1、1 岩体 是指包含各种地质界面 如层理 节理 断层 软弱夹层等结构面 的单一或多种岩石构成的地质体 岩体自身的稳定性与承载能力对工程建设有重大影响 分析和评价岩体的稳定性至关重要 影响岩体稳定性的主要影响因素有 区域稳定性 岩体结构特征 岩体变形特性与承载能力 地质构造及岩体风化程度等 第一节概述 一 岩体 2 二 岩体结构 1 岩体结构分析 结构面 是指存在于岩体中的各种地质界面 包括各种破裂面 节理 断层面 卸荷节理 风化节理等 物质分异面 如层理 层面 沉积间断面 片理等 以及软弱夹层 泥化夹层 充填夹泥 层 等 结构面按地质成因 可分为原生 构造 次生结构面三大类 1 结构面 第一节概
2、述 3 成岩过程中形成的结构面 可分为沉积结构面 火成结构面和变质结构面三种类型 A 原生结构面 构造应力作用 在岩体中形成的断裂面 错动面和破碎带统称为构造结构面 构造结构面分为 破裂结构面和构造软弱带两类 B 构造结构面 二 岩体结构 是指在风化 卸荷 地下水等作用下形成的风化节理 破碎带 卸荷节理 泥化夹等 C 次生结构面 第一节概述 4 5 A 结构面的规模 B 结构面的形态 结构面的平整度 光滑度 C 结构面的密集程度 反映岩体完整性 常用线密度 条 m 或结构面间距表示 D 结构面的连通性 结构面在走向和倾向方向的连通程度 E 结构面的张开度 指结构面的两壁离开的距离 可分为闭合
3、微张 张开和宽张4个级别 2 结构面的特征 第一节概述 二 岩体结构 6 岩体中结构体的形状和大小多种多样 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 3 结构体的类型 结构体的类型图 第一节概述 二 岩体结构 7 岩体结构 指岩体中结构面与结构体的组合方式 基本类型 整体状结构 块状结构 层状结构 碎裂结构和散体结构五类 4 岩体结构特征 第一节概述 二 岩体结构 8 岩体的工程地质性质 取决于岩体结构类型与特征以及组成岩体的岩石性质 不同结构类型岩体的工程地质性质如下 2 岩体的工程地质性质
4、 第一节概述 1 整体块状结构岩体 结构面稀疏 结构体块度大 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 抗风化能力较强 这类岩体具有良好的工程地质性质 是较理想的各类工程建筑地基 边坡岩体及洞室围岩 二 岩体结构 块状结构岩体 10 2 层状结构岩体 结构面以层面与不密集的节理为主 结构面多闭合至微张状 风化微弱 结构体块度较大且保持着母岩岩块性质 故此类岩体总体变形模量和承载能力较高 可作为工程建筑地基 第一节概述 二 岩体结构 层状结构岩体 12 层理 节理发育 常有泥质充填物质 结构体块度不大 其中镶嵌结构岩体因其结构体为硬质岩石 具有较高的变形
5、模量和承载能力 工程地质性能尚好 而层状碎裂结构和碎裂结构岩体则变形模量 承载能力均不高 工程地质性质较差 3 碎裂结构岩体 第一节概述 二 岩体结构 碎裂结构岩体 14 层理 节理极度发育 岩体十分破碎 岩石手捏即碎 属于碎石土类 可按碎石土类研究 4 散体结构岩体 第一节概述 二 岩体结构 散体结构岩体 16 三 地应力 1 定义 指存在于地壳岩体中的原始应力 又叫天然应力 2 类型 第一节概述 17 3 地应力分布规律 三 地应力 第一节概述 18 在地下工程建设中 地应力有十分重要的意义 在高地应力地区修筑的隧道及地下洞库中 常遇到坚硬岩层中的岩爆现象和软弱岩层中的流变现象 给工程施工
6、带来困难 三 地应力 第一节概述 19 第二节地下洞室变形及破坏的基本类型 一 围岩应力作用 围岩 工程开挖后 应力变化范围内的岩体 二次应力 工程开挖后 岩体中一定范围内原始应力发生变化 其改变后重新分布的应力叫二次应力 又叫重分布应力 或围岩应力 一 基本概念 20 第二节地下洞室变形及破坏的基本类型 二 围岩应力引起的变形和破坏类型 1 张裂塌落 拱顶张应力超过岩石抗拉强度 引起岩石破裂 导至洞顶塌落 2 劈裂剥落 切向应力导至洞室周边岩石形成平行洞壁的密集破裂 并产生剥落 3 碎裂松动 碎裂状岩体开挖后 岩块沿结构面滑移并形成松动圈 4 弯折内鼓 径向应力挤压薄层围岩 使之向洞内弯折内
7、鼓 甚至坍倒 一 围岩应力作用 21 第二节地下洞室变形及破坏的基本类型 5 岩爆 在高应力地区 洞室开挖后 围岩因弹性应变能突然释放而发生的岩石弹射或抛出现象 6 塑性挤出 软弱岩体在洞室开挖后 当围岩应力超过其屈服强度时 向洞内产生的塑性挤出现象 7 膨胀内鼓 松动圈集中 导致岩石吸水膨胀 并向洞内鼓出 在膨胀岩地区 洞室开挖后水分向 二 围岩应力引起的变形和破坏类型 一 围岩应力作用 22 第二节地下洞室变形及破坏的基本类型 三 松散围岩的变形与破坏 1 重力坍塌 固结程度差的散体结构围岩 开挖后在重力作用下自由坍落 2 塑流涌出 当开挖饱水断层破碎带时 松散物质常形成碎屑流涌出 23
8、第三节地下洞室特殊地质问题 一 洞室涌水 1 涌水条件 开挖洞室 遇相互贯通又富含水的节理 断层破碎带 蓄水洞穴或地下暗河等 可能产生涌水 已开挖洞室 与地面有贯通裂缝 暴雨时可能产生涌水 24 第三节地下洞室特殊地质问题 一 洞室涌水 2 涌水预测方法 1 相似比拟法 由实测导坑涌水量推算 由于开挖地段涌水量推算 25 2 水均衡法 3 地下水动力学法 承压水含水层中的完整型隧道 潜水含水层中的完整型隧道 第三节地下洞室特殊地质问题 一 洞室涌水 26 二 腐蚀 1 腐蚀类型 第三节地下洞室特殊地质问题 27 2 腐蚀严重程度 第三节地下洞室特殊地质问题 二 腐蚀 28 3 腐蚀易发生地区 第三节地下洞室特殊地质问题 二 腐蚀 29 三 瓦斯 第三节地下洞室特殊地质问题 以甲烷为主的有害气体的总称 主要发生在含煤地层 危害条件 施工要求 30 四 岩爆 第三节地下洞室特殊地质问题 岩块自然弹射或抛落 岩爆特点 31 第四节围岩分级及其应用 一 围岩分级 32 第五节围岩稳定性分析方法 二 围岩稳定性分析方法
