任務1認識巖體的結(jié)構(gòu)特性、工程分類任務引入巖體是經(jīng)過變形和破壞后巖石的組合，它具有一定的結(jié)構(gòu)，賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中。巖石的結(jié)構(gòu)特性有哪些？教學目標1.掌握巖體結(jié)構(gòu)面成因類型；2.掌握巖體的軟弱夾層與泥化夾層；3.掌握巖體的結(jié)構(gòu)類型；4.掌握巖體的工程分類。

知識目標1.遵守法律，愛崗敬業(yè)，具有社會責任感和參與意識；2.具有質(zhì)量意識、綠色環(huán)保意識與安全意識；3.具有集體與團隊合作精神，能進行溝通和協(xié)作。

素質(zhì)目標1.能區(qū)分巖體結(jié)構(gòu)面成因類型與巖體的結(jié)構(gòu)類型；2.能在實際工作中進行巖體工程分類。

能力目標目錄結(jié)構(gòu)面的成因類型1軟弱夾層與泥化夾層2巖體的結(jié)構(gòu)類型3巖體的工程分類4一、結(jié)構(gòu)面的成因類型一、結(jié)構(gòu)面的成因類型（一）巖體結(jié)構(gòu)特征的研究意義1.巖體中的結(jié)構(gòu)面是巖體力學強度相對薄弱的部位，導致巖體力學性能的不連續(xù)性、不均一性和各向異性。只有掌握巖體的結(jié)構(gòu)特征，才有可能闡明巖體不同荷載下內(nèi)部的應力分布和應力狀況。2.巖體的結(jié)構(gòu)特征對巖體在一定荷載條件下的變形破壞方式和強度特征起著重要的控制作用。巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面，常成為決定巖體穩(wěn)定性的控制面，各結(jié)構(gòu)面分別為確定巖體抗滑穩(wěn)定的分割面和滑移控制面。3.靠近地表的巖體，其結(jié)構(gòu)特征在很大程度上確定了外營力對巖體的改造進程。這是由于結(jié)構(gòu)面往往是風化、地下水等各種外營力較活動的部位，也常常是這些營力的改造作用能深入巖體內(nèi)部的重要通道，往往發(fā)展為重要的控制面。總之，對巖體的結(jié)構(gòu)特征的研究，是分析評價區(qū)域穩(wěn)定性和巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)。研究結(jié)構(gòu)面最關(guān)鍵的是研究各類結(jié)構(gòu)面的分布規(guī)律、發(fā)育密度、表面特征、連續(xù)特征以及它們的空間組合形式。(二)巖體結(jié)構(gòu)面成因類型及特征成因類型地質(zhì)類型

主要特征工程地質(zhì)評價產(chǎn)狀分布

性質(zhì)原生結(jié)構(gòu)面

沉積結(jié)構(gòu)面1層理層面2軟弱夾層3不整合面、假整合面4沉積間斷面一般與巖層產(chǎn)狀一致，為層間結(jié)構(gòu)面

海相巖層中此類結(jié)構(gòu)面分布穩(wěn)定，陸相巖層中呈交錯狀，易尖滅

層面、軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面較為平整；不整合面及沉積間斷面多由碎屑泥質(zhì)物構(gòu)成，且不平整

國內(nèi)外較大的壩基滑動及滑坡很多由此類結(jié)構(gòu)面所造成的，如奧斯汀、圣·弗朗西斯、馬爾帕塞壩的破壞，瓦依昂水庫附近的巨大滑坡巖漿結(jié)構(gòu)面1侵入體與圍巖接觸面2巖脈巖墻接觸面3原生冷凝節(jié)理

巖脈受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面控制，而原生節(jié)理受巖體接觸面控制

接觸面延伸較遠，比較穩(wěn)定，而原生節(jié)理往往短小密集

與圍巖接觸面可具熔合及破碎兩種不同的特征，原生節(jié)理一般為張裂面，較粗糙不平

一般不造成大規(guī)模的巖體破壞，但有時與構(gòu)造斷裂配合，也可形成巖體的滑移，如有的壩肩局部滑移

變質(zhì)結(jié)構(gòu)面1片理2片巖軟弱夾層產(chǎn)狀與巖層或構(gòu)造方向一致片理短小，分布極密，片巖軟弱夾層延展較遠，具固定層次結(jié)構(gòu)面光滑平直，片理在巖層深部往往閉合成隱蔽結(jié)構(gòu)面，片巖軟弱夾層具片狀礦物，呈鱗片狀

