nèi)得結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)。她就是建立在對結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)測量基礎(chǔ)上得,其模擬結(jié)果不僅與結(jié)構(gòu)面得實(shí)際分布在統(tǒng)計(jì)規(guī)律上一致,而且還可以由局部到全體、由表及里,得到巖體整體得結(jié)構(gòu)特征,有助于人們直觀了解巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面得分布規(guī)律,掌握人們一般情況下難以觀察、測量得巖體內(nèi)部得結(jié)構(gòu)特征。