1、目录一、结构体的类型和岩体结构特征 .21.结构体的类型 .22.岩体结构特征 .23、组成 .34、结构面 .35、结构体 .46、类型 .47、力学效应 .5二、岩层产状的记录方法 .6一、结构体的类型和岩体结构特征1.结构体的类型由于各种成因的结构面的组合，在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。岩体中结构体的形状和大小是多种多样的，但根据其外形特征可大致归纳为：柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，例如：平缓产状的层状岩体中，一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂
2、组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等；在陡立的岩层地区，由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小，可用体积裂隙数 Jv 来表示。其定义是：岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数m 3)，表达式为：式中的 Si 为岩体内第 i 组结构面的间距； 为该组结构面的裂隙数(裂隙数m)。根据 Jv 值的大小可将结构体的块度进行分类(表 16-4-2)。结构体块度(大小)分类 表 16-4-2块度描述 巨型块体 大型块体 中型块体 小型块体 碎块体体积裂隙数Jv(裂隙数m 3) 302.岩体结构特征岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。岩
3、体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表 16-4-3 中。(三)岩体的工程地质特性岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。不同结构类型岩体的工程地质性质： 1.整体块状结构岩体的工程地质性质 整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强，所以这类岩体具有良好的工程地质性质。岩体结构的基本类型 表 16-4-3结构类型 结构体特征类 亚
4、类 地质背景 结构面特征 形态 强度(MPa)整体块状整体结构岩性单一，构造变形轻微的巨厚层岩层及火成岩体，节理稀少结构面少，13 组，延展性差，多呈闭合状，一般无充填物，tan 0.6巨型块体 60结构 块状结构岩性单一，构造变形轻微中等的厚层岩体及火成岩体，节理一般发育，较稀疏结构面 23 组，延展性差，多闭合状，一般无充填物，层面有一定结合力，tan =0.40.6大型的方块体、 菱块体、柱体一般60层状 层状结构构造变形轻微中等的中厚层状岩体(单层厚30cm)，节理中等发育，不密集结构面 23 组，延展性较好，以层面、层理、节理为主，有时有层间错动面和软弱夹层，层面结合力不强，tan
5、=0.30.5大中型层块体、柱体、菱柱体30结构薄层(板)状 结构构造变形中等强烈的薄层状岩体(单层厚23 组，以节理为主，组数多，较密集，延展性较差，闭合状，无一少量充填物，结构面结合力不强，tan 0.40.6形态大小不一，棱角显著，以中小型块体为主60碎裂结构 层状破裂 结构3、组成岩 体 内 岩 块 的 组 合 排 列 形 式 。 岩 体 结 构 是 由 结 构 面 和 结 构 体 2 个 基 本 单元 组 成 。 4、结构面岩 体 内 存 在 的 不 同 成 因 、 不 同 特 性 的 各 种 地 质 界 面 的 统 称 。 如 层 面 、 节 岩 体 结 构理 、 断 层 、 裂
