礦大工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第二章巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)(資源)

1、中國礦業(yè)大學(xué)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第二章第二章 巖土體的工程性質(zhì)巖土體的工程性質(zhì)2工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第二章第二章 巖土體的工程性質(zhì)巖土體的工程性質(zhì) o 主要內(nèi)容主要內(nèi)容: : 一、巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì)一、巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì) 二、土的物質(zhì)組成與性質(zhì)二、土的物質(zhì)組成與性質(zhì) 三、巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)三、巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì) 四、風(fēng)化巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)四、風(fēng)化巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)3工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì)巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì) 一、巖土體的物質(zhì)組成一、巖土體的物質(zhì)組成 礦物礦物 + + 顆粒聯(lián)結(jié)顆粒聯(lián)結(jié)1 1 巖土巖土體體：是非均質(zhì)、各向異性、厚度不等，具

2、有一定次序并含有一定結(jié)構(gòu)：是非均質(zhì)、各向異性、厚度不等，具有一定次序并含有一定結(jié)構(gòu)的多層巖土層，且存在于一定的地下水、溫度及應(yīng)力場環(huán)境中的地質(zhì)體的多層巖土層，且存在于一定的地下水、溫度及應(yīng)力場環(huán)境中的地質(zhì)體。2 2 巖體與土體共性：巖體與土體共性： a.a.都為礦物集合體都為礦物集合體; ; b. b.有固相、液相和氣相組成的多相體系有固相、液相和氣相組成的多相體系; ; c. c.相互轉(zhuǎn)化：土相互轉(zhuǎn)化：土-成巖作用成巖作用-巖石；巖石巖石；巖石-風(fēng)化作用風(fēng)化作用-土土; ;4工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì)巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì) 3 3 巖體與土體差別：巖體與

3、土體差別： a. a. 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 巖石巖石 存在斷層、節(jié)存在斷層、節(jié) 理、裂隙等結(jié)構(gòu)面理、裂隙等結(jié)構(gòu)面; ; 土土 一般是連續(xù)一般是連續(xù); ; b. b. 連結(jié)形式連結(jié)形式 巖石巖石-結(jié)晶連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)結(jié)晶連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)-硬連結(jié)硬連結(jié); ; 土土-無連結(jié)、水連結(jié)或水膠連結(jié)等無連結(jié)、水連結(jié)或水膠連結(jié)等; ; c. c. 力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì) 巖石比土具有強(qiáng)度高、不易變形及整體性和抗水性好，但缺陷是存在斷層、節(jié)巖石比土具有強(qiáng)度高、不易變形及整體性和抗水性好，但缺陷是存在斷層、節(jié)理等構(gòu)造面理等構(gòu)造面; ; d. d. 地應(yīng)力地應(yīng)力 巖體巖體-有較高地應(yīng)力有較高地應(yīng)力; ; 土體土體自重應(yīng)力狀態(tài)自

4、重應(yīng)力狀態(tài); ;5工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì)巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì) 二、工程地質(zhì)性質(zhì)二、工程地質(zhì)性質(zhì) 1 1 土體：土體： 不是各土層性質(zhì)的疊加而是相互影響不是各土層性質(zhì)的疊加而是相互影響 淤泥、砂土液化、欠固結(jié)、特殊土淤泥、砂土液化、欠固結(jié)、特殊土2 2 巖體：巖體： 結(jié)構(gòu)起控制作用結(jié)構(gòu)起控制作用 6工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì)巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì) 三、三、工程地質(zhì)巖組工程地質(zhì)巖組 巖土工程地質(zhì)類型劃分巖土工程地質(zhì)類型劃分-聯(lián)合國教科文組織（聯(lián)合國教科文組織（UNESCOUNESCO）和國際工程地質(zhì)）和國際工程地質(zhì)協(xié)

5、會（協(xié)會（IAEGIAEG） 1 1 劃分劃分: : 工程地質(zhì)單元工程地質(zhì)單元 工程地質(zhì)類型（工程地質(zhì)類型（ETET）、巖石類型（）、巖石類型（LTLT）、巖石綜合體（）、巖石綜合體（LC)LC)、工程地質(zhì)巖組、工程地質(zhì)巖組(LS)(LS) a. ET- a. ET-精度高，物理狀態(tài)和巖性均勻精度高，物理狀態(tài)和巖性均勻. . b. LT- b. LT-包含不同包含不同ETET其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是均勻的其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是均勻的, ,但物理狀態(tài)不均勻但物理狀態(tài)不均勻, ,存存在一定范圍在一定范圍. . c. LC- c. LC-一組發(fā)育在特定古地理和地質(zhì)構(gòu)造條件下的成因相關(guān)的一組發(fā)育在特定古地理

6、和地質(zhì)構(gòu)造條件下的成因相關(guān)的LTLT組成組成, ,空空間分布均一間分布均一, ,物理狀態(tài)不同物理狀態(tài)不同. . d. LS- d. LS-在相似的古地理構(gòu)造條件下形成在相似的古地理構(gòu)造條件下形成, ,具有共同的巖性性質(zhì)和一般的均具有共同的巖性性質(zhì)和一般的均勻性勻性. . 7工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì)巖土體的物質(zhì)組成與性質(zhì) 2.2.目的目的: : 研究對比和量化計算研究對比和量化計算3.3.原則原則: A): A)精度有高到低精度有高到低 B)B)必須以實際資料為前提必須以實際資料為前提4 4 依據(jù)依據(jù): A): A)地層形成時代及順序地層形成時代及順序 B

7、)B)巖石成因類型、巖性及巖相變化巖石成因類型、巖性及巖相變化 C)C)巖石的物質(zhì)組成及組織結(jié)構(gòu)巖石的物質(zhì)組成及組織結(jié)構(gòu) D)D)成層條件及厚度變化成層條件及厚度變化 E)E)巖層的原生結(jié)構(gòu)面標(biāo)志巖層的原生結(jié)構(gòu)面標(biāo)志 F)F)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)8工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)劃分舉例QPJQ1234520m09工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 土的物質(zhì)組成與性質(zhì)土的物質(zhì)組成與性質(zhì) o 一、土的顆粒特征一、土的顆粒特征o 二、土的礦物成分二、土的礦物成分o 三、土中的液體和氣體三、土中的液體和氣體o 四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造o 五、土的物理性質(zhì)五、土的物理性質(zhì)o

