巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性分析課件

巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性分析7.0巖體概述7.0.1巖體定義

在漫長的地質(zhì)歷史過程中形成的，具有一定結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，并與工程建筑有關(guān)的天然地質(zhì)體。巖體通常被結(jié)構(gòu)面切割，多裂隙的不連續(xù)介質(zhì)。巖石可理解為完整巖塊。6.0巖體概述7.0.2巖體特征1、巖體性質(zhì)受巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地應(yīng)力等影響。2、巖體為結(jié)構(gòu)面切割，其軟弱結(jié)構(gòu)面常控制巖體穩(wěn)定。3、巖體變形和破壞主要受控于結(jié)構(gòu)面及其組合。4、巖體中存在著復(fù)雜的天然應(yīng)力場。7.1巖體結(jié)構(gòu)特性

存在于巖體中的各種地質(zhì)界面，如巖層層面、裂隙面、斷裂面、不整合面等，統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)面。巖體受結(jié)構(gòu)面切割而產(chǎn)生的單個塊體（巖體）稱為結(jié)構(gòu)體。

巖體結(jié)構(gòu)=結(jié)構(gòu)面+結(jié)構(gòu)體。巖體結(jié)構(gòu)圖1巖體結(jié)構(gòu)圖27.1.1結(jié)構(gòu)面1結(jié)構(gòu)面成因類型原生結(jié)構(gòu)面：沉積結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：裂隙、斷層、層間錯動面次生結(jié)構(gòu)面：卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層、泥化夾層、次生夾泥層層面火成結(jié)構(gòu)面裂隙斷裂面裂隙面層間錯動面風(fēng)化裂隙1風(fēng)化裂隙2泥化夾層1泥化夾層2卸荷裂隙斷裂面2結(jié)構(gòu)面特征1）成生年代；2）成因類型；3）延續(xù)性及穿切性（規(guī)模）：五級劃分；4）形態(tài)：（平整、光滑和粗糙程度）5）充填膠結(jié)情況：泥、鈣膠結(jié)和未充填6）產(chǎn)狀及組合關(guān)系：7）密集程度：8）力學(xué)性質(zhì)：抗剪切能力3結(jié)構(gòu)體

巖體受結(jié)構(gòu)面切割而產(chǎn)生的單元塊體，稱為結(jié)構(gòu)體。一般常見的結(jié)構(gòu)體形式有：柱狀、塊狀、板狀、楔形、菱形、錐形等六種形態(tài)。不同形態(tài)和產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)體，其穩(wěn)定程度不同。柱狀結(jié)構(gòu)體塊狀結(jié)構(gòu)體板狀、塊狀結(jié)構(gòu)體4巖體結(jié)構(gòu)類型

巖體結(jié)構(gòu)類型主要取決于不同巖性及不同形式結(jié)構(gòu)體的組合方式，這是在對結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體研究的基礎(chǔ)上進一步概括的結(jié)果。整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。整體狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)碎裂、散體結(jié)構(gòu)7.2巖體穩(wěn)定性分析6.2.1穩(wěn)定性分析方法地質(zhì)分析（巖體結(jié)構(gòu)分析）、塊體力學(xué)分析、有限元分析和模型試驗6.2.2赤平極射投影通過圖解分析，確定邊坡是否具備失穩(wěn)的條件。極射赤平投影

赤平極射投影(Stereographicprojection)簡稱赤平投影，主要用來表示線、面的方位，及其相互之間的角距關(guān)系和運動軌跡，把物體三維空間的幾何要素（面、線）投影到平面上來進行研究。特定：方法簡便、直觀、是一種形象、綜合的定量圖解。在構(gòu)造地質(zhì)、工程地質(zhì)、結(jié)晶學(xué)和航海上被廣泛地應(yīng)用。投影要素

1、投影球

2、赤平面:過投影球球心的水平面

3、基圓:赤平面與球面相交的大圓（赤平大圓）。凡過球心的平面與球面相交的大圓，統(tǒng)稱為大圓，不過球心的平面與球面相交所成的圓統(tǒng)稱小圓。

4、極射點:球上兩極發(fā)射點，分上半球投影和下球投影一、面和線的赤平投影（一）投影原理任何一個過球心的無限伸展的平面（巖層面、斷層面、節(jié)理面或軸面等）和線，必然與球面相交成球面大圓和點。球面大圓與極射點的連線必然穿過赤平面，在赤平面上這些穿透點的連線即為該平面的相應(yīng)大圓的赤平投影，簡稱大圓弧。1.平面的投影平面(PGF)產(chǎn)狀:SN/90°∠40°,投影到赤平面上為PHF。PF代表走向，OH代表傾向，DH代表傾角。

2.線的投影直線(OG)產(chǎn)狀：90°∠40°,投影到赤平面上為H點。OD為直線的傾伏向，HD為傾伏角。1、吳氏網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及成因原理

