结构面的基本性能.

WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军1岩石力学之结构面的性质2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军2WUST图片欣赏2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军3WUST图片欣赏2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军4WUST图片欣赏2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军5WUST图片欣赏2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军6WUST图片欣赏2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军7WUST基本内容结构面概述1结构面的变形特性2结构面的强度特性32019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军8WUST1结构面概述岩石（Rock）矿物、岩屑......结构面（StructuralPlane）......岩块（Rockblock或Rock）指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。岩体（Rockmass）......1.1几个基本概念结构面：断层、节理、褶皱……统称节理，由于节理的存在，造成了介质的不连续，因而这些界面又称为不连续面或结构面。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军9WUST完整性很好——连续介质力学方法非常破碎——土力学方法两者之间——裂隙体力学方法岩体不连续性，各向异性反映区域性地质构造降低岩体强度岩体结构面影响的）于板状结构体（长厚比大块状结构体（短轴的）结构体夹泥的，夹层软弱结构面干净的坚硬结构面结构面岩体结构要素（单元）152019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军10WUST图1节理岩体的强度特征与岩石强度的区别Ⅰ－岩石；Ⅱ－节理化岩体：Ⅲ－节理岩体强度=岩块强度+节理强度2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军11WUST(一)地质成因类型原生结构面构造结构面次生结构面(二)力学成因类型张性结构面剪性结构面1.2结构面特征2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军12WUST成因类型地质类型原生结构面沉积结构面层面、层理、沉积间断面（不整合面、假整合面）、原生软弱夹层火成结构面流层、流线、火山岩流接触面，蚀变带、挤压破碎带、原生节理变质结构面片理、板理、软弱夹层2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军13WUST成因类型地质类型构造结构面劈理节理断层层间破碎夹层2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军14WUST成因类型地质类型次生结构面卸荷裂隙爆破裂隙风化裂隙风化夹层泥化夹层2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军15WUST成因类型地质类型主要特征工程地质评价产状分布性质原生结构面沉积结构面1层理层面2软弱夹层3不整合面、假整合面4沉积间断面一般与岩层产状一致，为层间结构面海相岩层中此类结构面分布稳定，陆相岩层中呈交错状，易尖灭层面、软弱夹层等结构面较为平整；不整合面及沉积间断面多由碎屑泥质物构成，且不平整国内外较大的坝基滑动及滑坡很多由此类结构面所造成的，如奥斯汀、圣·弗朗西斯、马尔帕塞坝的破坏，瓦依昂水库附近的巨大滑坡岩浆岩结构面1侵入体与围岩接触面2岩脉岩墙接触面3原生冷凝节理岩脉受构造结构面控制，而原生节理受岩体接触面控制接触面延伸较远，比较稳定，而原生节理往往短小密集与围岩接触面可具熔合及破碎两种不同的特征，原生节理一般为张裂面，较粗糙不平一般不造成大规模的岩体破坏，但有时与构造断裂配合，也可形成岩体的滑移，如有的坝肩局部滑移变质结构面1片理2片岩软弱夹层产状与岩层或构造方向一致片理短小，分布极密，片岩软弱夹层延展较远，具固定层次结构面光滑平直，片理在岩层深部往往闭合成隐蔽结构面，片岩软弱夹层具片状矿物，呈鳞片状在变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对工程及地下洞体稳定也有影响构造结构面1节理（X型节理、张节理）2断层（冲断层、捩断层、横断层）3层间错动4羽状裂隙、劈理产状与构造线呈一定关系，层间错动与岩层一致张性断裂较短小，剪切断裂延展较远，压性断裂规模巨大，但有时为横断层切割成不连续状张性断裂不平整，常具次生充填，呈锯齿状，剪切断裂较平直，具羽状裂隙，压性断层具多种构造岩，成带状分布，往往含断层泥、糜棱岩对岩体稳定影响很大，在上述许多岩体破坏过程中，大都有构造结构面的配合作用。此外常造成边坡及地下工程的塌方、冒顶次生结构面1卸荷裂隙2风化裂隙3风化夹层4泥化夹层5次生夹泥层受地形及原结构面控制分布上往往呈不连续状，透镜状，延展性差，且主要在地表风化带内发育一般为泥质物充填，水理性质很差在天然及人工边坡上造成危害，有时对坝基、坝肩及浅埋隧洞等工程亦有影响，但一般在施工中予以清基处理2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军16WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军17WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军18WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军19WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军20WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军21WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军22WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军23WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军24WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军25WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军26WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军27WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军28WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军29WUST(一)地质成因类型1.