8、六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性o 七、土的力學(xué)性質(zhì)七、土的力學(xué)性質(zhì)（本部分為煤層氣專業(yè)補充內(nèi)容）（本部分為煤層氣專業(yè)補充內(nèi)容）10工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)一、土的顆粒特征一、土的顆粒特征1、粒度、粒組和顆粒形狀、粒度、粒組和顆粒形狀o 粒度：粒度：天然土是由大小不同的顆粒組成的，土顆粒的大小通常以其平均直徑表示，稱為粒徑，又稱為粒度。o 粒組：粒組：天然土的粒徑一般是連續(xù)變化的，為了描述的方便，工程上把大小相近的土粒合并為組，稱為粒組。o 顆粒形狀：顆粒形狀：橢球狀、針片狀、棱角狀。11工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)一、土的顆粒特征一、土的顆粒特征2、土粒粒組的劃分、土粒粒

9、組的劃分o 由于土粒的形狀是不規(guī)則的，很難直接測量顆粒的大小。間接的測量方法為篩分法（0.075mm）和沉降分析法（0.075mm）。o 粒組的劃分，不同國家和行業(yè)部門規(guī)定不同。o 我國的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中o 土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50145-2007）、巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，（GB50007-2002）12工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)一、土的顆粒特征一、土的顆粒特征13工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)一、土的顆粒特征一、土的顆粒特征3、土粒組成的表示方法、土粒組成的表示方法1）顆粒級配概念）顆粒級配概念o 土的顆粒大小及其組成情況，通常用土中各個不同粒

10、組的相對含量（各粒組干土質(zhì)量的百分比）來表示，稱為土的顆粒級配。2)特征粒徑及應(yīng)用特征粒徑及應(yīng)用14工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)15工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)16工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)二、土的礦物成分二、土的礦物成分o 無機(jī)礦物無機(jī)礦物原生礦物：原生礦物：石英、長石、云母等石英、長石、云母等次生礦物次生礦物可溶的：可溶的：巖鹽、巖鹽、石膏、方解石膏、方解石等石等不可溶的：不可溶的：粘土礦粘土礦物、次生物、次生SI02、R2O3n有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì):腐殖質(zhì)、泥炭腐殖質(zhì)、泥炭17工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)二、土的礦物成分二、土的礦物成分1、礦物成分與粒度成分的關(guān)系、礦物成分與粒度成分的關(guān)系18

11、工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)二、土的礦物成分二、土的礦物成分o 3 3、粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)及基本特征、粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)及基本特征o 蒙脫石組（M-Montmorillonite）o 高嶺石組（K-Kaolinite）o 伊利石組（I-Illite）19工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)oSI-O四面體示意圖四面體示意圖四面體與八面體組成粘土礦物的層狀結(jié)構(gòu)四面體與八面體組成粘土礦物的層狀結(jié)構(gòu)nAL-O-OH八面體示意圖八面體示意圖20工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)不同粘土礦物的特征n蒙脫石晶層構(gòu)造示意圖蒙脫石晶層構(gòu)造示意圖（M）T-O-T Montmorilloniten H2On H2O晶間晶間O連

12、接活動性連接活動性大、可以大量進(jìn)入大、可以大量進(jìn)入水分子、壓縮性、水分子、壓縮性、膨脹性強(qiáng)膨脹性強(qiáng)21工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)Montmorillonite22工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)n高嶺石晶層構(gòu)造示意圖（高嶺石晶層構(gòu)造示意圖（K-Kaolinite T-O-T-O-T-O- ）晶間氫建連接、晶間氫建連接、膨脹性小、壓縮膨脹性小、壓縮性小性小23工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)Kaolinite24工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)K+K+n伊利石晶層構(gòu)造示意圖（伊利石晶層構(gòu)造示意圖（I-Illite）K+K+性質(zhì)介于蒙脫石性質(zhì)介于蒙脫石和高嶺石之間和高嶺石之間25工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)

13、Illite26工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)三、土中的液體和氣體三、土中的液體和氣體1、土的液相、土的液相o 土的液相指存在于土孔隙中的水。通常認(rèn)為這個水是中性的，其實為電解質(zhì)溶液。o 按照水土相互作用程度的強(qiáng)弱：結(jié)合水和自由水o 結(jié)合水，土顆粒表面的水膜中，不服從靜水力學(xué)規(guī)律，冰點低于零度。分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。 強(qiáng)結(jié)合水，靠近土顆粒表面；弱結(jié)合水，距離顆粒表面較遠(yuǎn)，可以遷移，不傳遞靜水壓力o 自由水，包括毛細(xì)水和重力水。毛細(xì)水受重力和表面張力的作用，上升到一定高度，形成毛細(xì)水帶；重力水在土中滲流，對土顆粒有浮力。27工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)三、土中的液體和氣體三、土中的液體和氣體28

14、工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)三、土中的液體和氣體三、土中的液體和氣體2、土的氣相、土的氣相o 土的氣相為土未被水占據(jù)孔隙中的氣體，與大氣連通或不連通。與大氣連通的氣體在受擠壓后排出，與大氣不連通的氣體在土壓密過程中可溶于水。含有氣體的土稱為非飽和土。29工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造定義：定義：土的結(jié)構(gòu)是指土粒土的結(jié)構(gòu)是指土粒（或團(tuán)粒）的大小、形狀、（或團(tuán)粒）的大小、形狀、互相排列及聯(lián)結(jié)的特征?；ハ嗯帕屑奥?lián)結(jié)的特征。土的成分土的成分土的成因土的成因土的年代土的年代30工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)典型地質(zhì)災(zāi)害：砂土的液化現(xiàn)象。（地震地基的重要危害之一）典型地質(zhì)災(zāi)害：

15、砂土的液化現(xiàn)象。（地震地基的重要危害之一） 單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)碎石土和砂土（無粘性土）碎石土和砂土（無粘性土）特點：特點：土粒間沒有聯(lián)結(jié)存在，或非常微弱土粒間沒有聯(lián)結(jié)存在，或非常微弱疏松狀態(tài)會趨向密實疏松狀態(tài)會趨向密實密實狀態(tài)會發(fā)生剪脹密實狀態(tài)會發(fā)生剪脹礦物成分礦物成分顆粒形狀顆粒形狀粒度成分粒度成分級配的均勻程度。級配的均勻程度。緊密程度緊密程度四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造31工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)蜂窩狀結(jié)構(gòu)是以粉粒為主的土的結(jié)構(gòu)。蜂窩狀結(jié)構(gòu)是以粉粒為主的土的結(jié)構(gòu)。四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造32工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)定義：絮狀結(jié)構(gòu)是粘土顆粒特有的結(jié)構(gòu)特征定義：絮狀結(jié)構(gòu)是粘

