工程地质ch6岩土体性质.pptx

二、土的工程分类（二、土的工程分类（土的分类标准土的分类标准）一般土一般土一般土一般土vv巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土巨粒土和含巨粒土：60mm颗粒含量颗粒含量 50%q巨粒土巨粒土q混合巨粒土混合巨粒土q巨粒混合土巨粒混合土vv粗粒土粗粒土粗粒土粗粒土：600.075mm颗粒质量颗粒质量50%q砾类土：砾类土：602mm颗粒质量颗粒质量50%q砂类土：砂类土：602mm颗粒质量颗粒质量50%vv细粒土细粒土细粒土细粒土：0.0750.005颗粒含量颗粒含量50%q细粒土细粒土q含粗粒的细粒土含粗粒的细粒土q有机土有机土漂石：漂石：200mm的巨粒的巨粒50%卵石：卵石：60200mm的巨粒的巨粒50%砾：细粒含量5%含细粒土砾：细粒含量5%15%细粒土质砾：细粒含量15%50砂：细粒含量1.5m，无掉块，无掉块局部滑动、坍塌、局部滑动、坍塌、岩爆岩爆块状结构块状结构块状块状少量贯穿性好的节理，间距少量贯穿性好的节理，间距0.71.5m，少量分离，少量分离体体局部滑动、坍塌、局部滑动、坍塌、岩爆岩爆层状结构层状结构层状层状板状板状透镜体透镜体层理、节理、片理、常具层间错动面层理、节理、片理、常具层间错动面坍塌、岩层弯张破坍塌、岩层弯张破坏，软岩塑性变形坏，软岩塑性变形碎裂状结构碎裂状结构碎块状碎块状断层及其破碎带、片理、层理、层间结构面较发断层及其破碎带、片理、层理、层间结构面较发育，间距育，间距0.250.5m，多分离体，多分离体大规模岩体失稳，大规模岩体失稳，地下水恶化地下水恶化散体状结构散体状结构碎屑状碎屑状颗粒状颗粒状断层破碎带交叉，裂隙密集，结构面组合复杂，断层破碎带交叉，裂隙密集，结构面组合复杂，多充填粘性土，形成大小不一的分离体多充填粘性土，形成大小不一的分离体大规模岩体失稳，大规模岩体失稳，地下水恶化地下水恶化二、软弱夹层及泥化夹层软弱夹层及泥化夹层是岩体结构面中性质较软弱夹层及泥化夹层是岩体结构面中性质较差，对岩体变形和稳定性影响较大的结构面。差，对岩体变形和稳定性影响较大的结构面。软弱夹层软弱夹层软弱夹层软弱夹层是指坚硬岩层之间所夹的力学强度是指坚硬岩层之间所夹的力学强度低、泥炭质含量高、遇水易软化、厚度较薄、低、泥炭质含量高、遇水易软化、厚度较薄、延伸较远的软弱岩层。延伸较远的软弱岩层。软弱夹层被泥化的部分为软弱夹层被泥化的部分为泥化夹层泥化夹层泥化夹层泥化夹层。泥化夹。泥化夹层层一般发育在层间错面及断层面附近一般发育在层间错面及断层面附近。是一。是一种非常软弱的结构面。种非常软弱的结构面。实践证明，软弱夹层、泥化夹层是控制岩体实践证明，软弱夹层、泥化夹层是控制岩体稳定极端重要的因素，国内外很多工程失事稳定极端重要的因素，国内外很多工程失事皆与此有关。皆与此有关。泥化夹层的特征：软弱夹层经过一系列地质作用变成塑泥的过程称为泥化泥化的标志是其粘粒含量增加，天然含水量大于或等于塑限。泥化夹层具有湿度高、密度小、强度低、变形大等特点。泥泥化化夹夹层层的的形形成成过过程程比比较较复复杂杂，最最常常见见的的层层间间错错动动泥化夹层的形成条件为：泥化夹层的形成条件为：1物物质质基基础础：泥泥化化夹夹层层的的粘粘土土矿矿物物与与母母岩岩的的矿矿物物组组成成具具有有明明显显的一致性。形成的物质基础是粘土矿物含量较高的软弱夹层。