关于岩体结构介绍

[拼音]：yanti jiegou

[外文]：structure of rock mass

岩体内岩块的组合排列形式。岩体结构是由结构面和结构体2个基本单元组成。

结构面

岩体内存在的不同成因、不同特性的各种地质界面的统称。如层面、节理、断层、裂隙等。结构面不是几何学上的面，而往往是具有一定张开度的裂缝，或被一定物质充填,具有一定厚度的层或带。按成因,结构面可分为：沉积或成岩过程中产生的层面、夹层、冷凝节理等原生结构面；构造作用下形成的断层、节理等构造结构面；变质作用下所产生的片理、片麻理等变质结构面；还有在外营力作用下形成的风化裂隙、卸荷裂隙等次生结构面。按规模（主要是长度），可将结构面分为5级：（几十至上百公里，十几公里，几公里,几米至几十米和厘米级）。它们分级或共同控制着区域、地区、山体、岩体的稳定性和岩块的力学特性。按性质，结构面可分为硬性（刚性）结构面和软弱结构面。硬性结构面的摩擦系数较大，多数没有充填物。软弱结构面的摩擦系数相对较小，延伸较长，且普遍充填粘土、泥、岩石碎块等物质。按物质组成和微结构形态，软弱结构面分为原生软弱夹层、断层和层间错动破碎带、软弱泥化带（或夹层）等 3种类型。某些充填泥质或粘土薄膜的大节理，也可构成软弱结构面。软弱结构面是岩体中最容易产生变形和破坏的部位。它常常成为危险的切割面、滑移面或构成有害的压缩变形带，导致岩体产生不允许的变形或失稳。因此，当工程岩体中存在软弱结构面时，除了要研究它们的几何形态、结合状况、空间分布和填充物质等方面外，还要特别注意对其物质组成、厚度、微观结构、在地下水作用下工程地质性质（潜蚀、软化）的变化趋势、受力条件和所处的工程部位，以及它们的力学性质指标等，进行专门的试验研究，并对其对岩体稳定性的影响作出定量的分析评价，提出工程处理措施。

结构体

岩体受结构面切割而成的块体或岩块。随着结构面的分级，相应地结构体也可分级。视研究问题的不同，所选取的结构体等级是不一的。几级结构体综合叠加影响居多。由于不同级别、不同性质、不同产状以及不同发育程度的结构面的组合，结构体几何形态、单体大小可迥然不同。岩性的变化，也均关系着岩体的完整性、坚强性，从而决定着岩体的所属介质类型。

岩体结构类型

按结构面和结构体组合形式，尤其是结构面性状，可将岩体划分如下结构类型：

（1）整体块状结构，包括整体（断续）结构、块状结构和菱块状结构；

（2）层状结构，包括层状结构和薄层(板状)结构；

（3）碎裂结构，包括镶嵌结构、层状碎裂结构和碎裂结构；

（4）散体结构，包括块夹泥结构和泥夹块结构等。

岩体结构力学效应

结构对岩体力学性能的影响。岩体在力学作用和力学性质上有明显的结构效应，结构类型不同，力学效应不一。若岩体内存在着软弱结构面，则岩体结构力学效应主要受它控制，而且取决于它的充填度(即充填物在结构面内填充程度)、充填物成分与结构、充填物厚度以及结构面的起伏度（即结构面的起伏程度，常用起伏差即起伏最大值表示）。其中又以充填物厚度、充填度和起伏度最为重要。厚度大小与物质成分有关,一般颗粒越粗厚度越大;反之,颗粒越细,厚度越小。设充填物厚度为h,结构面起伏差为H,定义为充填度。起伏的结构面内充填物的充填度越大，结构面抗剪强度越低。当充填度大于200％左右时,结构面强度便稳定于一定的水平上；即与软弱充填物质的强度相当，这种关系称之为充填度的力学效应。

结构面起伏度用起伏差及起伏角表示。起伏差的力学效应常与充填度相联系。起伏角α 为迎着受力方向结构面的仰角，又称为爬坡角。结构面具有爬坡角为α 的起伏时，其抗剪强度中的摩擦角φa将增加α ，即

φa=φj+α

φj为平直结构面的基本摩擦角。

多组四级结构面（如节理）发育的岩体结构类型的力学效应主要取决于结构面密度（单位尺寸上的结构面数）、结构面产状（结构面出露的空间方位）及结构面组数 3个方面。岩体强度（变形参数也同样）随着岩体内含的结构面组数和结构体数增多而降低。结构面对岩体破坏影响有一定的范围。当结构面倾角大于或小于α min时，结构面对岩体破坏便没有影响。当结构面倾角介于和αmin之间时,岩体强度则随着结构面倾角而变化，在α=30°±时，出现强度最低值。在多组结构面发育的岩体，结构面对岩体力学作用和力学性质的影响，是各组结构面力学效应的叠加。显然，结构面组数越多，岩体力学性质越均匀化。

整体结构岩体的力学效应规律基本上与节理化岩体相近。以单轴抗压强度为例，节理化岩体仅相当于岩块抗压强度的1/3至1/10,而整体结构岩体的单轴抗压强度可相当于岩块的1/2至1/3。

参考书目

1. 谷德振著：《岩体工程地质力学基础》，科学出版社，北京，1979。
2. 孙广忠著:《岩体力学基础》,科学出版社,北京,1983。