1、2023造价-技术与计量土建-精讲班-05、2023造价土建精讲班第5讲：第一章：工程地质-第一节：岩体特征三(3)断裂构造 断裂构造是构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形到达一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂。分为裂隙和断层两类。 1)裂隙。裂隙也称为节理， 在数值上一般用裂隙率表示，即岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反之，那么表示裂隙不发育。公路工程对裂隙发育程度划分的等级及对工程的影响见下表。 表1.1.4 裂隙发育程度分级表 发育程度等级 根本特征 附注 裂隙不发育 裂隙12组，规那么，构造型，间距在1m以上
2、，多为密闭裂隙。岩体被切割成巨块状 对根底工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大 裂隙较发育 裂隙23组，呈X形，较规那么，以构造型为主，多数间距大于0. 4m,多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状 对根底工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响 裂隙发育 裂隙3组以上，不规那么，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大局部为张开裂隙，局部有填充物。岩体被切割成小块状 对工程建筑物可能产生很大影响 裂隙很发育 裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有填充物。岩体被切割成碎石状 对工程建筑物产生严重影响 注：裂隙
3、宽度：密闭裂隙小于1mm;微张裂隙为13mm;张开裂隙为35mm;宽张裂隙大5mm。 【例题】对工程建筑物可能产生很大影响的裂隙发育情况是 。 A.不发育 B.较发育 C.发育 D.很发育 【答案】C 【解析】A-对根底工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大; B-对根底工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响 ; C-对工程建筑物可能产生很大影响; D-对工程建筑物产生严重影响; 根据裂隙的成因，-般分为构造裂隙和非构造裂隙两类。 构造裂隙 它在空间分布上具有一定的规律性。 张性裂隙 主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分
4、布不匀，沿走向和倾向都延伸不远。 扭(剪)性裂隙 多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。 非构造裂隙 具有普遍意义的是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的局部。裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。 岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不管岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果； 【2023真题】61.岩体中的张性裂隙主要
5、发生在 。 A.向斜褶皱的轴部 B.向斜褶皱的翼部 C.背斜褶皱的轴部 D.背斜褶皱的翼部 E.软弱夹层中 【答案】AC 【解析】此题考查的是岩体的结构。按裂隙的力学性质，可将构造裂隙分为张性裂隙和扭剪性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽。这个题目难度也不大，想通了，都是在轴部受力复杂，翼部受力相对好些，所以才可能有张性裂纹。考题这两年越来考的越偏，其实是考的原理的应用越来越多。 2断层。了解内容。记住：四个断层名称；三个根本类型；理解2个影响即可。 (1)断层要素 断层面和破碎带。其产状可以通过断层面的走向、倾向和倾角来表示。规模大的断层，往往是沿着一个错动带发生，称之为
6、断层破碎带。断层的规模越大，破碎带也就越宽，越复杂。断层线。是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层面的形状和地面的起伏情况。王双增 讲解 断盘。是断层面两侧相对位移的岩体。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘，位于断层面下部的称为下盘。假设断层面直立那么无上下盘之分。断距。是断层两盘相对错开的距离。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，其水平分量称为水平断距，垂直分量称为垂直断距。 (2)断层根本类型 正断层。是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。在构造变动中多在垂直于张应力的方向上发生，但也有沿已有的剪节理发生。逆断层。断层线的方向常和岩层走向或褶皱
7、轴的方向近于一致，和压应力作用的方向垂直。断层面从陡倾角至缓倾角都有。平推断层。大多数与褶皱轴斜交，与“X节理平行或沿该节理形成，其倾角一般是近于直立的。这种断层的破碎带一般较窄，沿断层面常有近水平的擦痕。 2岩体结构类型 岩体结构的根本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。 (1)整体块状结构 整体强度高，变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力、抗滑能力、抗风化能力较强。是较理想的各类工程岩体。 (2)层状结构 岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合或微张状、一般风化微弱、结合力较弱，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体总体变形模量和承载
8、能力均较高。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，那么其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低。这类岩体作为边坡岩体时，结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。 (3)碎裂结构 镶嵌结构岩体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。 (4)散体结构 属于碎石土类，可按碎石土类考虑。 二、岩体的力学特性 岩体的力学特征主要是岩体的变形、流变和强度特征。 (一)岩体的变形特征 1一