在變質(zhì)較淺的沉積巖，如千枚巖等路塹邊坡常見塌方。片巖夾層有時對工程及地下洞體穩(wěn)定也有影響

構(gòu)造結(jié)構(gòu)面

1節(jié)理（X型節(jié)理、張節(jié)理）2斷層（沖斷層、捩斷層、橫斷層）3層間錯動4羽狀裂隙、劈理產(chǎn)狀與構(gòu)造線呈一定關(guān)系，層間錯動與巖層一致

張性斷裂較短小，剪切斷裂延展較遠，壓性斷裂規(guī)模巨大，但有時為橫斷層切割成不連續(xù)狀張性斷裂不平整，常具次生充填，呈鋸齒狀，剪切斷裂較平直，具羽狀裂隙，壓性斷層具多種構(gòu)造巖，成帶狀分布，往往含斷層泥、糜棱巖對巖體穩(wěn)定影響很大，在上述許多巖體破壞過程中，大都有構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的配合作用。此外常造成邊坡及地下工程的塌方、冒頂

次生結(jié)構(gòu)面

1卸荷裂隙2風化裂隙3風化夾層4泥化夾層5次生夾泥層

受地形及原結(jié)構(gòu)面控制分布上往往呈不連續(xù)狀，透鏡狀，延展性差，且主要在地表風化帶內(nèi)發(fā)育一般為泥質(zhì)物充填，水理性質(zhì)很差在天然及人工邊坡上造成危害，有時對壩基、壩肩及淺埋隧洞等工程亦有影響，但一般在施工中予以清基處理

一、結(jié)構(gòu)面的成因類型（三）結(jié)構(gòu)面等級分類類型主要特征力學性質(zhì)代表性結(jié)構(gòu)面A.貫通性宏觀結(jié)構(gòu)面連續(xù)性好，延伸方向確定，通常具一定厚度與方向破壞巖體的連續(xù)性，構(gòu)成巖體力學性質(zhì)作用邊界，控制巖體變形破壞方向，穩(wěn)定性計算的邊界層面，軟弱夾層，斷層面或斷層破碎帶B.顯性結(jié)構(gòu)面硬性結(jié)構(gòu)面，隨機斷續(xù)分布，延伸長度米級-數(shù)十米，具有統(tǒng)計優(yōu)勢方位破壞巖體的完整性，使巖體力學性質(zhì)具各向異性特征，影響巖體變形破壞方式各類原生和構(gòu)造裂隙，表生破裂結(jié)構(gòu)面C.隱微結(jié)構(gòu)面短小閉合，長度從毫米級至厘米級，隨機分布可有統(tǒng)計優(yōu)勢方位影響巖塊的強度和變形破壞特征巖石的隱微裂隙一、結(jié)構(gòu)面的成因類型（四）結(jié)構(gòu)面的規(guī)模Ⅰ級：指大斷層或區(qū)域性斷層。控制工程建設地區(qū)的地殼穩(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的區(qū)域性地質(zhì)界面。Ⅲ級：指長度數(shù)十米至數(shù)百米的斷層、區(qū)域性節(jié)理、延伸較好的層面及層間錯動等。

Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面控制著工程巖體力學作用的邊界條件和破壞方式，它們的組合往往構(gòu)成可能滑移巖體的邊界面，直接威脅工程安全穩(wěn)定性。Ⅳ級：指延伸較差的節(jié)理、層面、次生裂隙、小斷層及較發(fā)育的片理、劈理面等。是構(gòu)成巖塊的邊界面，破壞巖體的完整性，影響巖體的物理力學性質(zhì)及應力分布狀態(tài)。