6、隙 等 。 结 构 面 不 是 几 何 学 上 的 面 ， 而 往 往 是 具 有 一 定 张 开度 的 裂 缝 ， 或 被 一 定 物 质 充 填 ,具 有 一 定 厚 度 的 层 或 带 。 按 成 因 ,结 构 面可 分 为 ： 沉 积 或 成 岩 过 程 中 产 生 的 层 面 、 夹 层 、 冷 凝 节 理 等 原 生 结 构 面 ；构 造 作 用 下 形 成 的 断 层 、 节 理 等 构 造 结 构 面 ； 变 质 作 用 下 所 产 生 的 片 理 、片 麻 理 等 变 质 结 构 面 ； 还 有 在 外 营 力 作 用 下 形 成 的 风 化 裂 隙 、 卸 荷 裂 隙等 次
7、 生 结 构 面 。 按 规 模 （ 主 要 是 长 度 ） ， 可 将 结 构 面 分 为 5 级 ： （ 几 十至 上 百 公 里 ， 十 几 公 里 ， 几 公 里 ,几 米 至 几 十 米 和 厘 米 级 ） 。 它 们 分 级或 共 同 控 制 着 区 域 、 地 区 、 山 体 、 岩 体 的 稳 定 性 和 岩 块 的 力 学 特 性 。 按性 质 ， 结 构 面 可 分 为 硬 性 （ 刚 性 ） 结 构 面 和 软 弱 结 构 面 。 硬 性 结 构 面 的摩 擦 系 数 较 大 ， 多 数 没 有 充 填 物 。 软 弱 结 构 面 的 摩 擦 系 数 相 对 较 小 ，
8、延伸 较 长 ， 且 普 遍 充 填 粘 土 、 泥 、 岩 石 碎 块 等 物 质 。 按 物 质 组 成 和 微 结 构形 态 ， 软 弱 结 构 面 分 为 原 生 软 弱 夹 层 、 断 层 和 层 间 错 动 破 碎 带 、 软 弱 泥化 带 （ 或 夹 层 ） 等 3 种 类 型 。 某 些 充 填 泥 质 或 粘 土 薄 膜 的 大 节 理 ， 也 可构 成 软 弱 结 构 面 。 软 弱 结 构 面 是 岩 体 中 最 容 易 产 生 变 形 和 破 坏 的 部 位 。它 常 常 成 为 危 险 的 切 割 面 、 滑 移 面 或 构 成 有 害 的 压 缩 变 形 带 ， 导
9、 致 岩 体产 生 不 允 许 的 变 形 或 失 稳 。 因 此 ， 当 工 程 岩 体 中 存 在 软 弱 结 构 面 时 ， 除了 要 研 究 它 们 的 几 何 形 态 、 结 合 状 况 、 空 间 分 布 和 填 充 物 质 等 方 面 外 ，还 要 特 别 注 意 对 其 物 质 组 成 、 厚 度 、 微 观 结 构 、 在 地 下 水 作 用 下 工 程 地质 性 质 （ 潜 蚀 、 软 化 ） 的 变 化 趋 势 、 受 力 条 件 和 所 处 的 工 程 部 位 ， 以 及它 们 的 力 学 性 质 指 标 等 ， 进 行 专 门 的 试 验 研 究 ， 并 对 其 对
10、岩 体 稳 定 性 的影 响 作 出 定 量 的 分 析 评 价 ， 提 出 工 程 处 理 措 施 。 5、结构体岩 体 受 结 构 面 切 割 而 成 的 块 体 或 岩 块 。 随 着 结 构 面 的 分 级 ， 相 应 地 结 构体 也 可 分 级 。 视 研 究 问 题 的 不 同 ， 所 选 取 的 结 构 体 等 级 是 不 一 的 。 几 级 结 构体 综 合 叠 加 影 响 居 多 。 由 于 不 同 级 别 、 不 同 性 质 、 不 同 产 状 以 及 不 同 发 育 程度 的 结 构 面 的 组 合 ， 结 构 体 几 何 形 态 、 单 体 大 小 可 迥 然 不 同
11、 。 岩 性 的 变 化 ，也 均 关 系 着 岩 体 的 完 整 性 、 坚 强 性 ， 从 而 决 定 着 岩 体 的 所 属 介 质 类 型 。 6、类型按 结 构 面 和 结 构 体 组 合 形 式 ， 尤 其 是 结 构 面 性 状 ， 可 将 岩 体 划 分 如 下 结构 类 型 ： 整 体 块 状 结 构 ， 包 括 整 体 （ 断 续 ） 结 构 、 块 状 结 构 和 菱 块 状 结 构 ； 层 状 结 构 ， 包 括 层 状 结 构 和 薄 层 (板 状 )结 构 ； 碎 裂 结 构 ， 包 括 镶 嵌 结 构 、层 状 碎 裂 结 构 和 碎 裂 结 构 ； 散 体 结
