第三章巖體的工程性質(zhì)

1、第三章第三章 巖體的工程性質(zhì)巖體的工程性質(zhì)3.1 巖體及巖體結(jié)構(gòu)巖體及巖體結(jié)構(gòu)3.2 巖體的主要力學(xué)性質(zhì)3.3 工程巖體分級(jí)工程巖體分級(jí)3.4 巖體穩(wěn)定性分析巖石：巖石：從工程上講，指完整的塊體，其性質(zhì)可以用巖塊來(lái)表征。結(jié)構(gòu)面：指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延結(jié)構(gòu)面：指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性，有一定厚度的各種地質(zhì)界面，伸性，有一定厚度的各種地質(zhì)界面，即各種各樣的物質(zhì)分異面和各種不連續(xù)面，如層面、層理面、片理面、斷層面、不同巖石的接觸面等。 3.1 3.1 巖體及巖體結(jié)構(gòu)巖體及巖體結(jié)構(gòu)一、巖石與巖體一、巖石與巖體結(jié)構(gòu)體：指結(jié)構(gòu)體：指結(jié)構(gòu)面將巖層切割成大小不同、形狀各異的巖石塊體。結(jié)構(gòu)

2、面和結(jié)構(gòu)體的排列與組合便形成了巖體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列與組合便形成了巖體結(jié)構(gòu)巖體：巖體：把結(jié)構(gòu)面及其切割、包圍所形成的結(jié)構(gòu)體。宏觀上視為統(tǒng)一的整體，稱為巖體。巖體結(jié)構(gòu)：巖體結(jié)構(gòu)：。對(duì)結(jié)構(gòu)面的成因、特征及其組合形式的研究，對(duì)結(jié)構(gòu)面的成因、特征及其組合形式的研究，在工程實(shí)踐中具有重要意義。在工程實(shí)踐中具有重要意義。巖體和巖塊的工程性質(zhì)不同巖體和巖塊的工程性質(zhì)不同巖體的工程性質(zhì)：巖體的工程性質(zhì)：和組成巖體的巖石性質(zhì)有關(guān)，但首先取決于其中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及其組合形式。結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及其組合形式。結(jié)構(gòu)面破壞了巖體的完整性，導(dǎo)致巖體力學(xué)結(jié)構(gòu)面破壞了巖體的完整性，導(dǎo)致巖體力學(xué)性能的不連續(xù)性、不均一性和各向異性

3、，性能的不連續(xù)性、不均一性和各向異性，巖體是地質(zhì)體的一部分，巖體是地質(zhì)體的一部分，巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及巖體中的天然應(yīng)力狀態(tài)（包括自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力）對(duì)巖體穩(wěn)定也都有較大的影響。同時(shí)，巖體是地質(zhì)體還說(shuō)明，在研究巖體時(shí)，不僅要研究它的現(xiàn)狀，而且還要研究它的歷史。二、結(jié)構(gòu)面二、結(jié)構(gòu)面（一）結(jié)構(gòu)面的成因類型和基本特征（一）結(jié)構(gòu)面的成因類型和基本特征1 1原生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面即巖石形成過(guò)程中所形成的結(jié)構(gòu)面，其特征與巖體的成因密切相關(guān)。特征與巖體的成因密切相關(guān)。分為沉積巖結(jié)沉積巖結(jié)構(gòu)面構(gòu)面、巖漿巖結(jié)構(gòu)面巖漿巖結(jié)構(gòu)面和變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)面變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面按結(jié)構(gòu)面按成因類型成因類型原生結(jié)構(gòu)