的一致性。形成的物质基础是粘土矿物含量较高的软弱夹层。如葛洲坝工程的泥化夹层以蒙脱石为主，小浪底的粘土矿物以伊利石为主。如葛洲坝工程的泥化夹层以蒙脱石为主，小浪底的粘土矿物以伊利石为主。2构构造造作作用用：软软硬硬相相间间的的地地层层组组合合，在在构构造造应应力力作作用用下下易易产产生生层间错动，错动面上的岩石被辗磨成细粒或粉末状，遇水产生泥化。层间错动，错动面上的岩石被辗磨成细粒或粉末状，遇水产生泥化。因此层间错动构造作用是泥化夹层形成的控制性条件。因此层间错动构造作用是泥化夹层形成的控制性条件。3地地下下水水的的作作用用：岩岩体体内内地地下下水水的的作作用用，使使层层间间错错动动带带内内被被辗磨错碎的细粒物质进一步泥化形成泥化夹层。辗磨错碎的细粒物质进一步泥化形成泥化夹层。泥泥化化夹夹层层与与其其母母岩岩软软夹夹层层相相比比较较，其其主主要要特特征征是是粘粘粒粒含含量量明明显显增增多多，结结构构松松散散，密密度度变变小小，含含水水量量接接近近或或超超过过塑塑限限，力力学学强强度度极极为为软软弱弱。为为了了比比较较合合理理的的确确定定泥泥化化夹夹层层的的抗抗剪剪指指标标，通通常常根根据据泥泥化化夹夹层层中中碎碎屑屑物物质质含含量量对对其其进进行行结结构构分分类类。如如全全泥泥型型、泥泥夹夹碎碎屑屑型型、碎碎屑屑夹夹泥泥型型等等等等，然然后后确确定定不不同同结构类型的抗剪参数。再综合确定滑动面上的参数指标。结构类型的抗剪参数。再综合确定滑动面上的参数指标。三 岩体工程分级1、单指标分类法、单指标分类法(1)岩石质量指标（岩石质量指标（RQD）：采用外径为采用外径为75mm的双层岩芯的双层岩芯管金刚石钻进，提取直径为管金刚石钻进，提取直径为54mm的岩芯，剔除破碎岩芯，取长度大于的岩芯，剔除破碎岩芯，取长度大于10cm的岩芯的累计长度与钻进回次进尺之百分比即为的岩芯的累计长度与钻进回次进尺之百分比即为RQD值。值。分分分分5 5级级级级：(2)岩体弹性波速岩体弹性波速Vp（m/s)m/s)三峡坝址风化岩体声波速度分带三峡坝址风化岩体声波速度分带全风化岩体全风化岩体全风化岩体全风化岩体 1000200010002000强风化岩体强风化岩体强风化岩体强风化岩体 2000300020003000弱风化岩体弱风化岩体弱风化岩体弱风化岩体 3000400030004000微风化岩体微风化岩体微风化岩体微风化岩体 4000500040005000等级等级等级等级一一一一二二二二三三三三四四四四五五五五岩体性质岩体性质岩体性质岩体性质非常好非常好非常好非常好好好好好较好较好较好较好不好不好不好不好非常不好非常不好非常不好非常不好RQD(%)RQD(%)9010090100759075905075507525502550250.9 0.750.9 0.450.75 0.20.45 0.22 2、多指标分类法、多指标分类法、多指标分类法、多指标分类法 岩体基本质量指标岩体基本质量指标岩体基本质量指标岩体基本质量指标（BQBQ，Rock mass basic quality)：BQ=90+3Rc+250KvBQ=90+3Rc+250KvBQBQ：岩体所固有的、影响工程岩体稳定的最基本属性，由岩石坚硬岩体所固有的、影响工程岩体稳定的最基本属性，由岩石坚硬程度和岩体完整程度所决定。程度和岩体完整程度所决定。