16、土顆粒特有的結(jié)構(gòu)特征 壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性弱、力擾動會顯著降低其強(qiáng)度。壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性弱、力擾動會顯著降低其強(qiáng)度。特點：特點：四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造33工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的構(gòu)造土的構(gòu)造層狀構(gòu)造層狀構(gòu)造分散構(gòu)造分散構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造四、土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造34工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)五、土的物理性質(zhì)五、土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì)是表征土的物理狀態(tài)的一系列性質(zhì)土的物理性質(zhì)是表征土的物理狀態(tài)的一系列性質(zhì)如如: :重量、含水性、孔隙性等重量、含水性、孔隙性等土的物理性質(zhì)指標(biāo)是評價和判斷土的工程性質(zhì)的重土的物理性質(zhì)指標(biāo)是評價和判斷土的工程性質(zhì)的重要依據(jù)。要依

17、據(jù)。 35工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)SWASoil as a three-phase material36工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)ma( 0)mwmsmVaVwVsVvV土的三相圖土的三相圖 Three phase diagram質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA以質(zhì)量計：以質(zhì)量計：空氣質(zhì)量空氣質(zhì)量 ma 0 水質(zhì)量水質(zhì)量 mw土粒質(zhì)量土粒質(zhì)量 ms總質(zhì)量總質(zhì)量 m= mw + ms或以重量計：或以重量計：W=mg以體積計：以體積計：空氣體積空氣體積 Va 水體積水體積 Vw土粒體積土粒體積 Vs總體積總體積 V=Vv +Vs孔隙體積孔隙體積 VvMasses（質(zhì)量）（質(zhì)

18、量）Volumes（體積）（體積）37工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)ma(0)mwmsmVaVwVsVvV土的三相圖土的三相圖 Three phase diagram質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA1 1、土的質(zhì)量和重量、土的質(zhì)量和重量1）土粒的比重）土粒的比重（specific gravity）CwsssVmG4土粒質(zhì)量與同體積土粒質(zhì)量與同體積4C水的質(zhì)量之比水的質(zhì)量之比無量綱無量綱38工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)2） 土的密度土的密度（1）質(zhì)量密度）質(zhì)量密度（density）)/()/()(/3cmgVVmmvmvsws（2）重力密度（重度、）重力密度（重度、容重容重 un

19、it weight）)/(81. 9/)/()(/3mkNgVmgVVWWVWvsws分析：密度和重度綜合反映了土分析：密度和重度綜合反映了土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)ma(0)mwmsmVaVwVsVvV質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA39工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)ma(0)mwmsmVaVwVsVvV干密度是表征結(jié)構(gòu)松密程度的指標(biāo)干密度是表征結(jié)構(gòu)松密程度的指標(biāo)質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA（3）飽和重度（密度）飽和重度（密度）（saturated unit weight）ggVVmsatwvssat（4）干重度（密度）干重度（密度）（dry u

20、nit weight）ggVmdsd40工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)ma(0)mwmsmVaVwVsVvV土的三相圖土的三相圖 Three phase diagram質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA（5）水下重度（浮重）水下重度（浮重度）（度）（submerged unit weight，buoyant unit weight）wsatwssgVVm41工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)ma(0)mwmsmVaVwVsVvV質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA2 2、 土的含水性及其指標(biāo)土的含水性及其指標(biāo)1） 土的含水量土的含水量（water content）%100

21、%100土中顆粒的質(zhì)量土中水的質(zhì)量swmmw42工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)ma(0)mwmsmVaVwVsVvV土的飽和度反映土中孔隙的充水程度土的飽和度反映土中孔隙的充水程度質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWA2） 土的飽和度土的飽和度（degree of saturation, saturation ratio）%100%100土中孔隙體積土中水的體積VwVVSr43工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)VaVwVsVvV體積體積 volume SWA1）孔隙度）孔隙度(porosity)%100%100VVVVVnwav3 3、土的孔隙性及其指標(biāo)、土的孔隙性及其指標(biāo)2）孔隙比）孔隙

22、比(void ratio)SvVVe 44工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)3）砂土的相對密度）砂土的相對密度Dr(relativedensity)e增大增大最緊密最緊密最松散最松散minemaxeemaxdmindd天然天然45工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)minmaxmaxeeeeDr)()(minmaxminmaxdddddd46工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)4、指標(biāo)的測定與計算、指標(biāo)的測定與計算土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)：土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)：GsGs、 （ ）、）、w w、e e、n n、SrSr、 d d（ d d）三個基本實測指標(biāo)：三個基本實測指標(biāo)：GsGs、 （ ）、）、w w四個基本導(dǎo)出指標(biāo)

23、：四個基本導(dǎo)出指標(biāo)：e e、n n、SrSr、 d d（ d d）47工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土顆粒的比重試驗土顆粒的比重試驗48工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)測量原理測量原理CwsssVmG04 瓶瓶+水水+土土 瓶瓶+水水土排開水的體積土排開水的體積 土排開水的質(zhì)量土排開水的質(zhì)量= 兩瓶水的質(zhì)量差兩瓶水的質(zhì)量差 49工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的含水量試驗50工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 土的含水量試驗土的含水量試驗5 5 取代表性土樣取代表性土樣51工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 土的含水量試驗土的含水量試驗7 7 用兩個鋁盒平行測試用兩個鋁盒平行測試52工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)

24、土的含水量試驗土的含水量試驗8 8 蓋好鋁盒蓋蓋好鋁盒蓋53工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 土的含水量試驗土的含水量試驗9 9 稱鋁盒加濕土重稱鋁盒加濕土重54工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 土的含水量試驗土的含水量試驗10 10 放入可控溫度放入可控溫度100100105105C C烘箱中烘干烘箱中烘干55工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 土的含水量試驗土的含水量試驗11 11 測鋁盒加烘干土重測鋁盒加烘干土重56工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的重度試驗土的重度試驗57工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的重度試驗土的重度試驗4 4 輕輕向下壓環(huán)刀輕輕向下壓環(huán)刀58工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的重度試驗