4、面原生結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面：沉積結(jié)構(gòu)面：沉積巖在沉積和成巖過(guò)程中形成的。包括層理面、軟弱夾層、沉積間斷面、不整層理面、軟弱夾層、沉積間斷面、不整合面、假整合面等。合面、假整合面等。沉積結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面的共同特點(diǎn)與沉積巖的成層性成層性有關(guān)。一般呈層狀分布，延續(xù)性較強(qiáng)。其中古生代海相沉積分布穩(wěn)定，而中生代陸相地層中分布較不均勻，呈交錯(cuò)狀，易尖滅。原生軟弱夾層原生軟弱夾層常常是層間最薄弱的部位沉積結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面巖漿結(jié)構(gòu)面巖漿結(jié)構(gòu)面巖漿侵入和冷凝過(guò)程形成的結(jié)構(gòu)面包括侵入體與圍巖接觸面、巖脈、巖墻接觸面、侵入體與圍巖接觸面、巖脈、巖墻接觸面、原生冷凝節(jié)理原生冷凝節(jié)理

5、等分布特征：接觸面延伸較遠(yuǎn)，比較穩(wěn)定，原生分布特征：接觸面延伸較遠(yuǎn)，比較穩(wěn)定，原生節(jié)理往往短小密集節(jié)理往往短小密集一般不造成大規(guī)模的巖體破壞一般不造成大規(guī)模的巖體破壞變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)面變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)面指指變質(zhì)作用中形成的結(jié)構(gòu)面包括包括片理、片巖軟弱夾層等分布特征：片分布特征：片理短小，分布極密，片巖軟弱夾層延伸較遠(yuǎn)，具固定層次工程地質(zhì)特征：工程地質(zhì)特征：在變質(zhì)較淺的沉積變質(zhì)巖（如千枚巖等）路塹邊坡常見坍塌，片巖夾層有時(shí)對(duì)工程穩(wěn)定也有影響。2. 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面構(gòu)造結(jié)構(gòu)面在構(gòu)造應(yīng)力作用下，在巖體中形成的破裂面或破碎帶稱為構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。包括：包括：構(gòu)造裂隙、斷層、層間錯(cuò)動(dòng)、羽狀裂隙、劈理規(guī)模較大者規(guī)模較

6、大者，如斷層、層間錯(cuò)動(dòng)等，多數(shù)充填有厚度不等、性質(zhì)和連續(xù)性各不相同的充填物。其中，部分已泥化，或者變成軟弱夾層。工程地質(zhì)性質(zhì)很差。3次生結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面指巖體在形成后經(jīng)風(fēng)化、卸荷及地下水等作指巖體在形成后經(jīng)風(fēng)化、卸荷及地下水等作用在巖體中形成的結(jié)構(gòu)面。用在巖體中形成的結(jié)構(gòu)面。外營(yíng)力作用下產(chǎn)生，包括外營(yíng)力作用下產(chǎn)生，包括風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾風(fēng)化裂隙、風(fēng)化夾層、泥化夾層、次生夾泥層層、泥化夾層、次生夾泥層性質(zhì)：一般為泥質(zhì)物充填，水理性質(zhì)很差。性質(zhì)：一般為泥質(zhì)物充填，水理性質(zhì)很差。在天然及人工邊坡上造成危害，有時(shí)對(duì)壩基、在天然及人工邊坡上造成危害，有時(shí)對(duì)壩基、壩肩及淺埋隧洞等工程也有影響。壩肩及淺埋隧洞

7、等工程也有影響。（二）結(jié)構(gòu)面的特征（二）結(jié)構(gòu)面的特征結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀 結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與最大主應(yīng)力作用線方向之間的關(guān)系控制著巖體的破壞機(jī)理。11沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)破壞 9011切過(guò)結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生剪斷 011平行結(jié)構(gòu)面的劈裂拉張破壞2. 結(jié)構(gòu)面的規(guī)模結(jié)構(gòu)面的規(guī)模結(jié)構(gòu)面的延展性及規(guī)模，對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性具有重要影響。把結(jié)構(gòu)面的規(guī)模分為5級(jí)。（規(guī)模大）1-5（規(guī)模小）。一級(jí)結(jié)構(gòu)面：區(qū)域性的斷裂破碎帶。五級(jí)結(jié)構(gòu)面：指延展性極差的一些微小裂隙3. 結(jié)構(gòu)面的形態(tài)結(jié)構(gòu)面的形態(tài)四種類型：平直，波狀，四種類型：平直，波狀，鋸齒狀、不規(guī)則鋸齒狀、不規(guī)則(a)(b)(c)(d)結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的形態(tài)特征一般用起伏度起伏

