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岩体结构

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所属类别:岩石力学

基本信息

中文名称:岩体结构
外文名称:

岩体内部结构面和结构体的组合形式。岩体中的结构面和结构体称为岩体结构单元,不同类型的岩体结构单元在岩体内的组合和排列形式称为岩体结构。岩体的力学强度、受力后的变形、破坏机制和稳定性,主要受岩体结构的控制。

岩体结构面

岩体内部具有一定方向、一定规模、一定形态和特性的面、缝、层和带状的地质界面。它是在地质发展历史,尤其是地质构造运动中,在岩体内形成的物质分异面和不连续面。结构面可分为原生结构面、构造结构面及次生结构面3种:①原生结构面。包括沉积结构面,如层面、层理;火成结构面,如岩浆岩体边缘的流层、流线与围岩的接触面,蚀变带、冷凝原生节理和岩浆的间歇性喷溢形成的结构面等;变质结构面,如片理、板理、剥理和黑云母、绿泥石、滑石富集带等。②构造结构面。系构造应力作用形成的破裂面,如断层、节理、层间错动面和劈理等。③次生结构面。一般由原生结构面或构造结构面经风化、地下水活动、卸荷和人工爆破等外营力叠加作用演化形成。如风化裂隙、卸荷裂隙和爆破裂隙等,常充填岩屑和次生泥。

由于结构面的成因、规模和形态各异,不同的结构面甚至同一结构面的不同部位具有不同的自然特性,其物理力学性质存在着明显的差别。结构面的几何形态(曲折、起伏、粗糙、平直、光滑),结合状态(闭合、张开),充填物质(岩屑、泥质、锈膜、方解石或石英胶结)及其厚度,直接影响着结构面的结合力和强度。按结构面的性质,可分为刚性结构面和软弱结构面。前者一般胶结较好或无充填,两面间呈硬性接触;后者一般充填有泥、岩屑等软弱物质。结构面的强度通常低于结构体的强度,在一定条件下成为受力岩体首先变形和破坏的部位。结构面的产状(走向、倾向、倾角)变化、延伸范围、发育密度、组数及其结合关系,直接影响岩体受力后的力学行为。各种结构面的组合构成岩体变形的边界,控制岩体破坏方式。

岩体结构体

不同规模、产状的结构面所围限的岩石块体。结构体的物质基础是地层与岩性。由于原岩的产状、岩性的差异以及后期受构造作用、次生地质作用程度的不同,其形状、规模、强度和排列有很大差异,直接影响岩体的工程性质。常见的单元结构体形态有:棱柱体、立方体、板状体、楔形体、菱形体和角锥体等。

结构面和结构体是岩体的基本组成部分,其物理、力学性质影响着岩体的工程地质性质,是控制岩体稳定的边界条件和主要因素。进行水利工程设计时,除针对控制性结构面进行处理外,还应充分利用结构体固有的强度,使之与水工结构物形成整体工作状态。

表1 中科院地质所早期的岩体结构分类表

表2 GB 50287—99的岩体结构分类表

岩体结构类型

中国的工程地质工作者寻求通过岩体结构类型的划分来评价岩体完整程度和稳定性。在水利水电工程中,应用较普遍的分类有二:一是中国科学院地质研究所早期的分类(表1);二是GB 50287—99《水利水电工程地质勘察规范》中的分类(表2)。

许多大型水利水电工程,根据本身岩体结构的特点,制定了适用于本工程的岩体结构分类,如长江三峡水利枢纽、云南漫湾水电站、青海龙羊峡水电站和四川二滩水电站等。

  
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