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上传人:likuilian1 2022/7/29 文件大小:101 KB

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文档介绍

文档介绍:岩体稳定性分析与评价
1工程岩体的定义
在工程地质中,把工程作用范围内具有一定的岩石成分、结构特征及赋存于 某种地质环境中的地质体称为岩体。岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理和 节理、断层等切割下,具有明显的不连续性。这是岩体的重要特态下,完整块体状坚硬岩石表现为张性破坏,通常释 放出较高的弹性应变能;
(2) 含有软弱结构面的块状岩体,当结构面与最大主应力之间角度合适时, 则表现为沿结构面的剪切滑动破坏;
(3) 碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间;
(4) 碎块状或散体状岩体,表现为塑性破坏。
3结构面对岩体稳定性的影响
70年代以来,国外外工程地质学家和岩体力学专家都注意到各种结构面切 割的岩体与完整岩块的性质存在区别,并提出了岩块(Rock)和岩体(Rock Mass) 的概念。其基本观点是,岩石是地壳发展过程中的自然历史产物,是构成地壳的 主要独立组分,它可以由一种或几种造岩矿物或天然玻璃组成,具有稳定的外形 的固态集合体。岩石按其成因可分成岩浆岩、沉积岩和变质岩;岩体通常是指不 具有成层构造的岩浆岩或混合岩化的变质岩的俗称。在工程地质学领域,“岩石” 和“岩体”是工程性质截然不同的两个术语。岩体内存在着不同成因、不同特性、 不同方向的结构面。岩体中的结构面依自己的产状,彼此组合将岩体切割成形态
不一、大小不等以及成分各异的岩块,这些由结构面所包围的岩块统称为结构体。 岩石仅仅是指构成岩体的物质组成或材料。
岩体的工程性质主要取决于结构体的工程性质和结构面的工程性质,包括岩 体赋存的地质环境(地应力、地下水等)和工程作用特点。其中,结构面是造成岩 体工程性质复杂性的根本原因:一方面,结构面的存在破坏了岩体的连续性和完 整性,使岩体具有不均一性和各向异性;另一方面,作为岩体组成部分的结构面 本身,其几何上和力学上也是错综复杂的。
结构面的存在是岩体作为工程介质区别于其他工程介质的本质根源。与土体 相比,岩体工程性质的特殊性主要表现在以下三个方面:
⑴不连续岩体是由不同规模、不同形态、不同成因、不同方向和不同序次的 结构面以及被结构面围限而成的结构体共同组成的综合体,岩体在几何上和力学 性质上都具有不连续性。
各向异性由于发育在岩体中的各种结构面均具有明显的方向性,受结构 面的影响,岩体的工程性质呈现显著的各向异性。随着岩体中发育的结构面组数 的增多,岩体工程性质的各向异性程度趋于减弱。
非均一由于岩体工程性质的不连续、各向异性以及岩体组成物质的非均 质,加之结构面在岩体不同部位发育程度和分布规律的差异,不同工程部位的岩 体常表现出不同的工程性质。
岩体工程性质的特殊性决定了岩体工程性质的复杂性,要求对岩体工程性质 的研究方法应与土体及其他工程介质相区别。
结构面,根据谷德振教授(1979)的定义,它是地质历史发展过程中,在岩体 内形成具有一定方向、一定规模、一定形态和特征的面、缝、层、带状的地质界 面。面是指岩块间刚性接触的,无任何充填的劈理、节理、层面、片理等,是自 然界最直观、最易被人们认识的一类结构面;缝是指有充填物,而且充填物有一 定厚度的裂缝,如泥化夹层、岩脉等。这类结构面具有清楚的界面,也是人们所 熟悉的;层是指岩层中工程性质相对软弱的软弱夹层,如玄武岩中的凝灰岩夹层, 灰岩中的泥灰岩夹层,砂岩中的粘土层夹层等,是物质成分和力学性质有明显差 异的二种成层岩石在空间上韵律分布形成的。这类结构面野外容易识别,但按传 统的观点,人们并不把它视为结构面。可以说,这是一类根据力学属性定义的结
构面;带是指具有一定厚度(或宽度)的构造破碎带、接触破碎带、顺层或层间错动 带、古风化壳(不整合)和风化槽等。
因此,考虑工程稳定性的研究目的,结构面不但包括几何属性和力学属性上 的面状构造,还包括在几何上由上、下两个界面所限制,在物质组成上有一定厚 度的相对软弱的物质充填,在力学属性上存在明显不连续性的缝、层、带状构造, 由于充填于上、下两个界面之间的软弱物质厚度与相邻岩块厚度相比是微不足道 的,从宏观上仍可看作是一种面状构造。
结构面对岩体稳定性的影响表现在:
1、 结构面空间方位的影响
结构面空间方位对岩石稳定性的影响取决于结构面的产状要素与岩体所在 的斜坡的空间几何关系。斜坡有倾向坡外、倾角小于坡角的结构面存在;斜坡被 两组或两组以上结构面切割,形成不稳定棱体,其底棱线倾向坡外,且倾角小于 斜坡坡角;坡足或坡基存在缓倾的软弱加层均可导致岩体的破坏。
结构面方位的表示方法很多,如赤平投影图、玫瑰花图、等角度或等面积散 点图、等密度图等。其中,赤平投影图最常见。赤平投影图是将结构面的产状投 影到通过参考球体中心的赤道平面上的几何图。它不仅可以分析岩体沿平面的滑 动,还可以分析沿楔形