8、度和粗糙度粗糙度來(lái)表征。起伏度是指結(jié)構(gòu)面總體起伏的程度，常用起起伏角伏角i和和起伏高度起伏高度h來(lái)描述。粗糙度粗糙度是結(jié)構(gòu)面表面的粗糙程度，很難進(jìn)行定量的描述，多根據(jù)手摸時(shí)的感覺而定，大致可分為極粗糙、粗糙、一般、光滑和鏡面五個(gè)等級(jí)。結(jié)構(gòu)面的形態(tài)結(jié)構(gòu)面的形態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度有很大的影響。4結(jié)構(gòu)面密集程度結(jié)構(gòu)面密集程度巖體結(jié)構(gòu)面越密集，巖體變形越大，強(qiáng)度越低，巖體結(jié)構(gòu)面越密集，巖體變形越大，強(qiáng)度越低，而滲透性越高。而滲透性越高。線密度線密度K：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的結(jié)構(gòu)面條數(shù)。數(shù)值越大，說(shuō)明結(jié)構(gòu)面越密集。不同測(cè)量方向的K值往往不等，因此，兩垂直方向的K值之比，可以反映巖體的各向異性程度。結(jié)構(gòu)面間距結(jié)構(gòu)面間

9、距d：同一組結(jié)構(gòu)面的平均間距，和結(jié)構(gòu)面線密度之間是倒數(shù)關(guān)系。實(shí)際工程中也實(shí)際工程中也經(jīng)常用結(jié)構(gòu)面的間距來(lái)表征巖體的完整程度經(jīng)常用結(jié)構(gòu)面的間距來(lái)表征巖體的完整程度。5 5結(jié)構(gòu)面的延展性結(jié)構(gòu)面的延展性(a)(b)(c)延展性（連通性或連續(xù)性），延展性（連通性或連續(xù)性），指結(jié)構(gòu)面在其走向和傾斜線方向二維方向上的連通程度。結(jié)構(gòu)面在一定尺寸巖體中的延展性有三種情況：結(jié)構(gòu)面在一定尺寸巖體中的延展性有三種情況：非連通的、半連通的和連通的。線連續(xù)性線連續(xù)性系數(shù)系數(shù)KL面連續(xù)性面連續(xù)性系數(shù)系數(shù)KA6結(jié)構(gòu)面的張開度及充填情況結(jié)構(gòu)面的張開度及充填情況結(jié)構(gòu)面的結(jié)構(gòu)面的張開度張開度指結(jié)構(gòu)面的兩壁離開的距離，可分為四級(jí)：

10、閉合、微張、張開、寬張閉合、微張、張開、寬張結(jié)構(gòu)面兩壁之間，結(jié)構(gòu)面兩壁之間，一般不是罪緊密接觸，而是點(diǎn)接觸或局部接觸。-影響結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度及滲透性。影響結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度及滲透性。結(jié)構(gòu)面間常見的結(jié)構(gòu)面間常見的充填物質(zhì)充填物質(zhì)成分成分有粘土質(zhì)、砂質(zhì)、角礫質(zhì)、鈣質(zhì)及石膏質(zhì)沉淀物和含水蝕變礦物等，其相對(duì)強(qiáng)度的次序?yàn)?；鈣質(zhì)角礫質(zhì)砂質(zhì)石膏質(zhì)含水蝕變礦物粘土質(zhì)。（三）軟弱夾層（三）軟弱夾層軟弱夾層：軟弱夾層：指在堅(jiān)硬巖層中夾有力學(xué)強(qiáng)度低，泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高，遇水易軟化，延伸較長(zhǎng)，但厚度較薄的軟弱巖層，對(duì)于其中已泥化的部分稱為對(duì)于其中已泥化的部分稱為泥化夾層。泥化夾層。軟弱夾層軟弱夾層與周圍的巖體相比，強(qiáng)度很低，壓縮

