文档介绍：沉积结构面对岩体力学性质的影响
结构面是决定岩体力学性质的重要因素。岩体的力学性质一方面受岩石材料性质的影响,另一方面受结构特征(结构面方向、性质、密度(间距)和组合方式等)和赋存条件(地应力、地下水和温度等)的控制。在探索影响岩体力学性质各因素力学效应方面,前人对构造结构面做了大量的观测和模拟试验研究,取得了不少成果。沉积结构面是在沉积作用过程中形成的,其与成岩后所形成的构造结构面是有区别的,对岩体力学性质的影响也各不相同。沉积结构面分布广,延展好,通常是具有高度贯通性的结构面,岩体强度相对较低。沉积结构面的存在削弱了岩体的力学强度,控制着岩体的变形和破坏规律。
一、沉积结构面的成因类型
沉积结构面是在沉积建造阶段,即在沉积过程中、成岩作用结束之前所形成的构造。沉积结构面按其成因与特征可分为以下几种类型

层理是沉积岩区别于岩浆岩、变质岩的最主要的客观标志,是最重要的原生构造。沉积岩的层理是由其成分、结构、颜色以及结核、包体等在垂向上的变化所表现出来的成层现象。层理的出现说明沉积条件的变化,沉积岩体因层理的存在而显出非均一性。层理可进一步划分为细层、层系和层系组。层理面是指层系的上、下界面,层系上下之间的距离为层系厚度。根据层理面上的强度特征可将层理分为弱面型与非弱面型。非弱面型层理是在水动力较强,且变化不大,或者说是在持续较强的水动力条件下
形成的,并保存在砂岩和粉砂岩中的沉积构造,如一些交错层理。岩体受力变形过程中一般不会沿这些层理面破坏,这表明此类层理的细层之间粘结坚硬致密。因此这种类型的层理对岩石(体)力学性质影响不大,如研究区内分流河道砂岩和一些决口扇砂岩常见此型层理发育。弱面型层理是在水动力强弱交替的条件下形成的。当水动力弱时形成泥质、云母片、植物碎屑和碳质等定向排列而呈现层理。这类层理的细层之间粘结较弱,形成沉积弱面,如交错层理、砂纹层理、潮汐层理、互层层理和水平层理等。岩体受力变形过程中,岩体易产生垂直于沉积结构面的张性破坏或沿沉积弱面的剪切破坏。层系或层系组界面和岩层面以及不整合面也均为沉积构造弱面,对岩石(体)力学性质具有重要影响。如老顶砂体对直接顶及煤层冲刷形成的界面,由于砂岩与泥岩力学
性质差异较大,岩性交界面粘聚力差,砂体下直接顶泥岩层往往易离层破坏。因此,在成岩作用过程中,其接触面附近常发育有较多的垂直于接触面的原生裂隙,进一步造成岩体的不连续性,对顶板稳定性产生重要影响。

岩层(Strata)是指那些顶面和底面由两个沉积不连续面所限定的沉积物层,或者指那些由连续沉积作用形成的层理面所限定的沉积物层,或者那些由一个沉积不连续面与一个沉积连续面所限定的沉积物层。因此,岩层面为岩层的顶界面和底界面。层面可能是由于程度不等的长期沉积作用中断所引起,也可能由于沉积物岩性及岩石学特征的相继迅速递变所引起。

为较大的不连续面,上下地质时代不连续,存在明显的沉积间断和地层缺失。根据形态特征及成因,不整合面可分为平行不整合、角度不整合和冲刷不整合。在煤层顶板岩体中,常常存在河流冲刷作用(包括河流同生冲蚀和后生冲蚀),冲蚀接触面凹凸不平,犬牙交错,冲蚀带边界断裂发育。这些将对岩石(体)力学性质产生重要影响。

沉积岩体中软弱夹层实质上是具有一定