25、土的重度試驗6 6 切直土樣上下高出環(huán)刀切直土樣上下高出環(huán)刀 59工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的重度試驗土的重度試驗8 8 均勻地削平環(huán)刀一側(cè)的土樣均勻地削平環(huán)刀一側(cè)的土樣60工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的重度試驗土的重度試驗11 11 平行測定平行測定, ,需制備需制備2 2個土樣個土樣61工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)利用三相圖推導(dǎo)物理指標(biāo)之間的關(guān)系ma( 0)mwmsmVaVwVsVv質(zhì)量質(zhì)量 mass 體積體積 volume SWAMasses（質(zhì)量）（質(zhì)量）Volumes（體積）（體積）62工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)o 稠度：稠度：粘性土由于含水量變化而表現(xiàn)出的稀稠程度。o 阿太

26、堡界限（阿太堡稠度界限）阿太堡界限（阿太堡稠度界限）粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，可用其自身的某一個界限含水量有關(guān)。六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性63工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)VswLwPws液限液限wVOVs+Va氣體氣體縮限縮限塑限塑限阿太堡界限阿太堡界限 (Atterberg limit)六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性64工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài)可塑態(tài)可塑態(tài)液態(tài)液態(tài)VVs0WsWpWLWABCIpwL(liquid limit)流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量界含水量Wp(plastic limit

27、)可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間的分界含水量的分界含水量半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量Ws(shrinkage limit)六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性65工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性66工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)Ip塑性指數(shù)（塑性指數(shù)（plasticity index）-描述粘土的可塑性描述粘土的可塑性IL液性指數(shù)（液性指數(shù)（liquidity index）-粘土的狀態(tài)粘土的狀態(tài)IL值值 IL0 0IL0.25 0.25IL0.75 0.75IL1.0 1.0IL 狀態(tài)狀

28、態(tài) 堅硬堅硬 硬塑硬塑 可塑可塑 軟塑軟塑 流塑流塑 六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性67工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)塑限塑限wp用搓條法用搓條法液限液限wL平衡錐式液限儀測定平衡錐式液限儀測定碟式液限儀測定碟式液限儀測定液塑限聯(lián)合測定法液塑限聯(lián)合測定法六、粘性土的稠度和可塑性六、粘性土的稠度和可塑性68工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)七、土的力學(xué)性質(zhì)七、土的力學(xué)性質(zhì)o 土的壓縮性o 土的抗剪性o 土的擊實性土的擊實性69工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)上海展覽館o 650mme=1.8,w=60% e=1.8,w=60% Es=1.45MPaEs=1.45MPap521mm521mm

29、70工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)比薩斜塔71工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)TransconaTranscona谷倉地基谷倉地基72工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)1、土的壓縮性o定義：土的壓縮性是指在壓力作用下體積壓縮變小定義：土的壓縮性是指在壓力作用下體積壓縮變小的性能的性能壓縮變形的本質(zhì)壓縮變形的本質(zhì)o土的三相組成決定了土的壓縮變形由三部分組成1)土粒本身的壓縮變形2)孔隙中水和氣的壓縮變形3)孔隙中水和氣被擠出，土顆粒相互靠攏，孔隙體積縮小o土的壓縮主要原因是由于孔隙中水和氣被擠出，土顆粒相互靠攏，致使孔隙體積減小而引起的。73工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律壓縮儀壓縮儀EL

30、E公司公司74工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)WG型系列單杠桿固結(jié)儀型系列單杠桿固結(jié)儀(南京土壤儀器廠南京土壤儀器廠) 75工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)K0固結(jié)儀、氣壓固結(jié)儀固結(jié)儀固結(jié)儀、氣壓固結(jié)儀固結(jié)儀(南京土壤儀器廠南京土壤儀器廠) 76工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律P1,.77工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律p278工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律室內(nèi)壓縮試驗與壓縮定律p3,. h 測量土樣高度的變化，并轉(zhuǎn)變成孔隙比的變化測量土樣高度的變化，并轉(zhuǎn)變成孔隙比的變化)1 (000ehheeii79

31、工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)p1， p2， p3， h1， h2， h3，e1， e2， e3， .ee1e2p1p2ppeppeea1221taniiiiiippeea111a稱為壓縮系數(shù)（稱為壓縮系數(shù)（coefficiennt of compression），單位），單位1/kPa，或，或1/MPa壓縮定律：在壓力不大的情況壓縮定律：在壓力不大的情況下，孔隙比的變化與壓力下，孔隙比的變化與壓力的變化成正比。的變化成正比。)(11iiiippaee80工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)壓縮模量、變形模量壓縮模量（有側(cè)限 ）zzEszzE變形模量（無側(cè)限）變形模量（無側(cè)限）體積壓縮系數(shù)：土壓縮時豎向

32、應(yīng)變增量與體積壓縮系數(shù)：土壓縮時豎向應(yīng)變增量與豎向應(yīng)力增量之比豎向應(yīng)力增量之比81工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)側(cè)壓力系數(shù)、泊松比o 泊松比無側(cè)限條件下，側(cè)向膨脹應(yīng)變與豎向壓縮應(yīng)變之比yxp側(cè)壓力系數(shù)側(cè)壓力系數(shù)側(cè)限條件下側(cè)向壓側(cè)限條件下側(cè)向壓力與豎向壓力之比力與豎向壓力之比10zxK82工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)先期固結(jié)壓力pco 土在歷史上曾經(jīng)經(jīng)受過的最大固結(jié)壓力成為先期固結(jié)壓力。超固結(jié)比超固結(jié)比OCROCRpOCROverConsolidationRatiop先期固結(jié)壓力和現(xiàn)有土層上覆壓力之比先期固結(jié)壓力和現(xiàn)有土層上覆壓力之比83工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)2、土的抗剪性材料的強(qiáng)度理論最大

33、正應(yīng)力理論最大正應(yīng)變理論最大拉應(yīng)力理論最大剪應(yīng)力理論最大剪應(yīng)力理論認(rèn)為，材最大剪應(yīng)力理論認(rèn)為，材料破壞的原因是材料中的料破壞的原因是材料中的最大剪應(yīng)力造成的最大剪應(yīng)力造成的231max84工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)大地的局部化開裂大地的局部化開裂多之形多之形雁形雁形鋸齒形鋸齒形85工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)86工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)橋梁支敦中出現(xiàn)的局部化剪切破壞橋梁支敦中出現(xiàn)的局部化剪切破壞87工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)地基承載力問題O p（kPa） a b S（mm） 基礎(chǔ) 地面 p p 基礎(chǔ) 地面 p s a88工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)89工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)土的抗