11、性很高，或具有特殊的不良特性，是巖體中最為薄弱的部位，常構(gòu)成工程中的隱患。軟弱夾層的成因有原生型、構(gòu)造型原生型、構(gòu)造型和次生型次生型三類（四）結(jié)構(gòu)體（四）結(jié)構(gòu)體被結(jié)構(gòu)面切割成的巖石塊體。結(jié)構(gòu)體的形狀、大小對(duì)巖體穩(wěn)定性很大結(jié)構(gòu)體的產(chǎn)狀和所處的位置不同，其工程穩(wěn)定性也大不相同。（五）巖體結(jié)構(gòu)類型（五）巖體結(jié)構(gòu)類型由于組成巖體的巖性、遭受的構(gòu)造變動(dòng)、此生變化的不均勻性，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了概括地反映巖體結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的成因、特征及其排列組合關(guān)系，把巖體結(jié)構(gòu)劃分為：整體狀整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、散結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)、散體狀結(jié)構(gòu)體狀結(jié)構(gòu)等基本類型 劃分時(shí)，需要考慮

12、工程規(guī)模劃分時(shí)，需要考慮工程規(guī)模AB第二節(jié)第二節(jié) 巖體的主要力學(xué)性質(zhì)巖體的主要力學(xué)性質(zhì)一、巖體的變形特性一、巖體的變形特性1. 巖體的應(yīng)力巖體的應(yīng)力應(yīng)變曲線特征應(yīng)變曲線特征形形結(jié)構(gòu)體變O結(jié)構(gòu)面變二者疊加巖體的變形成分巖體的變形成分O巖石巖體軟弱面ABCD巖體的應(yīng)力巖體的應(yīng)力應(yīng)變理論曲線應(yīng)變理論曲線實(shí)際的巖體應(yīng)力實(shí)際的巖體應(yīng)力應(yīng)變曲線：應(yīng)變曲線：直線型、上凹型、下凹型和復(fù)合型等四種類型 O(a)O(b)O(c)O(d)巖體變形模量巖體變形模量E0巖體在無(wú)側(cè)限無(wú)側(cè)限受壓條件下的應(yīng)力與總應(yīng)變之比。巖體彈性模量巖體彈性模量Ee巖體在無(wú)側(cè)限無(wú)側(cè)限受壓條件下的應(yīng)力與彈性應(yīng)變之比。在不同加載壓力水平下測(cè)得的

13、巖體變形指標(biāo)不在不同加載壓力水平下測(cè)得的巖體變形指標(biāo)不同，這是巖體重要的變形特征之一。同，這是巖體重要的變形特征之一。2變形指標(biāo)變形指標(biāo)一般地，用靜力法測(cè)一般地，用靜力法測(cè)得的堅(jiān)硬完整巖體的得的堅(jiān)硬完整巖體的這兩個(gè)模量數(shù)值比較這兩個(gè)模量數(shù)值比較接近，而軟弱破碎巖接近，而軟弱破碎巖體的這兩個(gè)模量往往體的這兩個(gè)模量往往相差很大。相差很大。3動(dòng)彈性模量動(dòng)彈性模量巖體在動(dòng)荷載作用下的變形特征與靜荷載的不同。當(dāng)巖體受到動(dòng)荷載沖擊后，其內(nèi)部將產(chǎn)生彈性波。工程中，根據(jù)縱波在巖體中的傳播速度計(jì)算動(dòng)彈性模量。二、巖體的流變特性二、巖體的流變特性巖體巖體在外部條件不變的條件下，應(yīng)力或應(yīng)變隨時(shí)間變化的性質(zhì)稱為流流變