BQBQ的分级因素及其确定方法的分级因素及其确定方法的分级因素及其确定方法的分级因素及其确定方法（1）分级因素岩石坚硬程度 以饱和单轴抗压强度Rc表示。岩体完整程度 以岩体完整性指数Kv表示。Kv=(Vpm/Vpr)2岩石坚硬程度分级硬质岩软质岩坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩Rc(MPa)60603030151555完整性完整较完整较破碎破碎极破碎Kv0.750.750.550.550.350.350.150.15Jv33101020203535Jv为岩体体积节理数（条/m3），按岩组统计，面积2m5m，Si、Ca、Fe质胶结的不统计。(2)BQ的确定方法 BQ=90+3Rc+250Kv限制条件：当c 90Kv+30时，c取90Kv+30当 Kv 0.04c+0.4时,Kv取0.04c+0.4(3)BQ的修正 BQBQ-100(k1+k2+k3)k1：考虑地下水影响的修正系数，取01.0;k2：考虑软弱结构面产状影响的修正系数，取00.6;k3：考虑地应力状态影响的修正系数，取0.51.5(4)岩体基本质量分级岩体基本质量分级级别级别级别级别 BQBQ550550550451550451450351450351350251350251250250定性定性特征特征坚硬岩，坚硬岩，岩体完岩体完整整坚硬岩，坚硬岩，岩体较完岩体较完整；较坚整；较坚硬岩，岩硬岩，岩体完整体完整坚硬岩，岩体坚硬岩，岩体较破碎；较坚较破碎；较坚硬岩或软硬互硬岩或软硬互层，岩体较完层，岩体较完整；较软岩，整；较软岩，岩体完整岩体完整坚硬岩，岩体破坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，碎；较坚硬岩，岩体较破碎岩体较破碎破碎；破碎；较软岩或软硬互较软岩或软硬互层，岩体较破碎层，岩体较破碎破碎；软岩，岩破碎；软岩，岩体较完整体较完整较完整较完整较软岩，岩较软岩，岩体破碎；软体破碎；软岩，岩体较岩，岩体较破碎破碎破碎；破碎；全部极软岩全部极软岩和全部极破和全部极破碎岩碎岩第三节第三节 岩体中的地应力岩体中的地应力1、初始地应力来源及组成、初始地应力来源及组成地应力来源：成岩作用、放射性元素衰变、地壳运动等地应力来源：成岩作用、放射性元素衰变、地壳运动等组成：组成：自重应力：自重应力：；h 构造应力：具方向性构造应力：具方向性地应力测试方法：钻孔地应力解除法、水压致裂法和声发射法等地应力测试方法：钻孔地应力解除法、水压致裂法和声发射法等 2、地应力分布的一般规律、地应力分布的一般规律岩岩体中的初始应力场是三向不等的空间应力场体中的初始应力场是三向不等的空间应力场垂直向应力往往大于岩体自重垂直向应力往往大于岩体自重绝大多数地区地壳浅层水平应力大于垂直应力绝大多数地区地壳浅层水平应力大于垂直应力水平应力与垂直应力之比（侧压比）随深度增大而减小水平应力与垂直应力之比（侧压比）随深度增大而减小在自重应力场中，两向水平应力是相等的，实测两向水平应力具有强烈在自重应力场中，两向水平应力是相等的，实测两向水平应力具有强烈的方向性，初始应力的大小、方向与地质构造有一定的关系的方向性，初始应力的大小、方向与地质构造有一定的关系3、影响地应力分布的主要因素、影响地应力分布的主要因素地形：河谷底部应力集中明显地形：河谷底部应力集中明显地质构造：决定地应力的类型、大小、方向地质构造：决定地应力的类型、大小、方向