34、剪強(qiáng)度試驗1）直剪試驗（直接剪切試驗,Direct shear test)直剪儀直剪儀 水平力水平力Tp 垂直壓力垂直壓力90工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水平力水平力Tp 垂直壓力垂直壓力直剪儀直剪儀 土的抗剪強(qiáng)度試驗土的抗剪強(qiáng)度試驗1 1）直剪試驗）直剪試驗（直接剪切試驗（直接剪切試驗,Direct shear test),Direct shear test)91工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水平力水平力Tp 垂直壓力垂直壓力正應(yīng)力（正應(yīng)力（Normal StressNormal Stress）剪應(yīng)力（剪應(yīng)力（Shear StressShear Stress）FTfF92工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)

35、學(xué)基礎(chǔ)例例1.對某砂土樣做的直剪試驗結(jié)果如下，試樣的抗剪強(qiáng)度。對某砂土樣做的直剪試驗結(jié)果如下，試樣的抗剪強(qiáng)度。編 號 （ kPa）f（ kPa）1503421501033250172020406080100120140160180200050100150200250300 1=346kPa 3=96kPatgf93工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)粘性土tgcfcC C 稱為土的粘聚力稱為土的粘聚力(Cohension)(Cohension) 稱為土的內(nèi)摩擦角稱為土的內(nèi)摩擦角(Angle of internal friction)(Angle of internal friction)94工程地質(zhì)學(xué)

36、基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)庫侖定律o 在一定載荷范圍內(nèi)，土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力之間呈直線關(guān)系。o 其中C、 被稱為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。tgcf95工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)2）剪切試驗方法o 直剪 快剪（Q） 固結(jié)快剪（CQ） 慢剪（S）o 三軸剪切不固結(jié)不排水剪（不固結(jié)不排水剪（UU-test）固結(jié)不排水剪（固結(jié)不排水剪（CU）固結(jié)排水剪（固結(jié)排水剪（CD）o 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗o 十字板剪切試驗十字板剪切試驗96工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)3、土的擊實性、土的擊實性工程意義工程意義土的擊實試驗土的擊實試驗壓實土的壓縮性和強(qiáng)度壓實土的壓縮性和強(qiáng)度97工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)98

37、工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)重錘法重錘法:采用采用80400kN的重錘，從很高處的重錘，從很高處(820m)自由落下，對土體進(jìn)行強(qiáng)力夯實的自由落下，對土體進(jìn)行強(qiáng)力夯實的方法。這是在的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項技術(shù)。強(qiáng)夯法是用很大的沖擊能，使土體中出方法。這是在的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項技術(shù)。強(qiáng)夯法是用很大的沖擊能，使土體中出現(xiàn)沖擊波和很大的應(yīng)力，致使孔隙被壓縮，土體局部液化，夯實點周圍產(chǎn)生裂隙，形現(xiàn)沖擊波和很大的應(yīng)力，致使孔隙被壓縮，土體局部液化，夯實點周圍產(chǎn)生裂隙，形成良好排水通道，土體迅速固結(jié)。最大加固深度可達(dá)成良好排水通道，土體迅速固結(jié)。最大加固深度可達(dá)1112m或更大。此法不僅能加固或更大。此法

38、不僅能加固陸上土層，也能加固水中土層；適用于多種土類：粗粒土、低飽和度的細(xì)粒土、雜填陸上土層，也能加固水中土層；適用于多種土類：粗粒土、低飽和度的細(xì)粒土、雜填土、素填土、濕陷性黃土；不僅能提高地基承載力，也可防止地基液化。對于飽和細(xì)土、素填土、濕陷性黃土；不僅能提高地基承載力，也可防止地基液化。對于飽和細(xì)粒土，要慎用。粒土，要慎用。99工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)100工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)青藏鐵路壓實路基青藏鐵路壓實路基廣州白云機(jī)場擴(kuò)建工程廣州白云機(jī)場擴(kuò)建工程京福高速公路京福高速公路101工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)電動擊實儀電動擊實儀手提式擊實儀手提式擊實儀取樣設(shè)備取樣設(shè)備102工程

39、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)%# # # # # 2# # 2#2 在使用本表格之前請先把你自已的盒號、盒質(zhì)量填入“盒質(zhì)量輸入”表對應(yīng)的單元格內(nèi) 在以后使用自動繪圖表過程中，你只用在自動繪圖表中填盒號，盒質(zhì)量會自動填充。祥臨公路臨滄分指中心試驗室 木頭人 （QQ：21839421） 合同段105.42.683.2試樣風(fēng)干含水量9.44.3g/cm3注：混合比重為： g/cm3飽和度校正后最佳含水量9.86.56.18.88.210.16.38.5 %最佳含水量校正后最大干密度 g/cm3最大干密度 試驗： 計算： 復(fù)核： 監(jiān)理：監(jiān)理單位 % %3.52.84.63.9擊實試驗報告試驗編號報告日期承

40、包單位工程名稱祥臨公路第9.994.4135.4103.9144.4106.0113.297.2109.094.923.13.33.84.85.76.96.98.68.99.6128.522.222.322.422.522.622.722.822.923.0138.4116.6157.7126.3166.9128.6135.9120.0131.9117.911119.9161.5131.1172.6135.5142.8128.6140.8456127.5789102.1292.1962.1202.0242.2202.3352.3002.22248335083500748376700670067

41、00670011533117831170711537568101214342111272670045722.1002.0362g3g/cm3gggg%含水量水質(zhì)量干試樣質(zhì)量含水量平均含水量盒質(zhì)量%試驗點號%預(yù)計含水量干密度筒+試樣質(zhì)量濕密度gggg/cm3干密度大于38mm顆粒含量取樣地點擊實次數(shù)筒質(zhì)量濕樣質(zhì)量盒號盒+濕樣質(zhì)量盒+干樣質(zhì)量擊實曲線圖2.002.022.042.062.082.102.122.142.162.182.202.220.02.04.06.08.010.012.0含水量%最大干密度g/cm3103工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工

42、程性質(zhì) 一、基本概念一、基本概念 1 1 結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面: :指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性, ,有一定厚度的各種地質(zhì)界面有一定厚度的各種地質(zhì)界面, ,如斷層、節(jié)理、層理及如斷層、節(jié)理、層理及不整合面等不整合面等. .由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故又稱不連續(xù)面。又稱不連續(xù)面。 2 2 結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體: :結(jié)構(gòu)面在空間的分布和組合可將巖體切割結(jié)構(gòu)面在空間的分布和組合可將巖體切割成形狀、大小不同的塊體成形狀、大小不同的塊體, ,稱結(jié)構(gòu)體稱結(jié)構(gòu)體. . 104工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)