14、性。變性。crOt初始蠕變平緩蠕變加速蠕變ABC三、巖體的強(qiáng)度特性三、巖體的強(qiáng)度特性巖體的強(qiáng)度巖體的強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度及其組合形式（巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)）的控制。一般地，巖體強(qiáng)度巖體強(qiáng)度不等同于結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)面的結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度強(qiáng)度。新鮮而巖性堅(jiān)硬的巖體來(lái)說(shuō)，新鮮而巖性堅(jiān)硬的巖體來(lái)說(shuō)，巖石（結(jié)構(gòu)體）強(qiáng)度較高，軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度相比很低，此時(shí)軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度及其產(chǎn)狀與組合形式?jīng)Q定了巖體強(qiáng)度。當(dāng)巖石強(qiáng)度與軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度相比很小時(shí)，當(dāng)巖石強(qiáng)度與軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度相比很小時(shí)，巖體強(qiáng)度則主要受控于巖石（結(jié)構(gòu)體）強(qiáng)度。（一）巖體的破壞方式（一）巖體的破壞方式根據(jù)巖體破壞機(jī)制，將巖體破壞劃分為剪性破剪性破壞壞和張

15、性破壞張性破壞兩類。巖體破壞巖體破壞剪性破壞剪性破壞張性破壞張性破壞重剪破壞重剪破壞復(fù)合剪切破壞復(fù)合剪切破壞剪斷破壞剪斷破壞重剪破壞，重剪破壞，即沿著軟弱結(jié)構(gòu)面軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生的剪切破壞，軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度代表了巖體的抗剪強(qiáng)度；復(fù)合剪切破壞，復(fù)合剪切破壞，破裂面追蹤結(jié)構(gòu)面的不利組合面發(fā)育，受剪切破壞結(jié)構(gòu)面控制，巖體強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個(gè)方面；剪斷破壞，剪斷破壞，即受結(jié)構(gòu)體控制的剪切破壞，是因整個(gè)巖體的抗剪強(qiáng)度不夠而發(fā)生的破壞。脆性破裂、塊體滑移，脆性破裂、塊體滑移， 層狀彎折層狀彎折 追蹤破裂追蹤破裂 塑性流動(dòng)塑性流動(dòng) (a)脆性破裂、塊體滑移脆性破裂、塊體滑移 (b)層狀彎折層狀彎折

16、(c)追蹤破裂追蹤破裂 (d)塑性流動(dòng)塑性流動(dòng) （二）巖體的剪切特性和抗剪強(qiáng)度（二）巖體的剪切特性和抗剪強(qiáng)度巖體剪切強(qiáng)度巖體剪切強(qiáng)度：巖體抵抗剪切破壞的能力抗剪強(qiáng)度：沿已有破裂面發(fā)生剪切滑動(dòng)時(shí)的強(qiáng)度?？辜魯鄰?qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度：在垂直荷載作用下巖體的剪斷強(qiáng)度?？骨袕?qiáng)度抗切強(qiáng)度：壓應(yīng)力等于0時(shí)的抗剪斷強(qiáng)度。2巖體的剪切強(qiáng)度曲巖體的剪切強(qiáng)度曲線和剪切強(qiáng)度參數(shù)線和剪切強(qiáng)度參數(shù)塑性破壞1234123o脆性破壞1巖體剪應(yīng)力一剪位巖體剪應(yīng)力一剪位移曲線類型移曲線類型fcmmo結(jié)構(gòu)面的形態(tài)及其充填物結(jié)構(gòu)面的形態(tài)及其充填物類型對(duì)強(qiáng)度參數(shù)影響很大類型對(duì)強(qiáng)度參數(shù)影響很大（三）影響巖體強(qiáng)度的主要因素（三）影響巖體強(qiáng)度的主

