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1、水工地质岩体工程地水工地质岩体工程地质性质质性质第1页，共29页，编辑于2022年，星期日参与岩石工程地质性质描述的主要物理指标包括两类：参与岩石工程地质性质描述的主要物理指标包括两类：1 1物理指标物理指标2 2水理指水理指标标 一、岩石的物理性质指标一、岩石的物理性质指标第一节第一节 岩石地质及力学指标岩石地质及力学指标第2页，共29页，编辑于2022年，星期日1 1物理指标物理指标（1 1）质量：）质量：比比重重(special gravity)：单单位位体体积积岩岩石石固固体体部部分分的的重重量量与与同同体体积积水水之之比比;容重容重(volume-weight)：单位体积岩石的重量（
2、含孔隙）单位体积岩石的重量（含孔隙）;（2 2）空空隙隙性性：岩岩石石构构成成除除了了固固体体颗颗粒粒外外，其其间间还还分分布布有有孔孔隙隙、裂裂隙隙，这这称称为为岩石的空隙性，以岩石的空隙性，以空隙率空隙率(porosity)来表达。来表达。而一般来讲，而一般来讲，n n（沉积岩）（沉积岩）nn（变质岩）（变质岩）nn（新鲜岩浆岩）（新鲜岩浆岩）第3页，共29页，编辑于2022年，星期日(2(2）透透水水性性(permeability)：水水份份可可通通过过岩岩石石移移动动的的性性能能，以以渗渗透透系系数数k k来衡量。来衡量。透水层（含水层）：透水层（含水层）：k0.001m/24hrk0
3、.001m/24hr隔水层（不透水层）：隔水层（不透水层）：k0.001m/24hrk 砂岩砂岩 细晶细晶三、岩石的蠕变三、岩石的蠕变岩石蠕变岩石蠕变形成的香形成的香肠状构造肠状构造第11页，共29页，编辑于2022年，星期日岩体岩体(Rock mass)(Rock mass)：是工程影响范围内的地质体，：是工程影响范围内的地质体，由处于一定应力状态的被各种结构面所切割的岩石由处于一定应力状态的被各种结构面所切割的岩石组成。组成。在各种类型各种规模的地质构造作用下，完整的岩石被切割成支离破在各种类型各种规模的地质构造作用下，完整的岩石被切割成支离破碎的小块，所以同体积下的完整岩石与破碎岩石力学
4、性质肯定是不同的，碎的小块，所以同体积下的完整岩石与破碎岩石力学性质肯定是不同的，在工程建筑中，不能完全以岩石的力学性质来界定其工程地质性质。而这在工程建筑中，不能完全以岩石的力学性质来界定其工程地质性质。而这种影响到建筑安全稳定性的，受各类结构面切割的破碎岩块就是岩体。种影响到建筑安全稳定性的，受各类结构面切割的破碎岩块就是岩体。第二节第二节 岩体的工程地质特性及工程地质分类岩体的工程地质特性及工程地质分类第12页，共29页，编辑于2022年，星期日3 3软软弱弱结结构构面面：是是一一类类特特殊殊的的结结构构面面，特特指指岩岩体体中中具具有有一一定定厚厚度度的的结结构构面面。它它可可以以是是
5、原原生生的的，也也可可以以是是次次生生的的，工工程程地地质质勘勘察察中中应应予予以以特特别别重重视。如砂岩中的泥岩夹层，花岗岩中的裂隙风化带等。视。如砂岩中的泥岩夹层，花岗岩中的裂隙风化带等。一、岩体结构面类型一、岩体结构面类型 指切割岩石的所有地质界面，如岩层面、断层面、节理面等。依指切割岩石的所有地质界面，如岩层面、断层面、节理面等。依据结构面成因将其分为三种类型。据结构面成因将其分为三种类型。1 1原生结构面原生结构面：与岩石同时形成，如层面、片理，收缩裂隙。：与岩石同时形成，如层面、片理，收缩裂隙。2 2次生结构面：次生结构面：岩石形成后叠加形成的，节理面，断层面等。岩石形成后叠加形成