43、構(gòu)及其工程性質(zhì) 3 3 巖體巖體 在地質(zhì)歷史過程中形成的在地質(zhì)歷史過程中形成的, ,具有一定的具有一定的巖石成分和一定結(jié)構(gòu)巖石成分和一定結(jié)構(gòu), ,并賦存于一定地應(yīng)力狀并賦存于一定地應(yīng)力狀態(tài)的地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。態(tài)的地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。 4 4 巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列與組合形成。包結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列與組合形成。包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個要素。括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個要素。105工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì) 二、巖體結(jié)構(gòu)特征二、巖體結(jié)構(gòu)特征1 1 結(jié)構(gòu)面的特征及性質(zhì)結(jié)構(gòu)面的特征及性質(zhì)(1)(1)類型類型 結(jié)構(gòu)面的成因分類：結(jié)構(gòu)面的成因分

44、類： 原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面 （解釋）（解釋）(2)(2)特征特征 a.a.結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀 結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與最大主應(yīng)力作用線方向之間的關(guān)系控制著巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與最大主應(yīng)力作用線方向之間的關(guān)系控制著巖體的破壞機(jī)理，進(jìn)而控制著巖體的強(qiáng)度。的破壞機(jī)理，進(jìn)而控制著巖體的強(qiáng)度。 106工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)成因類型地質(zhì)類型主要特征工程地質(zhì)評價 產(chǎn) 狀 分 布 性 質(zhì) 原生結(jié)構(gòu)面沉積結(jié)構(gòu)面 1.層理層面2.軟弱夾層3.不整合面假整合面4.沉積間斷面一般與巖層產(chǎn)狀一致，為層間結(jié)構(gòu)面海相巖層中此類結(jié)構(gòu)面分布穩(wěn)定。陸相巖層中呈交錯狀，易尖滅 層面、軟

45、弱夾層等結(jié)構(gòu)面較為平整；不整合面及沉積間斷面多由碎屑泥質(zhì)物構(gòu)成且不平國內(nèi)外較大的壩基滑動及滑坡很多由此類結(jié)構(gòu)面所造成的。如奧斯汀、圣佛蘭西靳，馬爾巴賽壩的破壞瓦依昂壩附近的巨大滑坡 巖漿結(jié)構(gòu)面 1.侵入體與圍巖接觸面2.巖脈、巖墻接觸面3.原生冷凝節(jié)理 巖脈受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面控制而原生節(jié)理受巖體接觸面控制接觸面延伸較遠(yuǎn)，比較穩(wěn)定而原生節(jié)理往往短小密集與圍巖接觸面可具熔合及破壞兩種不同的特征。原生節(jié)理一般為張裂面，較粗糙不平 一般不造成大規(guī)模的巖體破壞但有時與構(gòu)造斷裂配合也可形成巖體的滑移，如有的壩肩局部滑移變質(zhì)結(jié)構(gòu)面 1.片理2.片巖軟 弱夾層產(chǎn)狀與巖層或構(gòu)造方向一致 片理短小，分布極密片巖軟弱夾層

46、延展較遠(yuǎn)，具固定層次結(jié)構(gòu)面光滑平直片理在巖層深部往往閉合成隱蔽結(jié)構(gòu)面，片巖、軟弱夾層、巖片狀礦物呈鱗片狀 變質(zhì)較淺的沉積巖，如千枚巖等路塹邊坡常見塌方。片巖夾層有時對工程及地下洞體穩(wěn)定也有影響構(gòu)造結(jié)構(gòu)面 1.節(jié)理（X型節(jié)理，張節(jié)理）2.斷層（正斷層，逆斷層，走滑斷層）3.層間錯動帶4.羽狀裂隙劈理 產(chǎn)狀與構(gòu)造線呈一定關(guān)系，層間帶動與巖層一致 張性斷裂較短小,剪切斷裂延展較遠(yuǎn)，壓性斷裂規(guī)模巨大但有時為橫斷層切割成不連續(xù)狀 張性斷裂不平整，常具次生充填呈鋸齒狀，剪切斷裂較平直具羽狀裂晾，壓性斷層具多種構(gòu)造巖，成帶狀分布，往往含斷層泥、糜棱巖 對巖體穩(wěn)定影響很大在上述許多巖體破壞過程中大都有構(gòu)造結(jié)構(gòu)

47、面的配合作用此外常造成邊坡及地下工程的塌方、冒頂次生結(jié)構(gòu)面 1.卸荷裂隙 2.風(fēng)化裂隙3.風(fēng)化夾層4.泥化夾層5.次生夾泥受地形及原結(jié)構(gòu)面控制分布上往往呈不連續(xù)狀，透鏡體，延展性差，且主要在地表風(fēng)化帶內(nèi)發(fā)育 一般為泥質(zhì)物充填，水理性質(zhì)很差 在天然及人工邊坡上造成危害，有時對壩基，壩肩及淺埋隧洞等工程亦有影響，但一般在施工中予以清基處理 107工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)108工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)如上圖：如上圖： -結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力的夾角結(jié)構(gòu)面與最大主應(yīng)力的夾角 (a) (a) 為銳角為銳角, ,巖體將沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動破壞巖體將沿結(jié)構(gòu)

48、面產(chǎn)生滑動破壞 (b) (b) 為直角為直角, ,表現(xiàn)為切過結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生剪斷、巖表現(xiàn)為切過結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生剪斷、巖體破壞體破壞 (c) (c) 為為0 0度度, , 平行結(jié)構(gòu)而的劈裂拉張破壞平行結(jié)構(gòu)而的劈裂拉張破壞109工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)b.b.結(jié)構(gòu)面連續(xù)性結(jié)構(gòu)面連續(xù)性 連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面的貫通程度連續(xù)性反映結(jié)構(gòu)面的貫通程度 常用線連續(xù)性系數(shù)和面連續(xù)性系數(shù)常用線連續(xù)性系數(shù)和面連續(xù)性系數(shù)表示表示. . 線連續(xù)系數(shù)線連續(xù)系數(shù)(K): K=(K): K=a/ a/ b; b; 其中其中: : a- a-各結(jié)構(gòu)面長度之和各結(jié)構(gòu)面長度之和; ; b