岩体在成岩过程中形成的结构面。沉积结构面是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的，有层理面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。岩浆结构面是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面，包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆岩之间的接触面和原生冷凝节理等。变质结构面在变质过程中形成，分为残留结构面和重结晶结构面。2.构造结构面是岩体形成后在构造应力作用下形成的各种破裂面，包括断层、节理、劈理和层间错动面等。3.次生结构面是岩体形成后在外营力作用下产生的结构面，包括卸荷裂隙、风化裂隙、次生夹泥层和泥化夹层等。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军30WUST(二)力学成因类型1、张性结构面是由拉应力形成的，如羽毛状张裂面、纵张及横张破裂面、岩浆岩中的冷凝节理等特点：张开度大、连续性差、形态不规则、面粗糙，起伏度大及破碎带较宽,易被充填,常含水丰富，导水性强2、剪性结构面是剪应力形成的，破裂面两侧岩体产生相对滑移，如逆断层、平移断层以及多数正断层等。特点：连续性好，面较平直，延伸较长并有擦痕镜面等。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军31WUST二、结构面的规模Ⅰ级指大断层或区域性断层。控制工程建设地区的地壳稳定性，直接影响工程岩体稳定性；Ⅱ级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。Ⅲ级指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等。Ⅱ、Ⅲ级结构面控制着工程岩体力学作用的边界条件和破坏方式，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面，直接威胁工程安全稳定性2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军32WUST级序分级依据地质类型力学属性对岩体稳定性影响I级延伸数十公里深度可切穿一个构造层破碎带宽度在数米、数十米以上区域性深大断裂或大断裂属于软弱结构面，构成独立的力学介质单元影响区域稳定性是岩体变形或破坏的控制条件，形成岩体力学作用边界。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军33WUST级序分级依据地质类型力学属性对岩体稳定性影响II级延伸数百米至数公里，破碎带宽度比较窄，几厘米至数米不整合面假整合面原生软弱夹层层间错动带风化夹层属于软弱结构面形成块裂边界控制山体稳定性与I级结构面可形成大规模的块体破坏，即控制岩体变形和破坏方式。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军34WUST级序分级依据地质类型力学属性对岩体稳定性影响III级延展十米或数十米，无破碎带，面内不含泥，有泥膜。在一个地质时代地层中分布。各种类型的断层原生软弱夹层层间错动带等多数属于坚硬结构面少数属软弱结构面。控制岩体的稳定性与I、II级结构面组合可形成不同规模的块体破坏划分II类岩体结构的重要依据2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军35WUST级序分级依据地质类型力学属性对岩体稳定性影响IV级延展数米，未错动，不夹泥，有的呈弱结合状态，统计结构面节理、劈理、片理、层理、卸荷裂隙等。坚硬结构面划分II类岩体结构的基本依据是岩体力学性质和结构效应基础破坏岩体的完整性，与其他结构面形成不同类型边坡破坏方式。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军36WUST级序分级依据地质类型力学属性对岩体稳定性影响V级连续性极差、刚性接触的细小或隐微裂面，统计结构面微小节理隐微裂隙线理等。硬性结构面分布随机，降低岩块强度，是岩块力学性质效应基础。若十分密集，又因风化，形成松散介质。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军37WUSTⅣ级指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态。Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具统计规律，需用统计方法进行研究。Ⅴ级又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。Ⅰ-Ⅲ级结构面为实测结构面：经野外地质测绘工作，按其结构面的产状及其具体位置，直接表示在不同比例尺的工程地质图上。Ⅳ-Ⅴ级结构面为统计结构面：只能在野外有明显的岩层露头地点进行统计，经过室内作结构面密度统计图，认识其统计规律，它们不能直接反映在工程地质图上，但可转化为结构面的组合模型反映在岩体结构图上。2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军38WUST走向、倾向、倾角结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的破坏机理与强度。三、产状2sin)1()(2331ctgtgtgCjjj据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的极限强度与结构面倾角间的关系为：2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军39WUSTThedipistheangleindegreesbetweenahorizontalplaneandtheinclinedplane,measureddownfromhorizontal.Thestrikeisthecompassdirection(North)ofthehorizontallineformedbytheintersectionofahorizontalplaneandaninclinedplane.Dip(面的倾角)andStrike(走向)2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军40WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军41WUST2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军42WUSTa.贯通类型①非贯通性结构面：较短、不能贯通,岩块强度降低、变形增大.②半贯通性结构面：有一定长度、不能贯通,岩块强度降低、变形增大．③贯通性结构面：长度较长、连续好、贯通整个岩体、构成岩体边界，它对岩体有较大的影响，破坏常受这种结构面控制．四、结构面贯通类型和连续性2019/12/17武汉科技大学理学院工程力学系蔡路军43WUST结构面的连续性反映结构面的贯通程度。1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长度之和(