17、要因素試件的尺寸效應(yīng)試件的尺寸效應(yīng)軟弱面效應(yīng)軟弱面效應(yīng)摩擦效應(yīng)摩擦效應(yīng)圍壓效應(yīng)圍壓效應(yīng)時(shí)間效應(yīng)時(shí)間效應(yīng)水的影響水的影響巖石的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)與試驗(yàn)的試件尺寸有關(guān)。與試驗(yàn)的試件尺寸有關(guān)。從工程角度講，巖石試樣的從工程角度講，巖石試樣的尺寸應(yīng)使其具有統(tǒng)計(jì)上的均一尺寸應(yīng)使其具有統(tǒng)計(jì)上的均一性，這個(gè)尺寸稱為性，這個(gè)尺寸稱為下限尺寸下限尺寸。各種斷裂面、不連續(xù)面或夾各種斷裂面、不連續(xù)面或夾層等軟弱面，對(duì)巖體強(qiáng)度、巖層等軟弱面，對(duì)巖體強(qiáng)度、巖體穩(wěn)定性起著控制作用。體穩(wěn)定性起著控制作用。摩擦效應(yīng)即巖體強(qiáng)度與接觸界面上的正應(yīng)力有關(guān)。摩擦效應(yīng)即巖體強(qiáng)度與接觸界面上的正應(yīng)力有關(guān)。圍壓效應(yīng)

18、：圍壓效應(yīng)：巖體（內(nèi)部處于三向應(yīng)力狀態(tài)，即有圍壓。圍壓對(duì)巖石強(qiáng)度有顯著的提高作用。時(shí)間效應(yīng)：時(shí)間效應(yīng)：加荷速率問(wèn)題和荷載作用時(shí)間水的影響：水的影響：水的物理地質(zhì)作用：潤(rùn)滑作用，抗剪強(qiáng)度降水的物理地質(zhì)作用：潤(rùn)滑作用，抗剪強(qiáng)度降低低水的化學(xué)地質(zhì)作用：溶解、溶蝕、溶濾，水水的化學(xué)地質(zhì)作用：溶解、溶蝕、溶濾，水化、水解作用化、水解作用水對(duì)巖體的力學(xué)作用。水對(duì)巖體的力學(xué)作用。這主要表現(xiàn)為水對(duì)巖體這一多孔介質(zhì)的靜水壓力和動(dòng)水壓力。3.3 工程巖體分級(jí)工程巖體分級(jí)工程巖體分級(jí)的目的工程巖體分級(jí)的目的?影響巖體工程性質(zhì)的主要因素影響巖體工程性質(zhì)的主要因素?巖石工程巖石工程 rock engineering 以

19、巖體為工程建筑物地基或環(huán)境，并對(duì)巖體進(jìn)行開挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。工程巖體工程巖體 engineering rock mass 巖石工程影響范圍內(nèi)的巖體，包括地下工程巖體、工業(yè)與民用建筑地基、大壩基巖、邊坡巖體等。巖體基本質(zhì)量巖體基本質(zhì)量 rock mass basic quality 巖體所固有的、影響工程巖體穩(wěn)定性的最基本屬性，巖體基本質(zhì)量由和所決定。一、分級(jí)的目的一、分級(jí)的目的：通過(guò)巖體一些簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單和易于實(shí)測(cè)易于實(shí)測(cè)的指標(biāo)，把工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件與巖體力學(xué)性質(zhì)巖體力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行歸類，以便使工程達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理、安全的目的。通用的分級(jí)：通用的分級(jí)：供各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域、各