6、的，节理面，断层面等。第13页，共29页，编辑于2022年，星期日二、岩体结构类型（岩块特点二、岩体结构类型（岩块特点+岩块组合特点）岩块组合特点）是岩体力学（是岩体力学（19511951奥地利学派诞生起）研究的重点内容。奥地利学派诞生起）研究的重点内容。1 1结构体形式结构体形式 依据岩石碎块的面、角特点可分为五种：依据岩石碎块的面、角特点可分为五种：（1 1）锥形：即由）锥形：即由4 4个面构成的岩石块，类似于个面构成的岩石块，类似于4 4面体。面体。第14页，共29页，编辑于2022年，星期日（2 2）楔形：具有）楔形：具有5 5个面的岩石块，类似于楔形，有一个面角远小于其余各个面的岩石
7、块，类似于楔形，有一个面角远小于其余各面角的特点。面角的特点。（3 3）菱形：具有）菱形：具有6 6个面的岩石块，类似棱形，各面角夹角大小不一。个面的岩石块，类似棱形，各面角夹角大小不一。第15页，共29页，编辑于2022年，星期日（4 4）方形：具有）方形：具有6 6个面的岩石块，但各面角均近似于个面的岩石块，但各面角均近似于9090。（5 5）聚合形：多于）聚合形：多于6 6个面的岩石块。个面的岩石块。第16页，共29页，编辑于2022年，星期日 从洞顶悬垂稳定和地基抗滑两方面来看，上述结构体形式的稳定程度从洞顶悬垂稳定和地基抗滑两方面来看，上述结构体形式的稳定程度是：是：聚合形聚合形 菱
8、形菱形 方形方形 楔形楔形 锥形锥形 第17页，共29页，编辑于2022年，星期日2 2岩体结构类型岩体结构类型 特指工程范围内由结构面围限起来的结构体的组合形式，依据岩特指工程范围内由结构面围限起来的结构体的组合形式，依据岩石类型、结构面性质和结构体形式可将岩体结构分为石类型、结构面性质和结构体形式可将岩体结构分为6 6种类型：种类型：（2 2）块状结构：整体强度高、块）块状结构：整体强度高、块度均匀，与完整岩体相近。度均匀，与完整岩体相近。（3 3）镶嵌结构：块度具有显著两分性，但整体强度仍较高。）镶嵌结构：块度具有显著两分性，但整体强度仍较高。（1 1）整体结构：即完整岩体，强度高、力学
9、性质稳定。）整体结构：即完整岩体，强度高、力学性质稳定。第18页，共29页，编辑于2022年，星期日（5 5）层状结构：是沉积岩或变质沉积）层状结构：是沉积岩或变质沉积岩具有的结构，受层内软弱夹层或层岩具有的结构，受层内软弱夹层或层间层面特点控制。间层面特点控制。（6 6）散体结构：指相对于工程规模岩）散体结构：指相对于工程规模岩块块度小，细颗粒较多接近松散介质块块度小，细颗粒较多接近松散介质的岩体结构，一般是工程清挖的对象。的岩体结构，一般是工程清挖的对象。（4 4）碎裂结构：岩石完整性差，强）碎裂结构：岩石完整性差，强度受地质构造控制。度受地质构造控制。第19页，共29页，编辑于2022年
10、，星期日 作为工程建筑的地基、围岩或是材料的岩体，因为其岩石质量作为工程建筑的地基、围岩或是材料的岩体，因为其岩石质量不同，岩体结构类型不同，岩体结构面类型也有差异，再加上水的不同，岩体结构类型不同，岩体结构面类型也有差异，再加上水的参与，风化作用的影响等等，使岩体质量的评定因素十分复杂。但参与，风化作用的影响等等，使岩体质量的评定因素十分复杂。但为了满足工程建设的实际需要必须对岩体的工程地质质量进行分类。为了满足工程建设的实际需要必须对岩体的工程地质质量进行分类。三、岩体的工程地质质量分类三、岩体的工程地质质量分类第20页，共29页，编辑于2022年，星期日 美美国国迪迪尔尔(伊伊利利诺诺斯
11、斯大大学学)提提出出，即即修修正正的的岩岩芯芯采采取取率率法法。指指以以钻钻孔孔获获取取的的大大于于10cm10cm的的完完整整岩岩芯芯的的总总长长LpLp与与钻钻孔孔总进尺总进尺L Lt t之比作为岩石质量指标：之比作为岩石质量指标：L Lt t505016cm16cm15cm15cm14cm14cm1 1岩石质量指标（岩石质量指标（R R、Q Q、DRock,quality designationDRock,quality designation）分类）分类第21页，共29页，编辑于2022年，星期日依据依据R.Q.DR.Q.D值的不同将岩体质量分为五个等级：值的不同将岩体质量分为五个等级