Ⅳ級結(jié)構(gòu)面主要控制著巖體的結(jié)構(gòu)、完整性和物理力學性質(zhì)，數(shù)量多且具隨機性，分布規(guī)律具統(tǒng)計規(guī)律，需用統(tǒng)計方法進行研究，在此基礎(chǔ)上進行巖體結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡模擬。Ⅴ級結(jié)構(gòu)面：又稱微結(jié)構(gòu)面。常包含在巖塊內(nèi)，主要影響巖塊的物理力學性質(zhì)，控制巖石的力學性質(zhì)。二、軟弱夾層與泥化夾層二、軟弱夾層與泥化夾層（一）軟弱結(jié)構(gòu)面概述1.軟弱結(jié)構(gòu)面是巖體中具有一定厚度的軟弱帶(層)，與兩盤巖體相比具有高壓縮和低強度等特征，在產(chǎn)狀上多屬緩傾角結(jié)構(gòu)面。2.主要包括原生軟弱夾層、構(gòu)造及擠壓破碎帶、泥化夾層及其他夾泥層等。3.軟弱結(jié)構(gòu)面特性：（1）由原巖的超固結(jié)膠結(jié)式結(jié)構(gòu)變成了泥質(zhì)散狀結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)定向結(jié)構(gòu)；（2）粘粒含量很高；（3）含水量接近或超過塑限；（4）密度比原巖小；（5）常具有一定的脹縮性；（5）力學性質(zhì)比原巖差；（6）強度低；（7）壓縮性高；（8）易產(chǎn)生滲透變形。二、軟弱夾層與泥化夾層（二）結(jié)構(gòu)面的調(diào)查統(tǒng)計方法調(diào)查結(jié)構(gòu)面時，應先在工地選擇一代表性的基巖露頭，要注意研究結(jié)構(gòu)面的成因和填充情況。測量結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的方法和測量巖層產(chǎn)狀的方法相同，為測量方便起見，常用一硬紙片，當結(jié)構(gòu)面出露不佳時，可將紙片插入結(jié)構(gòu)面，用測得的紙片產(chǎn)狀，代替結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。（1）結(jié)構(gòu)面走向玫瑰圖（2）結(jié)構(gòu)面傾向玫瑰圖二、軟弱夾層與泥化夾層（三）結(jié)構(gòu)面的工程性質(zhì)評價1.穩(wěn)定性好強度大的結(jié)構(gòu)面應是閉合的，或是沒有軟弱物質(zhì)，會被后期巖脈所充填。2.工程性質(zhì)中等的結(jié)構(gòu)面，如較短小不連貫張開的結(jié)構(gòu)面，為粉粒和碎屑物質(zhì)所充填，粘粒很少量。或結(jié)構(gòu)面是閉合的，但有泥質(zhì)薄膜微滲水。結(jié)構(gòu)面強度取決于面的起伏差、填充物性質(zhì)及其親水性。3.工程性質(zhì)差，造成失穩(wěn)的很可能是軟弱結(jié)構(gòu)面。4.巖體的滲透性主要取決于結(jié)構(gòu)面的特性、分布和組合規(guī)律。三、巖體的結(jié)構(gòu)類型三、巖體的結(jié)構(gòu)類型（一）巖體的組成巖體是由結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡及其所圍限的巖石(結(jié)構(gòu)體)所組成。

具有一定的結(jié)構(gòu)是巖體的顯著特征之一。

巖體中存在著復雜的天然應力狀態(tài)和地下水，是巖體與其他材料的根本區(qū)別之一。（二）巖體的結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的排列組合關(guān)系。巖體的結(jié)構(gòu)類型：由于組成巖體的巖性，遭受的構(gòu)造變動及次生變化的不均一性，導致了巖體結(jié)構(gòu)的復雜性。為了反映巖體中結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的成因、特征及其排列組合關(guān)系，將巖體結(jié)構(gòu)劃分為4大類。(1)整體與塊狀結(jié)構(gòu)(2)層狀結(jié)構(gòu)(3)碎裂狀結(jié)構(gòu)(4)散體狀結(jié)構(gòu)三、巖體的結(jié)構(gòu)類型1.整體與塊狀結(jié)構(gòu)主要為均質(zhì)、巨塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖，巨厚層、厚層沉積巖、正變質(zhì)巖、塊狀巖漿巖、變質(zhì)巖；主要結(jié)構(gòu)形狀為巨塊狀、塊狀、柱狀；以原生構(gòu)造節(jié)理為主，只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙，多呈閉合型，裂隙結(jié)構(gòu)面間距大于0.7m，一般不超過1～3組，無危險結(jié)構(gòu)面組成的落石掉塊，偶有少量分離體。整體性強度高，結(jié)構(gòu)面互相牽制，巖體穩(wěn)定，可視為均質(zhì)彈性各向同性體，可能發(fā)生的巖土工程問題為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的局部滑動或坍塌，深埋洞室的巖爆。

