当前课程知识点：地质学与工程地质 > 第10章 岩石和岩体的工程地质性质 > 10.5 结构面的特征及力学性质 > Chapter 10.5.1 结构面的特征
同学们好 欢迎来到地质学与工程地质课程
结构面可以说是造成岩体
工程地质性质复杂的重要因素之一
工程中遇到的结构面也是复杂多样的
它的规模 形态 密集程度 连续性
张开度和填充情况等都有很大的差别
而这些差别将直接影响着结构面的物理力学性质
进而影响着工程岩体的稳定性特征
这节课呢我们就来学习结构面一些特征
在实际工程中结构面对岩体力学性质
及岩体稳定性的影响程度
主要取决于结构面的规模
我国以谷德振为首的工程地质学家
将结构面的规模划分为五级
一级结构面 它主要是指区域性的断裂破碎带
它们的延伸一般在数十公里以上
破碎带的宽度也常常在数米甚至数十米
它直接关系到工程所在区域的
地质结构及区域稳定性特征
在工程规划选点时应尽量地避开
二级结构面 它一般贯穿整个工程所在区域
或者在一定范围内切穿了整个岩体
延展性较好 它的长度一般数百米到数千米
宽度也在数米范围内
主要包括断层 层间错动带 软弱夹层
及大规模的接触破碎带等等
二级结构面呢分布和组合
在一定程度上控制了工程区场地的稳定性特征
三级结构面 它的延伸范围
一般在数米在数百米的范围内
主要包括一些小的断层
大型的节理 风化夹层及一些卸荷裂隙等等
这些结构面通常控制了工程岩体
比如坝基 边坡等它们的稳定性及变形破坏机制
四级结构面 它的延展性呢相对较差
一般是延伸长度在数米
到数十米范围内的节理 片理等等
它们仅在小范围内将岩体切割成
各种形状和大小的块体
四级结构面在工程岩体中分布较广
在某种程度上可以说控制了各个岩块的稳定性
它也是岩体结构研究的重点之一
但是四级结构面由于数量多
尺寸小 通常不能反映在地质图上
只能通过野外量测
和统计的方式来了解它们的分布规律
我们通常说的结构面一般指的就是这四级结构面
关于四级结构面的统计
和分析方法我们在后面的章节中会学习
五级结构面 它指的是广泛分布于岩体中
延展性和贯通性极差的一些小裂隙
分布比较随机 它注意影响着岩块的物理力学性质
结构面的形态 主要是指结构面的平整度
光滑和粗糙程度等等
结构面的形态特征对岩体沿着结构面的抗剪性能
有很大的影响 大家想想相同的岩性的岩石
对于粗糙的和平整的结构面
哪种抗剪强度强 是不是粗糙的
自然界中结构面的形态可以说是非常复杂
为了使用方便 通常将它们划分为四类
就是平直的 比如绝大多数岩层的层面
片理及剪节理面等等
波状的 比如具有波痕的层面
具有轻度揉皱的片理面
还有部分压裂性的结构面等等
这种锯齿状的
例如大多数的张性和张扭性的结构面
还有不规则的 也就是结构面曲折不平
比如一些沉积间断面 交错层理面
及沿着已有的裂隙发育
而形成的次生结构面等等
结构面的形态通常用起伏度和粗糙度来描述
其中起伏度它主要是用来评价结构面整体的起伏程度
比如可以用起伏高度
也就是相邻的波峰和波谷的高度差
以及起伏角 也就是节理面与节理
总体延展方向的夹角来表征
粗糙度它是用来描述结构面表面的粗糙程度
它反映了结构面在细观尺度上的一些特征
巴顿等人根据工程经验给出了十种
典型剖面的节理粗糙度系数 也就是JRC
根据结构面的粗糙程度不同
它们的值在0到20范围内变化
对于具体的结构面可以对照
这些典型的剖面进行目测来确定相应的JRC
节理的粗糙度系数是用来评价
结构面抗剪强度的一个重要参数
另外随着现代测量技术的发展
三维扫描测量技术及图像处理技术
也逐渐地被应用于获取节理的三维粗糙度特征
结构面的密集程度 它反映了岩体的完整性
它也决定了岩体的变形和破坏一些力学机制
岩体的结构面越密集它的强度越差
在外荷载作用下变形就越高
而岩体的质量也就越差
结构面的密集程度通常用线密度
和结构面间距来表示
线密度呢其实也就是
沿着结构面法线方向上平均每米长度
范围内结构面的条数
在实际测量线密度的时候
那么测线一般为20到50米
并且应尽量使测线与被测量的结构面走向相垂直
结构面的间距呢 它是同一组结构面的平均间距
在实际工程中通常用它来反映岩体的完整程度
结构面的间距与结构面的线密度是什么关系
是不是一个倒数关系啊
结构面的连续性也就是结构面的延展性和贯通程度
它不但控制了岩体的强度和完整性
而且也控制了岩体的破坏方式和滑动边界
甚至会影响工程所在区域的稳定性
连续性好的结构面对岩体的稳定性是不是不利的
结构面的连续性当然还与工程尺度有关
根据一定尺寸内结构面的贯通性
可以将它分为非贯通性 半贯通性的和贯通性的三种情况
对于含有非贯通性结构面的岩体
它的外荷载作用下一般是追踪
原有的结构面方式破坏
而对于半贯通性的结构面
它的破坏方式很大程度上
受控于延展性较好的一些结构面
而含有全贯通性结构面的岩体呢
它的力学性质和破坏机制
通常完全受控于内部的贯通性结构面
节理的张开度和填充情况也是结构面的重要特征之一
按照结构面的张开程度
通常将结构面分为密闭型的
微张型的 张开型的及宽张型的四个等级
现在大家看一下这三种类型的结构面
它们的岩性相同 抗剪强度哪个大
第一个是密闭型的 结构面两侧的岩块紧密接触
第二个是微张型的 结构面两侧岩块局部点接触
第三个是宽张型的
但是里面被一些软弱介质比如泥质物质填充
是不是这种密闭型的结构面抗剪强度最高啊
另外这种密闭型的结构面的力学性质
还取决于岩块的性质及结构面的粗糙程度
对于这种泥质充填的结构面
它的强度是不是最低啊
