3结构面的力学性质探究.ppt

* 第3章 结构面的力学性质 §3-1 结构面的类型及其特征§3-2 结构面法向变形与刚度 §3-3 结构面切向变形与刚度§3-4 结构面的抗剪强度 §3-1 结构面的类型及其特征 一、结构面的概念 结构面是指岩体中存在着的各种不同成因和不同特性的地质界面，包括物质的分界面、不连续面如节理、片理、断层、不整合面等。 结构面具有一定的方向、延展较大、厚度小的二维面状地质界面。 二、结构面的类型 火成结构面 原生结构面 构造结构面 次生结构面 沉积结构面 变质结构面 1、按结构面按成因可分为 （1）原生结构面：在成岩过程中形成的结构面 A、沉积结构面是沉积岩在成岩过程中形成的各种地质界面，包括层面、层理、沉积间断面（不整合面、假整合面），及原生软弱夹层等。 B、火成结构面为岩浆侵入、喷溢冷凝所形成的各种结构面，如流层、流线、火山岩流接触面、各种蚀变带、挤压破碎带以及原生节理等。这些结构面的产状受侵入岩体与围岩接触面所控制。 C、变质结构面为岩体在变质作用过程中所形成的结构面，如片理、片麻理、板理及软弱夹层等。变质结构面的产状与岩层基本一致，延展性较差，但它们一般分布密集。片理结构面是变质结构面中最常见的，其面常常是光滑的，但形态呈波浪状.片麻理面常呈凹凸不平状，结构面也比较粗糙，变质岩中的软弱夹层主要是片状矿物，如黑云母、绿泥石、滑石等的富集带，其抗剪强度低，遇水后性质就更差. （2）构造结构面 各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、断层、层间错动面等。 节理面在走向延展及纵深发展上，其范围都是有限的，大者一般不过上百米，小者仅有几厘米．张节理面一般粗糙，参差不齐，宽窄不一，延展性较差，剪节理面一般平直光滑，延展性相对较好，节理面上常见有擦痕和各种泥质薄膜，如高岭石、绿泥石、滑石等，因此，剪节理面尽管接触紧密，但却易于滑动。 断层面的规模相差比较悬殊，有的深切岩石圈几十公里，有的仅限于地壳表层或只在地表数十米．但是，相对工程而言，断层面一般是延展性较好的结构面．断层面(或帘)的物质成分主要是构造岩，如断层泥、糜棱岩、角砾岩、压碎岩等．层间错动带是在层状岩体中常见的一种构造结构面，其产状一般与岩层一致。 延展性较好，结构面中的物质，因受构造错动的影响，多呈破碎状、鳞片状，且含泥质物。 （3）次生结构面 在地表条件下，由于外力(如风化、地下水、卸荷、爆破等)的作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化夹层及泥化夹层等．  卸荷裂隙一般发生在岩体有临空面条件的地区，特别是在深切河谷处，延展性不好，常在地表20～40m内发育，裂隙面粗糙不平，常为张开型，充填物多为泥质碎屑．  爆破裂隙是矿山工程中常见的一种次生结构面，爆破裂隙的延展与分布视所在地区岩体特性及爆破的大小而异．一般爆破裂隙的延展范围是有限的，且多呈一组相互平行的、弧状的裂隙面分布．  风化裂隙及风化夹层一般是沿原生夹层和原有结构面发育，多是短小密集，延展性差，仅限于地表一定深度．  泥化夹层是由于水的作用使夹层内的松软物质泥化而成，其产状与岩层基本一致，泥化程度视地下水作用条件而异．泥化夹层一般都是强度很低的，它们是导致岩体失稳破坏的常见因素． 2、按结构面按受力条件可分为 A、压性结构面：由压应力挤压而成，其走向与最大主应力方向垂直。如片理面、褶皱轴面、压性节理面等。 B、张性结构面：在拉应力作用下产生的结构面，其走向与最大主应力方向一致。结构面是张开的，结构面壁粗糙。如张断裂面、张性节理面。 C、扭性结构面：由纯剪或压张应力引起的剪应力所形成的结构面，结构面壁较光滑，开口或闭口都有可能，往往成对出现。如x型断层面，x型节理面。 D、压扭性结构面：既有压性结构面的特征，又有扭性结构面的特征，但常以其中一种为主。 E、张扭性结构面：兼有张性和扭性结构面的双重特征。往往成锯齿状。 三、结构面的分级 结构面的发育程度、规模大小、组合形式等是决定结构体的形状、方位和大小，控制岩体稳定性的重要因素。尤以结构面的规模是最重要的控制因素。按结构面发育程度和规模可以划分为如下五级： I 级结构面--区域构造起控制作用的断裂带 Ⅱ 级结构面--延展性强而宽度有限的地质界面 Ⅲ 级结构面--局部性的断裂构造 Ⅳ 级结构面--节理面 V 级结构面--细小的结构面 结构面的几何特征是反映结构面的外貌，由下列要素组成： 1、走向:结构面与水平面的交线方向，用方位角表示。 2、倾斜:结构面的倾斜方向和倾斜角度。 3、连续性。 4、粗糙度:表明结构面的粗糙程度。 5、起伏度:包括起伏波的幅度和长度。起伏波的幅度是指相邻两波峰连线与其下波槽的最大距离a,起伏波的长度是指相