吳氏網(wǎng)的結(jié)構(gòu)：基圓、徑向大圓弧、緯向小圓弧、東西、南北經(jīng)緯線，間距2°，誤差±0.5°。

（1）、基圓：赤平大圓，代表水平面，0°-360°方位角刻度。

（2）、兩條直徑：EW，SN。

（3）、經(jīng)向大圓弧：由一系列走向SN的，向東或西傾斜，傾角不同（0°-90°），間隔2°的投影大圓?。ù韮A斜平面）組成。

（4）、緯向小圓“為一系列走向東西、直立小圓的投影小圓弧組成。他們將SN直徑、經(jīng)向大圓和基圓等分，每小格為2°。2、一般操作步驟：

預(yù)備階段

①將透明紙蒙在吳氏網(wǎng)上，

②畫“+”中心，

③標(biāo)出E、S、W、N方位（順鐘向）。（1）、平面的赤平投影

例1：平面產(chǎn)狀30°,NW∠30°投影操作如下。（2）、直線的赤平投影

步驟同1、2即可。

例2：線理產(chǎn)狀330°∠40°投影如下。

（3）、已知真傾角求視傾角

例4:某巖層產(chǎn)狀300°∠40°，求在335°方向剖面上巖層的視傾角。視傾角為圖19-8中的H′D′。O（4）、求兩平面交線的產(chǎn)狀。例5:

求220°∠35°和300°∠55°兩平面的交線的產(chǎn)狀（圖19-9)。S2S1HOS1S2一組結(jié)構(gòu)面切割的邊坡順向坡反向坡斜向坡組合關(guān)系確定邊坡穩(wěn)定性順向坡多級滑動破壞反向坡斜向坡斜向坡二、三、多組結(jié)構(gòu)面切割的邊坡

看各組結(jié)構(gòu)面交線同邊坡面的組合關(guān)系。7.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析7.3.1邊坡變形與破壞邊坡形成后，在新的應(yīng)力條件下，坡體將發(fā)生局部或整體的變形和破壞，以達(dá)到新的平衡。斜坡變形和破壞的發(fā)生條件和影響因素相當(dāng)復(fù)雜，但它主要取決于坡體本身所具有的應(yīng)力特征和坡體抵抗變形破壞能力。邊坡圖1邊坡圖2公路挖方邊坡1公路挖方邊坡2挖方邊坡3公路邊坡1.斜坡變形

斜坡變形以坡體未出現(xiàn)貫通的破壞面為特點，但在坡體各個局部，特別是坡面附近也可能出現(xiàn)、一定程度的破裂與錯動。而從整體上看，并未出現(xiàn)滑動破壞，表現(xiàn)為松動和蠕動。（1）松動

斜坡形成初始階段，坡體表面往往出現(xiàn)一系列近于平行的陡傾角的張開裂隙，被這種裂隙切割的巖體便向臨空面方向松動、移動，這種過程和現(xiàn)象稱為松動。它是一種斜坡卸荷回彈的過程和現(xiàn)象。松動（2）蠕動

斜坡巖土體在以自重應(yīng)力為主的坡體應(yīng)力長期的作用下，向臨空面方向的緩慢而持續(xù)的變形，稱為斜坡蠕動。研究表明，蠕動的形成機制為巖土體的粒間滑動（塑性變形），或沿巖石裂紋微錯，或由巖體中一系列裂隙擴張所致。1）表層蠕動

斜坡淺部巖土體在重力的長期作用下，向臨空面方向緩慢變形構(gòu)成一剪變帶，其位移由坡面向坡體內(nèi)部逐漸降低直至消失。破碎的巖質(zhì)邊坡及疏松的土質(zhì)邊坡，其表層蠕動甚為典型。表層蠕動2）深層蠕動

深層蠕動主要發(fā)育于斜坡下部或坡體內(nèi)部，按其形成機制特點，深層蠕動有：軟弱基座蠕動和坡體蠕動兩類。坡體基座產(chǎn)狀較緩且有一定厚度的相對軟弱巖層，在上覆巖層重力作用下，致使基座部分向臨空方向蠕動，并引起上覆巖層的變形與解體，這是“軟弱基座蠕動”的特征。軟弱基座塑性較打，坡角主要表現(xiàn)為向臨空方向蠕動、擠出。2.邊坡破壞

平面、楔形、圓弧、傾倒破壞。斜坡中出現(xiàn)了與外界連續(xù)貫通的破裂面，被分割的坡體便以一定加速度滑離母體。稱為斜坡破壞。斜坡破壞的形式很多，主要有崩塌和滑坡。

3影響邊坡穩(wěn)定性的因素地貌條件巖石的性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造地下水的作用其它因素：地震、爆破、氣候、風(fēng)化程度，人類活動等。4邊坡穩(wěn)定性分析方法工程地質(zhì)法：類比、投影極限平