一般的来讲 对于张开或宽张型的结构面
特别是位于地表浅层的张开结构面
由于地下水的作用 通常会将泥、砂等物质成分带进来
从而产生不同程度的充填
这些泥质充填成分通常强度较低
在高含水量的情况下强度会更低
对结构面起到了润滑作用
从而会大大降低它的抗剪强度
好 这节课我们学习了结构面的一些特征
通过这节课的学习同学们要了解常见的结构面特征
尤其是掌握它们的分类和描述方法
从而为工程中合理地分析结构面奠定基础
-0.1 人类工程活动与地质环境
-0.2 工程地质学的任务
-知识巩固--作业
-1.1 地球的形成与演化
-1.2 地球的基本性质
-1.3 岩石圈板块构造与地质作用
-知识巩固
-2.1 地壳运动
--默认
-2.2 岩浆作用
-2.3 变质作用
-2.4 地震作用
-知识巩固
-3.1 引述
-3.2 风化作用
-第3章 外动力地质作用--3.2 风化作用
-3.3 地面流水的地质作用
-3.3 地面流水的地质作用--作业
-3.4 风的地质作用
-3.4 风的地质作用--作业
-3.5 冰川的地质作用
-3.5 冰川的地质作用--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-4.1 矿物
-第4章 矿物与岩石--4.1 矿物
-4.2 岩浆岩
-第4章 矿物与岩石--4.2 岩浆岩
-4.3 沉积岩
-4.3 沉积岩--作业
-4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-基础篇
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-提高篇
-5 地质年代
-知识巩固--作业
-6.1 水平构造与倾斜构造
-6.2 褶皱构造
-6.3 断裂构造
-第6章 地质构造--知识巩固-基础篇
-第6章 地质构造--知识巩固-提高篇
-7.1 概述
-7.2 地质图的表示方法
-7.3 地质图的阅读和分析
-第7章 地质图--知识巩固-基础篇
-第7章 地质图--知识巩固-提高篇
-8.1 基本概念
-8.1 基本概念--作业
-8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-第8章 地下水--8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-8.3 地下水的运动
-8.3 地下水的运动--作业
-8.4 地下水的水质
-8.4 地下水的水质--作业
-8.5 与地下水有关的工程地质问题
-8.5 与地下水有关的工程地质问题--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-第8章 地下水--知识巩固-提高篇
-9.1 土的物质组成
-9.1 土的物质组成--作业
-9.2 土的基本性质
-9.2 土的基本性质--作业
-9.3 土的工程分类
-9.4 特殊土及工程性质
-9.4 特殊土及工程性质--作业
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-基础篇
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-提高篇
-10.1 概述
--10.1练习
-10.2 岩石的物理和水理性质
--10.2练习
-10.3 岩石的力学性质
--10.3习题
-10.4 岩体结构、结构面与结构体
--10.4习题
-10.5 结构面的特征及力学性质
--10.5习题
-10.6 岩体力学性质
--10.6习题
-10.7 岩体的工程地质分类
--10.7习题
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-11.1 斜坡变形与破坏
-11.1 斜坡变形与破坏--作业
-11.2 影响斜坡稳定的因素
-11.3 斜坡稳定性分析
-11.3 斜坡稳定性分析--作业
-11.4 岩质边坡稳定的结构分析法
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施--作业
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-基础篇
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-提高篇
-12.1 地下洞室及其应力重分布
-12.1 地下洞室及其应力重分布--作业
-12.2 洞室围岩的变形与破坏
-12.3 影响洞室围岩稳定性的因素
-12.4 洞室围岩失稳的防治措施
-第12章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析--知识巩固
-13.1 水利工程坝基
--Chapter 13.1.1 坝型及对工程地质条件的要求
-13.2 常见地基处理方法
-第13章 地基岩体稳定性工程地质问题分析--知识巩固
-14.1 水库渗漏
-14.2 库岸稳定问题
-14.3 库周浸没及水库淤积
-知识巩固--作业
-15.1 概述
-15.2 工程地质测绘
-15.3 工程地质勘探与野外试验
-15.4 地质罗盘的使用方法
-知识巩固
-汶川地震泥石流——5年的回顾
--汶川地震泥石流
--汶川地震这五年
--解疑答惑
-期末考试