20、國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門籠統(tǒng)使用的分級(jí)，是一種較少針對(duì)性的、原則性的、大致的分級(jí)； 專用的分級(jí)：專用的分級(jí)：是針對(duì)某一學(xué)科領(lǐng)域，某一具體工程，或某一工程的具體部位巖體的特殊要求，或?qū)槟撤N工程目的服務(wù)而專門編制的分級(jí)，涉及面要窄一些，考慮的因素要少一些，但更深入和細(xì)致。影響巖體工程性質(zhì)的主要因素？影響巖體工程性質(zhì)的主要因素？巖石強(qiáng)度、巖體完整性、風(fēng)化程度、水的影響巖石強(qiáng)度和質(zhì)量巖石強(qiáng)度和質(zhì)量巖石質(zhì)量的好壞巖石質(zhì)量的好壞主要表現(xiàn)在它的強(qiáng)度（軟、硬）和變形性（結(jié)構(gòu)上的致密、疏松）方面。以室內(nèi)單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)反映。巖體完整性巖體完整性巖體工程性質(zhì)的好壞巖體工程性質(zhì)的好壞基本上不取決于或很少基本上不取決于或很少

21、取決于組成巖體的巖石的力學(xué)性質(zhì)，而是取決于包括受到各種地質(zhì)因素和地質(zhì)條件影響而形成的軟弱面、軟弱帶和其間填充的原生或次生物質(zhì)的性質(zhì)。風(fēng)化程度對(duì)巖體的影響風(fēng)化程度對(duì)巖體的影響巖石完整性進(jìn)一步遭到破壞巖石完整性進(jìn)一步遭到破壞巖石的礦物成分和化學(xué)成分發(fā)生變化巖石的礦物成分和化學(xué)成分發(fā)生變化 從根本上改變了巖石的組成成分從根本上改變了巖石的組成成分巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化水的影響水的影響使巖石的物理力學(xué)性質(zhì)惡化;沿巖體的裂隙形成滲流，影響巖體的穩(wěn)定性。 可用巖石浸水飽和前后的單軸干、濕抗壓強(qiáng)度之比來(lái)表示。二、二、 工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 影響工程巖體穩(wěn)定性的因素多

22、種多樣，但只有巖體的但只有巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造發(fā)育情況獨(dú)立于工程類型物理力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造發(fā)育情況獨(dú)立于工程類型，反映了巖體的工程特性。物理力學(xué)性質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)：對(duì)穩(wěn)定性關(guān)系最大的是巖石的堅(jiān)硬程度構(gòu)造發(fā)育情況構(gòu)造發(fā)育情況：體現(xiàn)了巖體是地質(zhì)體的基本屬性，巖體的不完整性和不連續(xù)性是構(gòu)造發(fā)育情況的集中體現(xiàn)。GB 5021894分級(jí)基本因素基本因素及其確定方法 ：巖體基本質(zhì)量應(yīng)由巖石堅(jiān)硬程度巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度巖體完整程度兩個(gè)因素確定。 應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法確定。 1、巖石的堅(jiān)硬程度、巖石的堅(jiān)硬程度定性劃分定性劃分：考慮巖石成分、結(jié)構(gòu)及其成因，風(fēng)化程度、受水作用后的軟化、吸水反應(yīng)等。

23、硬質(zhì)巖軟質(zhì)巖巖石堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖采用錘擊和浸采用錘擊和浸水等方法水等方法定性鑒定，定性鑒定，并給出代表性并給出代表性巖石巖石定性劃分時(shí)，考慮風(fēng)化程度定性劃分時(shí)，考慮風(fēng)化程度未風(fēng)化，微風(fēng)化，弱風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化，全風(fēng)化未風(fēng)化，微風(fēng)化，弱風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化，全風(fēng)化 定量劃分定量劃分定量指標(biāo)：定量指標(biāo)：采用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度RC。RC應(yīng)采用實(shí)用測(cè)值。當(dāng)無(wú)條件取得實(shí)測(cè)值時(shí)，也可采用實(shí)測(cè)的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)（IS（50）換算點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)從（點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)從（IS（50） point load strength index 直徑50mm圓柱形試件徑向加壓時(shí)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度。RC（MPa） 60