49、- b-完整巖石各段長度之和完整巖石各段長度之和; ; K K 變化在變化在0 01 1之間之間 K K值愈大，說明結(jié)構(gòu)面連續(xù)性愈好；值愈大，說明結(jié)構(gòu)面連續(xù)性愈好； 當(dāng)當(dāng)K K1 1時說明結(jié)構(gòu)面完全貫通時說明結(jié)構(gòu)面完全貫通. .110工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)c.c.結(jié)構(gòu)面的密度結(jié)構(gòu)面的密度 密度反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度常用間距、線密度等指標(biāo)表示。線密度反映結(jié)構(gòu)面發(fā)育的密集程度常用間距、線密度等指標(biāo)表示。線密度密度(Kd)(Kd)是指結(jié)構(gòu)面法線方向上單位測線長度交切結(jié)構(gòu)面的條數(shù)是指結(jié)構(gòu)面法線方向上單位測線長度交切結(jié)構(gòu)面的條數(shù)( (條條/m)

50、/m)；間距；間距(d)(d)則是指同一組結(jié)構(gòu)面法線方向上兩相鄰結(jié)構(gòu)面之間的平均距離則是指同一組結(jié)構(gòu)面法線方向上兩相鄰結(jié)構(gòu)面之間的平均距離。兩者互為倒數(shù)關(guān)系。兩者互為倒數(shù)關(guān)系. .即即 Kd = 1/dKd = 1/d 結(jié)構(gòu)面的密度決定了巖體的完整性和巖塊的塊度。一般來說結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的密度決定了巖體的完整性和巖塊的塊度。一般來說結(jié)構(gòu)面發(fā)育愈密集，巖體的完整性愈差，巖塊塊度愈小進(jìn)而導(dǎo)致巖體的力學(xué)發(fā)育愈密集，巖體的完整性愈差，巖塊塊度愈小進(jìn)而導(dǎo)致巖體的力學(xué)性質(zhì)變差滲透性增強(qiáng)性質(zhì)變差滲透性增強(qiáng). . 111工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)d.d.結(jié)構(gòu)面

51、的形態(tài)結(jié)構(gòu)面的形態(tài) 結(jié)構(gòu)面的形態(tài)可從側(cè)壁的起伏形態(tài)和粗糙度兩方面來進(jìn)行研究結(jié)構(gòu)面的形態(tài)可從側(cè)壁的起伏形態(tài)和粗糙度兩方面來進(jìn)行研究. . 結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘钠鸱螒B(tài)可分為：平直的、波狀的、鋸齒狀的、臺階狀結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘钠鸱螒B(tài)可分為：平直的、波狀的、鋸齒狀的、臺階狀的和不規(guī)則狀的幾種，見下圖。的和不規(guī)則狀的幾種，見下圖。 而側(cè)壁的起伏程度則可用起伏角而側(cè)壁的起伏程度則可用起伏角(i)(i)表表示如下示如下: : i=arctg(2 i=arctg(2/L)/L)112工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘钠鸱螒B(tài)結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘钠鸱螒B(tài)113工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)側(cè)壁的起伏程度側(cè)壁的起伏程度114工

52、程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面粗糙度結(jié)構(gòu)面粗糙度 結(jié)構(gòu)面的粗糙度可用粗糙度系數(shù)結(jié)構(gòu)面的粗糙度可用粗糙度系數(shù)(JRC)(JRC)表示表示: : 它可以增加結(jié)構(gòu)它可以增加結(jié)構(gòu)面的摩擦角進(jìn)而提高了巖體的強(qiáng)度。據(jù)結(jié)構(gòu)面的粗糙程度可將面的摩擦角進(jìn)而提高了巖體的強(qiáng)度。據(jù)結(jié)構(gòu)面的粗糙程度可將粗糙度系數(shù)（粗糙度系數(shù)（JRCJRC）分為）分為1010級。在實際工作中，可用剖面儀測出所級。在實際工作中，可用剖面儀測出所研究結(jié)構(gòu)面的粗糙剖面、然后與標(biāo)準(zhǔn)剖面進(jìn)行比較，即可求得結(jié)研究結(jié)構(gòu)面的粗糙剖面、然后與標(biāo)準(zhǔn)剖面進(jìn)行比較，即可求得結(jié)構(gòu)面的粗糙度系數(shù)構(gòu)面的粗糙度系數(shù)(JRC). (JRC). 115工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程

53、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)e. e. 結(jié)構(gòu)面的張開度結(jié)構(gòu)面的張開度 結(jié)構(gòu)面兩壁之間，一般不是最緊密接觸，而是點接觸或局結(jié)構(gòu)面兩壁之間，一般不是最緊密接觸，而是點接觸或局部接觸部接觸. . 結(jié)構(gòu)面的張開度是指結(jié)構(gòu)面兩壁間的平均距離常以毫米結(jié)構(gòu)面的張開度是指結(jié)構(gòu)面兩壁間的平均距離常以毫米為單位為單位. .116工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)f.f.結(jié)構(gòu)面的充填膠結(jié)特征結(jié)構(gòu)面的充填膠結(jié)特征 結(jié)構(gòu)面經(jīng)膠結(jié)后，力學(xué)性質(zhì)有所改善。改善的程度因膠結(jié)結(jié)構(gòu)面經(jīng)膠結(jié)后，力學(xué)性質(zhì)有所改善。改善的程度因膠結(jié)物成分不同而異，鐵硅質(zhì)膠結(jié)

54、的強(qiáng)度最高，泥質(zhì)及易溶鹽類膠物成分不同而異，鐵硅質(zhì)膠結(jié)的強(qiáng)度最高，泥質(zhì)及易溶鹽類膠結(jié)的結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度最低，且抗水性差結(jié)的結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度最低，且抗水性差. . 未膠結(jié)且具一定張開度的結(jié)構(gòu)面，其力學(xué)性質(zhì)取決于充填未膠結(jié)且具一定張開度的結(jié)構(gòu)面，其力學(xué)性質(zhì)取決于充填物成分、厚度、含水性及壁巖性質(zhì)等。就充填物成分來說以砂物成分、厚度、含水性及壁巖性質(zhì)等。就充填物成分來說以砂質(zhì)、角礫質(zhì)力學(xué)性質(zhì)最好粘土質(zhì)、易溶鹽類性質(zhì)最差質(zhì)、角礫質(zhì)力學(xué)性質(zhì)最好粘土質(zhì)、易溶鹽類性質(zhì)最差. . 117工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)g.g.結(jié)構(gòu)面的分級及其特征結(jié)構(gòu)面的分級及其特征按結(jié)構(gòu)面的規(guī)模及其力學(xué)效應(yīng)，可將結(jié)構(gòu)面劃分為按結(jié)構(gòu)面的規(guī)模及

