第四章巖體結(jié)構(gòu)

第四章巖體結(jié)構(gòu)第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖石（Rock）:

具一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦物集合體.巖體（Rockmass）：包含各種結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)體。

巖體的工程性質(zhì)首先取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì),其次才是組成巖體的巖石性質(zhì).第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖體結(jié)構(gòu)(rockmassstructure)

=

結(jié)構(gòu)面(structuralplane)+

結(jié)構(gòu)體(structuralelement)巖體受力破壞過程：累積變形、滑移開裂的結(jié)果。第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)面：存在于巖體中的各種地質(zhì)界面。包括破裂面、物質(zhì)分異面、軟弱結(jié)構(gòu)面。按成因發(fā)展歷史分為：第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四

結(jié)構(gòu)面特征

規(guī)模形態(tài)、平整光滑度張開度和充填程度連通性密集程度產(chǎn)狀和組數(shù)第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體：巖體中被結(jié)構(gòu)面切割圍限的巖石塊體。結(jié)構(gòu)體分4個(gè)級(jí)序。決定結(jié)構(gòu)體規(guī)模的因素：結(jié)構(gòu)面的密度。結(jié)構(gòu)體的形態(tài)巖體結(jié)構(gòu)類型劃分第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)體形態(tài)第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖體結(jié)構(gòu)類型及工程性質(zhì)

整體塊狀結(jié)構(gòu)：整體強(qiáng)度高。層狀結(jié)構(gòu)：強(qiáng)度和變形特性具各向異性特點(diǎn)。碎裂結(jié)構(gòu)：巖體完整性破壞大。散體結(jié)構(gòu)：工程性質(zhì)差。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四影響巖體工程性質(zhì)的主要因素巖石強(qiáng)度、風(fēng)化程度、巖體完整性與水的影響。巖石強(qiáng)度和質(zhì)量巖石質(zhì)量的好壞表現(xiàn)在強(qiáng)度（軟、硬）和變形性兩方面。用室內(nèi)單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)來反映。巖體的完整性：用地質(zhì)、試驗(yàn)和施工等參數(shù)表達(dá)。水的影響：物理力學(xué)性質(zhì)惡化與巖體穩(wěn)定性的裂隙滲流。用巖石浸水飽和前后的單軸干、濕抗壓強(qiáng)度之比表示水的影響程度。第二節(jié)巖體工程地質(zhì)分類第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四工程巖體分級(jí)

工程巖體分級(jí)的代表性方案RQD巖石質(zhì)量指標(biāo)分類谷德振的巖體結(jié)構(gòu)類型分類比尼衛(wèi)斯基的RMR分類系統(tǒng)巴頓的Q指標(biāo)分類系統(tǒng)巖體質(zhì)量指標(biāo)RMQ分類法（M法）第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四工程巖體分級(jí)第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖體質(zhì)量指標(biāo)RMQ分類法（M法）主要有巖體完整性、巖石質(zhì)量、風(fēng)化程度、軟化性四個(gè)方面：

第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四GB50218-94《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》工程巖體質(zhì)量的初步分級(jí)：堅(jiān)硬性、完整性(1)巖石堅(jiān)硬程度的確定堅(jiān)硬程度定性劃分定量確定采用單軸飽和抗壓強(qiáng)度（)實(shí)測(cè)值。無條件時(shí)，可用實(shí)測(cè)的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)（）換算：

第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工程巖體質(zhì)量的初步分級(jí)（2）巖體完整程度確定完整程度定性定量確定完整程度的定量指標(biāo):完整性指數(shù),巖體體積節(jié)理數(shù)工程巖體質(zhì)量的詳細(xì)分級(jí)地下水初始應(yīng)力軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀（3）巖體基本質(zhì)量分級(jí)完整性指數(shù)為巖體壓縮波速度與巖塊壓縮波速度之比的平方。第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖體工程地質(zhì)分類發(fā)展趨勢(shì)定性與定量結(jié)合多因素綜合指標(biāo)與地質(zhì)勘察結(jié)合應(yīng)用新理論新方法分類與工程巖體處理、施工方法相結(jié)合第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖基變形特征與承載能力：

壓縮變形特征：僅層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)的軟質(zhì)巖石，在重型建筑物下需考慮。剪切變形特征：完整巖體裂隙巖體軟弱巖體第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四蠕變(creep):

在一定條件下,變形隨時(shí)間持續(xù)增長(zhǎng).

松弛(relaxation):

在變形保持一定時(shí),應(yīng)力隨時(shí)間逐漸減小.

指在恒定壓力下，變形隨時(shí)間而增長(zhǎng)直至破壞的特性。初始階段勻速階段加速階段以長(zhǎng)期強(qiáng)度為臨界值流變性:第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖基承載力持力層的選擇：除強(qiáng)風(fēng)化或易軟化的巖層、斷層破碎帶外，一般巖層均有較高承載能力，應(yīng)考慮其上覆土層選擇基礎(chǔ)方案。規(guī)范法定巖基承載力：據(jù)巖石單軸抗壓強(qiáng)度查表。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖體穩(wěn)定性分析主要影響因素：區(qū)域穩(wěn)定性，有地殼相對(duì)運(yùn)動(dòng)與大斷裂。巖體結(jié)構(gòu)、變形、強(qiáng)度、水穩(wěn)性等特性。邊界條件（臨空面、滑動(dòng)面、切割面）荷載(類型、大小和方向）工程類別第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四巖體穩(wěn)定分析方法自然歷史分析法巖體結(jié)構(gòu)計(jì)算法圖解法地質(zhì)類比分析法第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)地質(zhì)分析法邊坡變形在外形特征及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有所反映，結(jié)合周圍環(huán)境條件分析，作出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。一般注意：根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景、地貌形態(tài)演變判斷穩(wěn)定性。促使斜坡滑動(dòng)破壞的主導(dǎo)因素判斷穩(wěn)定性。觀測(cè)斜坡所處的演化發(fā)育歷史階段及滑動(dòng)前的跡象。采用工程地質(zhì)類比法（注意全面的相似性）。第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四邊坡巖體穩(wěn)定性分析力學(xué)計(jì)算法單平面滑動(dòng):1)無滲流時(shí)

2)有滲流時(shí)折線滑面:滑坡推力法第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)平移滑動(dòng)斜坡穩(wěn)定性計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)當(dāng)，邊坡處極限平衡狀態(tài)，便有上式左邊、右邊分別稱為坡高函數(shù)（y）和角度函數(shù)（x）。x、y和K三者確定其中之一。①已知坡角，指定K值下的坡高；②已知坡高，指定K值下的坡角。第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)弧形滑移面的斜坡穩(wěn)定性計(jì)算

弧形滑移面一般出現(xiàn)在均質(zhì)土坡或碎塊體和散體斜坡中，常用瑞典工程師W．費(fèi)蘭紐斯(Fellenius，1922)提出條分法計(jì)算其穩(wěn)定性。例如土質(zhì)不均勻的、坡上或坡頂作用有荷載的土坡等。

－滑面圓弧的長(zhǎng)度(m)；－條塊重量的分量同樣也可畫出x、y和K三者之間計(jì)算圖表。第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)赤平極射投影法圖解法第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四赤平極射投影分析邊坡穩(wěn)定性一組結(jié)構(gòu)面的斜坡穩(wěn)定情況第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四高層建筑巖基穩(wěn)定性計(jì)算沿基底面PO