9、般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。由于岩体中发育有各种结构面，所以岩体的弹塑性变形较岩石更为显著。 (2)岩体的流变特征.一般有蠕变和松弛两种表现形式。 蠕变是指在应力一定的条件下，变形随时间的持续而逐渐增加的现象。 松弛是指在变形保持一定时，应力随时间的增长而逐渐减小的现象。 3岩石和岩体均具有流变性。特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，蠕变特征显著。有些工程建筑的失事，往往不是因为荷载过高，而是在应力较低的情况下岩体产生了蠕变。 (二)岩体的强度特性 一般情况下，岩
10、体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是2者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时，那么岩体强度完全受结构面强度控制。 【2023真题】5.建筑物结构设计对岩石地基主要关心的是 。 A.岩体的弹性模量 B.岩体的结构 C.岩石的抗拉强度 D.岩石的抗剪强度 【答案】A 【解析】就大多数岩体而言，一般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。由于岩体中发育有各种结
11、构面，所以岩体的弹塑性变形较岩石更为显著。 【2023真题】4.结构面结合力较差的工程地基岩体的工程特性是 。 A.沿层面方向的抗剪强度高于垂直层面方向 B.沿层面方向有错动比有软弱夹层的工程地质性质差 C.结构面倾向坡外比倾向坡里的工程地质性质好 D.沿层面方向的抗剪强度低于垂直层面方向 【答案】D 【解析】岩体当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，那么其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低。 【2023真题】5.工程岩体沿某一结构面产生整体滑动时，其岩体强度完全受控于 。 A.结构面强度 B.节理的密集性 C.母岩的岩性 D.层间
12、错动幅度 【答案】A 【解析】工程岩体沿某一结构面产生整体滑动时，其岩体强度完全受控于结构面强度。 三、岩体的工程地质性质 (一)岩石的工程地质性质 1、岩石的物理力学性质 1、重量 比重 是岩石固体(不包括孔隙)局部单位体积的重量 岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。 重度也称容重 重度=岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)/总体积(包括孔隙体积)。 岩石重度的大小决定于岩石中矿核的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。 干重度 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度 饱和重度 孔隙全部被水充满时的重度， 一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，那么岩石的重度就大。在相
13、同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性较高。 2孔隙性 空隙度%= 岩石中各种空隙的总体积 / 岩石的总体积 空隙性对岩石的强度和稳定性产生重要影响。岩石空隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。 未受风化和构造作用侵入岩和某些变质岩，其空隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积类的岩石，那么经常具有较大的空隙度。 3、吸水性 吸水率=岩石的吸水重量 / 同体积枯燥岩石重量 岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关。 岩石的吸水率大，那么水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越大。 4
14、软化性 黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。 软化系数=岩石饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下极限抗压强度 软化系数越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大 5抗冻性 岩石抵抗孔隙中的水结冰时体积膨胀的能力。 在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。 (2)岩石主要力学性质 1岩石的变形 岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。 弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。 泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。 通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。 2岩石的强
15、度：抗压强度，抗拉强度，抗剪强度 抗压强度。 在数值上等于岩石受压到达破坏时的极限应力。岩石的抗压强度相差很大。 胶结不良砾岩和软弱页岩的小于20MPa，坚硬岩浆岩的大于245MPa。 抗拉强度。 在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。 抗剪强度。 抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比拟高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。 三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差异较小。抗剪强度约为抗压强度的1040，抗拉强度仅是抗压强度的216。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差异较小。岩石