24、6030 3015 155 5 堅(jiān)硬程堅(jiān)硬程度度 堅(jiān)硬巖堅(jiān)硬巖 較堅(jiān)硬較堅(jiān)硬巖巖 較軟巖較軟巖 軟巖軟巖 極軟巖極軟巖 2、巖體完整程度、巖體完整程度定性劃分定性劃分結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度結(jié)構(gòu)面的幾何特征結(jié)構(gòu)面的幾何特征主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度結(jié)構(gòu)面的性狀特征結(jié)構(gòu)面的性狀特征主要結(jié)構(gòu)面類型節(jié)理、裂隙、層面、斷層？節(jié)理、裂隙、層面、斷層？ 巖體結(jié)構(gòu)類型整體狀，塊狀，碎裂狀、散體？整體狀，塊狀，碎裂狀、散體？結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度結(jié)構(gòu)面組數(shù)：結(jié)構(gòu)面組數(shù)：12？23組？大于組？大于3組？組？平均間距：大于平均間距：大于1m？1.00.4，0.40.2？.結(jié)合程度結(jié)合程度：結(jié)合好，一般，差，很差？完整程度：

25、完整完整程度：完整 ，較完整，較完整 ，較破碎，較破碎 、破碎，極破碎、破碎，極破碎 巖體完整程度的定量劃分巖體完整程度的定量劃分定量指標(biāo)：定量指標(biāo)：巖體完整性指數(shù)Kv：巖體彈性縱波速度與巖石彈性縱波速度之比巖體彈性縱波速度與巖石彈性縱波速度之比的平方。的平方。應(yīng)采用實(shí)測(cè)值。當(dāng)無(wú)條件取得實(shí)測(cè)值時(shí)，也可用巖體體積節(jié)理數(shù)（Jv），按規(guī)范表格對(duì)應(yīng)得到Kv值。Jv：?jiǎn)误w巖體體積內(nèi)的節(jié)理（結(jié)構(gòu)面）數(shù)目單體巖體體積內(nèi)的節(jié)理（結(jié)構(gòu)面）數(shù)目Kv 0.75 0.750.55 0.550.35 0.350.15 0.15 完整程完整程度度 完整完整 較完整較完整 較破碎較破碎 破碎破碎 極破碎極破碎 3、巖體基本

26、質(zhì)量級(jí)別的確定、巖體基本質(zhì)量級(jí)別的確定巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ），），應(yīng)根據(jù)分級(jí)因素的定量指標(biāo)Rc的兆帕數(shù)值和Kv，按下式計(jì)算： BQ903Rc250Kv 基本質(zhì)基本質(zhì) 量級(jí)別：量級(jí)別：分為、 、 、即5個(gè)級(jí)別在巖體基本質(zhì)量分級(jí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同類型工程的特點(diǎn)，考慮地下水狀態(tài)、初始應(yīng)力狀態(tài)、工程軸線或走向線的方位與主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的組合關(guān)系等必要的修正因素，其中邊坡巖體，還應(yīng)考慮地表水的影響。4、工程巖體級(jí)別的確定、工程巖體級(jí)別的確定工程巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值工程巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值BQBQBQ100（K1K2K3）下水影響下水影響修正系數(shù)修正系數(shù)主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)狀影響修正系數(shù)初始應(yīng)力狀態(tài)初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)影響修正系數(shù)第四節(jié)第四節(jié) 巖體穩(wěn)定性分析巖體穩(wěn)定性分析定性分析法：定性分析法：傳統(tǒng)工程地質(zhì)學(xué)的研究方法定量分析法：定量分析法：進(jìn)行巖體穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)的主要方法。試驗(yàn)分析法：試驗(yàn)分析法：模型試驗(yàn)法與模擬試驗(yàn)法，常用的有相似材料模型試驗(yàn)、光彈性模擬試驗(yàn)及離心模型試驗(yàn)三種方法圍巖應(yīng)力