12、构 ， 包 括 块 夹 泥 结 构 和 泥 夹 块 结 构 等 。 7、力学效应结 构 对 岩 体 力 学 性 能 的 影 响 。 岩 体 在 力 学 作 用 和 力 学 性 质 上 有 明 显 的 结 岩 体 结 构构 效 应 ， 结 构 类 型 不 同 ， 力 学 效 应 不 一 。 若 岩 体 内 存 在 着 软 弱 结 构 面 ， 则 岩体 结 构 力 学 效 应 主 要 受 它 控 制 ， 而 且 取 决 于 它 的 充 填 度 (即 充 填 物 在 结 构 面内 填 充 程 度 )、 充 填 物 成 分 与 结 构 、 充 填 物 厚 度 以 及 结 构 面 的 起 伏 度 （ 即
13、 结 构面 的 起 伏 程 度 ， 常 用 起 伏 差 即 起 伏 最 大 值 表 示 ） 。 其 中 又 以 充 填 物 厚 度 、 充填 度 和 起 伏 度 最 为 重 要 。 厚 度 大 小 与 物 质 成 分 有 关 ,一 般 颗 粒 越 粗 厚 度 越 大 ;反 之 ,颗 粒 越 细 ,厚 度 越 小 。 设 充 填 物 厚 度 为 h,结 构 面 起 伏 差 为 H,定 义 为 充填 度 。 起 伏 的 结 构 面 内 充 填 物 的 充 填 度 越 大 ， 结 构 面 抗 剪 强 度 越 低 。 当 充 填度 大 于 200 左 右 时 ,结 构 面 强 度 便 稳 定 于 一
14、定 的 水 平 上 ； 即 与 软 弱 充 填 物 质的 强 度 相 当 ， 这 种 关 系 称 之 为 充 填 度 的 力 学 效 应 。 结 构 面 起 伏 度 用 起 伏 差 及 起 伏 角 表 示 。 起 伏 差 的 力 学 效 应 常 与 充 填 度 相联 系 。 起 伏 角 为 迎 着 受 力 方 向 结 构 面 的 仰 角 ， 又 称 为 爬 坡 角 。 结 构 面 具有 爬 坡 角 为 的 起 伏 时 ， 其 抗 剪 强 度 中 的 摩 擦 角 a 将 增 加 ， 即 a= j+ j 为 平 直 结 构 面 的 基 本 摩 擦 角 。 多 组 四 级 结 构 面 （ 如 节 理
15、 ） 发 育 的 岩 体 结 构 类 型 的 力 学 效 应 主 要 取 决 于结 构 面 密 度 （ 单 位 尺 寸 上 的 结 构 面 数 ） 、 结 构 面 产 状 （ 结 构 面 出 露 的 空 间 方位 ） 及 结 构 面 组 数 3 个 方 面 。 岩 体 强 度 （ 变 形 参 数 也 同 样 ） 随 着 岩 体 内 含 的结 构 面 组 数 和 结 构 体 数 增 多 而 降 低 。 结 构 面 对 岩 体 破 坏 影 响 有 一 定 的 范 围 。当 结 构 面 倾 角 大 于 或 小 于 min 时 ， 结 构 面 对 岩 体 破 坏 便 没 有 影 响 。 当 结 构面
16、倾 角 介 于 和 min 之 间 时 ,岩 体 强 度 则 随 着 结 构 面 倾 角 而 变 化 ， 在 =30时 ， 出 现 强 度 最 低 值 。 在 多 组 结 构 面 发 育 的 岩 体 ， 结 构 面 对 岩 体 力 学 作 用和 力 学 性 质 的 影 响 ， 是 各 组 结 构 面 力 学 效 应 的 叠 加 。 显 然 ， 结 构 面 组 数 越 多 ，岩 体 力 学 性 质 越 均 匀 化 。 整 体 结 构 岩 体 的 力 学 效 应 规 律 基 本 上 与 节 理 化 岩 体 相 近 。 以 单 轴 抗 压 强度 为 例 ， 节 理 化 岩 体 仅 相 当 于 岩 块
17、 抗 压 强 度 的 1/3 至 1/10,而 整 体 结 构 岩 体的 单 轴 抗 压 强 度 可 相 当 于 岩 块 的 1/2 至 1/3。二、岩层产状的记录方法 如用方位角罗盘测量，测得某地层走向是 330、倾向为 240、倾角为 50，记做 330/SW50，或记做 24050（即只记倾向与倾角即可）。如果用方位角罗盘测量但要用象限角记录时，则需把方位角换算成象限角，再作记录。如上述地层产状其走向应为 =360330=30，倾向 =240180=60。其产状记作 N30W/SW50，或直接记作 S60W50 则可。在地质图或平面图上标注产状要素时，需用符号和倾角表示。首先找出实测点在图上的位置，在该点按所测岩层走向的方位画一小段直线（4mm）表示走向，再按岩层倾向方位，在该线段中点作短垂线（2mm）表示倾向，然后，将倾角数值标注在该符号的右下方。