三、巖體的結(jié)構(gòu)類型2.層狀結(jié)構(gòu)主要為多韻律的薄層及中厚層狀沉積巖、副變質(zhì)巖；主要結(jié)構(gòu)形狀為層狀、板狀、透鏡體；有層理、片理、節(jié)理，常有層間錯動。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(wěn)定性較差，可能發(fā)生的巖土工程問題為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體可能產(chǎn)生滑塌，特別是巖層的彎張破壞及軟弱巖層的塑性變形。三、巖體的結(jié)構(gòu)類型3.碎裂狀結(jié)構(gòu)主要為構(gòu)造影響嚴重的破碎巖層；主要結(jié)構(gòu)形狀為塊狀；斷層、斷層破碎帶、片理、層理及層間結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，裂隙結(jié)構(gòu)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，并受斷裂等軟弱結(jié)構(gòu)面控制，多呈彈塑性介質(zhì)，穩(wěn)定性很差，可能發(fā)生的巖土工程問題為易引起規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇巖體失穩(wěn)。坡體結(jié)構(gòu)·碎裂結(jié)構(gòu)類

受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（斷裂面、節(jié)理面、劈理面）控制三、巖體的結(jié)構(gòu)類型4.散體狀結(jié)構(gòu)主要為構(gòu)造影響劇烈的斷層破碎帶，強風化帶，全風化帶；主要結(jié)構(gòu)形狀為碎屑狀、顆粒狀；斷層破碎帶交叉，構(gòu)造及風化裂隙密集，結(jié)構(gòu)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(wěn)定性極差，巖體屬性接近松散體介質(zhì)，可能發(fā)生的巖土工程問題為易引起規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇巖體失穩(wěn)。

四、巖體的工程分類四、巖體的工程分類（一）巖石質(zhì)量指標（RQD）分類分類指標：RQD值RQD值定義：大于10cm的巖芯累計長度與鉆孔總進尺長度之比的百分率。巖石質(zhì)量指標分類法RQD＜2525~5050~7575~90＞90巖石質(zhì)量描述很差差一般好很好等級ⅠⅡⅢⅣⅤ四、巖體的工程分類（二）巖體分類

1.巖體地質(zhì)力學分類（CSIR分類）

巖體地質(zhì)力學分類就是用巖體的綜合特征值對巖體劃分質(zhì)量等級。CSIR分類指標值RMR由巖石強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件及地下水5種指標組成。按RMR評分值確定的巖體級別及巖體質(zhì)量評價評分值100~8180~6160~4140~21＜20分級ⅠⅡⅢⅣⅤ質(zhì)量描述非常好的巖體好巖體一般巖體較差巖體非常差巖體平均穩(wěn)定時間15m跨度20年10m跨度1年5m跨度1周2.5m跨度10h1m跨度30min巖體內(nèi)聚力（kPa）＞400300~400200~300100~200＜100巖體內(nèi)摩擦角（°）＞4535~4525~3515~25＜15四、巖體的工程分類（二）巖體分類

2.巴頓巖體質(zhì)量分類（Q分類）

由挪威地質(zhì)學家巴頓等人1974年提出，分類指標為Q。巖體質(zhì)量Q值分類表Q值＜0.010.01~0.10.1~1.01.0~4.04.0~1010~4040~100100~400＞400巖體分類異常差的極差的很差的差的一般的好的很好的極好的異常好的

式中：RQD——Deere的巖石質(zhì)量指標；Jn——節(jié)理級數(shù)；Jr——節(jié)理粗糙度系數(shù)；Ja——節(jié)理蝕變影響系數(shù)；Jw——節(jié)理水折減系數(shù)；SRF——應力折減系數(shù)。Q和RMR分類指標的關(guān)系為：

四、巖體的工程分類（二）巖體分類

3.巖體完整性系數(shù)分類完整性系數(shù)Kv：巖體的縱波波速（

pm）與巖石的縱波波速（

p）之比。巖體完整程度分類表Kv=(

pm/

p)2巖體完整性系數(shù)Kv＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15完整程度完整較完整較破碎破碎極破碎巖石堅硬程度分類表巖石飽和單軸抗壓強度σcw(MPa)＞6060~3030~1515~5＜5堅硬程度堅硬巖較堅硬巖較軟巖軟巖極軟巖四、巖體的工程分類（二）巖體分類

4.巖體質(zhì)量分級（《工程巖體分級標準》GB/T50218-2014）分級指標：巖體基本質(zhì)量指標BQ

當σcw＞90Kv＋30時，令σcw＝90Kv＋30

當Kv＞0.04σcw＋0.4時，令Kv＝0.04σcw＋0.4

BQ=90+3σcw+250Kv

Jv與Kv對照表Jv(條/m3)＜33~1010~2020~35＞35Kv

＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15四、巖體的工程分類（二）巖體分類

4.巖體質(zhì)量分級（《工程巖體分級標準》GB/T50218-2014）分級方法：（1）按巖體基本質(zhì)量指標BQ進行初步分級；（2）根據(jù)