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结构面如何影响岩体强度

时间:2022-02-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:结构面延展性也称连续性,反映结构面的贯通程度。结构面的平整、光滑和粗糙程度对结构面的抗剪性能有很大的影响。未胶结且具一定张开度的结构面,往往被外来物质所充填,其力学性质取决于充填物成分、厚度及含水性等。
结构面_工程地质学

1.结构面成因类型及其特征

不同的结构面,具有不同的工程地质特性,这与其成因密切相关。结构面按成因可分为原生结构面、构造结构面和次生结构面三类。各类结构面的类型及其主要特征见表4-1。原生结构面是岩体在成岩过程中形成的,其特征与岩体成因密切相关;构造结构面是岩体中受构造应力作用所产生的破裂面;次生结构面是岩体受卸荷、风化、地下水等次生作用所形成的结构面。

2.结构面工程地质研究

在工程地质实践中,对岩体结构面工程地质特征的研究是十分重要的。结构面研究的内容,主要包括结构面的规模、延展性、密度、形态、张开度和充填胶结特征等,它们对结构面的物理力学性质有很大的影响。

表4-1 岩体结构面的类型及其特征

(1)结构面的规模。不同类型的结构面,其规模可很大,如延展数十千米,宽度可达数十米的破碎带;规模可以较小,如延展数十厘米的节理,甚至是很微小不连续的裂隙。对工程的影响要具体工程具体分析,有时小的结构面对岩体稳定也可以起控制作用。

(2)结构面的延展性。结构面延展性也称连续性,反映结构面的贯通程度。有些结构面延展性较强,在一定工程范围内切割整个岩体,对稳定性影响较大,但也有一些结构面比较短小或不连续,岩体强度一部分仍为岩石(岩块)强度所控制,稳定性较好。

(3)结构面的密度。结构面的密度指结构面发育的密集程度。结构面的密度决定了岩体的完整性和岩块的块度。有时在岩体中,虽然结构面的规模和延展长度均较小,但却平行密集,或是互相交织切割,使岩体稳定性大为降低,且不易处理。一般来说,结构面发育愈密集,岩体的完整性愈差,岩块块度愈小,进而导致岩体的力学性质变差,渗透性增强。结构面的密度常用间距、线密度等指标表示。

(4)结构面的形态。结构面的平整、光滑和粗糙程度对结构面的抗剪性能有很大的影响。 自然界中结构面的几何形状非常复杂,大体上可分为4种类型。

1)平直的。包括大多数层面、片理和剪切破裂面等。

2)波状起伏的。如具有波痕的层面、轻度揉曲的片理、呈舒缓波状的压性结构面等。

3)锯齿状的。如多数张性和张扭性结构面。

4)不规则的。其结构面曲折不平,如沉积间断面、交错层理及沿原有裂隙发育的次生结构面的形态,是从侧壁的起伏形态和粗糙度两方面来进行研究的。一般用起伏度和粗糙程度表述结构面的形态特征。结构面的形态对结构面抗剪强度有很大的影响。一般平直光滑的结构面有较低的摩擦角,粗糙起伏的结构面则有较高的抗剪强度。

(5)结构面的张开度和充填情况。结构面两壁之间,一般不是紧密接触,而是点接触或局部接触。在这种情况下,由于实际接触面积减少,必然导致内聚力减小,进而影响结构面的强度及渗透性。结构面的张开度是指结构面两壁之间的平均距离,常以毫米为单位,可分为4级。

1)闭合的。张开度小于0.2mm。

2)微张的。张开度在0.2~1.0mm。

3)张开的。张开度在1.0~5.0mm。

4)宽张的。张开度大于5.0mm。

未胶结且具一定张开度的结构面,往往被外来物质所充填,其力学性质取决于充填物成分、厚度及含水性等。闭合结构面的力学性质取决于结构面两壁的岩石性质和结构面粗糙程度。微张的结构面,因其两壁岩石之间常常多处保持点接触,抗剪强度比张开的结构面大。张开的和宽张的结构面,抗剪强度则主要取决于充填物的成分和厚度,一般充填物为粘土时,强度要比充填物为砂质时的更低;而充填物为砂质者,强度又比充填物为砾质者更低。

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