12、：RQD=90 RQD=90100%100%极好的极好的 very goodvery good RQD=75 RQD=7590%90%好的好的 goodgood RQD=50 RQD=5075%75%不足的（可以）不足的（可以）rather goodrather good或或less less good good RQD=25 RQD=2550%50%劣的劣的 badbad RQD=0 RQD=025%25%极劣的极劣的 very badvery bad 第22页，共29页，编辑于2022年，星期日方法评述：方法评述：该方法简单易行，且可在勘该方法简单易行，且可在勘察中伴随进行，因而为多数工察
13、中伴随进行，因而为多数工程单位采用，但它过于简单，程单位采用，但它过于简单，难以反映蚀变充填物性质，岩难以反映蚀变充填物性质，岩体抗剪性等性质，因此多只作体抗剪性等性质，因此多只作为分类的一个因素而非唯一因为分类的一个因素而非唯一因素。素。第23页，共29页，编辑于2022年，星期日方法评述：方法评述：即按前述岩体结构类型分类增加工程地质性质评判内容构成，该方法抓住即按前述岩体结构类型分类增加工程地质性质评判内容构成，该方法抓住了岩体、工程地质质量分类的实质，但缺乏量化指标，故在实际中较少采用。了岩体、工程地质质量分类的实质，但缺乏量化指标，故在实际中较少采用。2 2岩体结构类型分类岩体结构类
14、型分类由中科院地质研究所谷振德在由中科院地质研究所谷振德在1970s1970s提出和完善提出和完善(P P147)147)。第24页，共29页，编辑于2022年，星期日岩石质量指标岩石质量指标 节理面糙度节理面糙度 裂隙水折减系数裂隙水折减系数 节理组数节理组数 节理面蚀变程度节理面蚀变程度 地应力影响地应力影响Q=0.01Q=0.011000 1000 无量纳，数值越大，围岩越坚硬完整。无量纳，数值越大，围岩越坚硬完整。3 3巴顿岩体分类巴顿岩体分类 挪威，挪威，N N、巴顿于、巴顿于19741974年为适应隧道支护设计而提出，目的是完善年为适应隧道支护设计而提出，目的是完善RQDRQD分类
15、虽然简单、但却不够全面的不足。是一个六因素组合计算的围分类虽然简单、但却不够全面的不足。是一个六因素组合计算的围岩岩体质量岩岩体质量Q Q分类法。分类法。第25页，共29页，编辑于2022年，星期日方法评述：方法评述：该方法定性与定量结合，因素考虑较全面，但是只适用于该方法定性与定量结合，因素考虑较全面，但是只适用于各类地下洞室，适用面窄。各类地下洞室，适用面窄。第26页，共29页，编辑于2022年，星期日 岩石完整系统岩石完整系统 岩石质量系数岩石质量系数 岩石风化系数岩石风化系数 岩石软化系数岩石软化系数M M值：值：0.00412 12 好岩体好岩体4 4岩体质量指标（岩体质量指标（RMQrock Mass QualityRMQrock Mass Quality）分类）分类简称简称M M法，法，19781978年由我国水电部岩石试验规程小组提出。年由我国水电部岩石试验规程小组提出。第27页，共29页，编辑于2022年，星期日方法评述：方法评述：该方法考虑因素全面，适用性广（地基、围岩），但数据该方法考虑因素全面，适用性广（地基、围岩），但数据基础少，试验条件要求高（所有系数均依赖试验取得）。基础少，试验条件要求高（所有系数均依赖试验取得）。第28页，共29页，编辑于2022年，星期日本章结束本章结束！第29页，共29页，编辑于2022年，星期日