55、其力學(xué)效應(yīng)，可將結(jié)構(gòu)面劃分為5 5級級級序 分級依據(jù)力學(xué)效應(yīng)力學(xué)屬性地質(zhì)構(gòu)造特征級 結(jié)構(gòu)面延展長，幾公里至幾十公里以上貫通巖體，破碎帶寬度達(dá)數(shù)至數(shù)十米 1.形成巖體力學(xué)作用邊界2.巖體變形和破壞的控制條件3.構(gòu)成獨立的力學(xué)介質(zhì)單元1.屬于軟弱結(jié)構(gòu)面2.構(gòu)成獨立的力學(xué)模型一軟弱夾層 較大的斷層級延展規(guī)模與研究的巖體相關(guān)，破碎帶寬度比較窄，幾厘米至數(shù)米1.形成塊裂巖體邊界2.控制巖體變形和破壞方式3.構(gòu)成次級地應(yīng)力場邊界屬于軟弱結(jié)構(gòu)面小斷層層間錯動面級延長度短,從十幾米至幾十米,無破碎帶,面內(nèi)不夾泥,有的具有泥膜1.參與塊裂巖體切割 2.構(gòu)成次級地應(yīng)力場邊界少數(shù)屬于軟弱結(jié)構(gòu)面不夾泥大節(jié)理或小斷層開

56、裂的層面級延展短、未錯動、不夾泥,有的呈弱結(jié)合狀態(tài)1.是巖體力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)的基礎(chǔ) 2.有的為次級地應(yīng)力邊界節(jié)理劈理層面次生裂隙級 結(jié)構(gòu)面小，且連續(xù)性差1.巖體內(nèi)形成應(yīng)力集中 2.巖體力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)的基礎(chǔ)不連續(xù)的小節(jié)理隱節(jié)理 層面片理面118工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)（3)3)軟弱夾層軟弱夾層 a.a.定義定義: :指巖體中那些性質(zhì)軟弱、有一定厚度的軟弱結(jié)構(gòu)面或軟弱帶指巖體中那些性質(zhì)軟弱、有一定厚度的軟弱結(jié)構(gòu)面或軟弱帶, ,具具有高壓縮性和低強(qiáng)度的特征有高壓縮性和低強(qiáng)度的特征. . b. b.特征特征: : (a)(a)由原巖的超固結(jié)

57、膠結(jié)式結(jié)構(gòu)，變成了泥質(zhì)散體結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)定向結(jié)構(gòu)；由原巖的超固結(jié)膠結(jié)式結(jié)構(gòu)，變成了泥質(zhì)散體結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)定向結(jié)構(gòu)； (b)(b)粘粒含量較原巖增多并達(dá)一定含量；粘粒含量較原巖增多并達(dá)一定含量； (c)(c)含水量接近或超過塑限密度比原巖小；含水量接近或超過塑限密度比原巖小； (d)(d)常具一定的膨脹性；常具一定的膨脹性； (e)(e)力學(xué)強(qiáng)度比原巖大為降低壓縮性較大；力學(xué)強(qiáng)度比原巖大為降低壓縮性較大； (f)(f)由于結(jié)構(gòu)松散，因而抗沖刷能力低由于結(jié)構(gòu)松散，因而抗沖刷能力低. . 在滲透水流作用下，易產(chǎn)生滲透變形在滲透水流作用下，易產(chǎn)生滲透變形. .119工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體

58、結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)2 2 結(jié)構(gòu)體特征及性質(zhì)結(jié)構(gòu)體特征及性質(zhì) (1)(1)特征特征 可用其規(guī)模、形態(tài)及其產(chǎn)狀進(jìn)行描述可用其規(guī)模、形態(tài)及其產(chǎn)狀進(jìn)行描述 a.a.按不同級別結(jié)構(gòu)面對巖巖體的切割，可將結(jié)構(gòu)體劃分為按不同級別結(jié)構(gòu)面對巖巖體的切割，可將結(jié)構(gòu)體劃分為4 4級級。 級結(jié)構(gòu)體級結(jié)構(gòu)體地質(zhì)體或稱斷塊體地質(zhì)體或稱斷塊體 級結(jié)構(gòu)體級結(jié)構(gòu)體巖塊巖塊 級結(jié)構(gòu)體級結(jié)構(gòu)體塊體塊體 級結(jié)構(gòu)體級結(jié)構(gòu)體山體山體120工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì) b.b.基本形狀有柱狀、塊狀、板狀、楔形、錐形、菱形等。一般來說基本形狀有柱狀、塊狀、板狀、楔形、錐形

59、、菱形等。一般來說其穩(wěn)定程度，板狀結(jié)構(gòu)體比柱狀、塊狀的差。而楔狀的比菱形及其穩(wěn)定程度，板狀結(jié)構(gòu)體比柱狀、塊狀的差。而楔狀的比菱形及錐狀的差錐狀的差. . c. c.產(chǎn)狀一般用結(jié)構(gòu)體表面上最大結(jié)構(gòu)面的長軸方向表示，平臥的板產(chǎn)狀一般用結(jié)構(gòu)體表面上最大結(jié)構(gòu)面的長軸方向表示，平臥的板狀結(jié)構(gòu)體比豎直的板狀結(jié)構(gòu)體對巖體穩(wěn)定性的影響要大狀結(jié)構(gòu)體比豎直的板狀結(jié)構(gòu)體對巖體穩(wěn)定性的影響要大些些. .121工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)122工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)123工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)3 3 巖體結(jié)構(gòu)類型劃分巖體結(jié)構(gòu)類型劃分 為了概括地反映巖體結(jié)構(gòu)

60、面和結(jié)構(gòu)體的成因、特征及其排列為了概括地反映巖體結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的成因、特征及其排列組合關(guān)系將巖體結(jié)構(gòu)劃分為組合關(guān)系將巖體結(jié)構(gòu)劃分為4 4大類和大類和8 8個亞類個亞類 如下表所示：如下表所示：124工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型 地 質(zhì) 背 景結(jié)構(gòu)面特征結(jié)構(gòu)體形態(tài) 類亞 類整體塊狀結(jié)構(gòu) 整體結(jié)構(gòu)（1）巖性單一，構(gòu)造變形輕微的巨厚層沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖體結(jié)構(gòu)面少一般不超過3組延展性極差多閉合無充填或夾少量碎屑巨型塊狀塊狀結(jié)構(gòu)（2）巖性單一，構(gòu)造變形輕一中等的厚層沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖體結(jié)構(gòu)面般23組，面多閉合，層間有一定的結(jié)合力各種形狀的塊狀層狀結(jié)構(gòu) 層狀結(jié)構(gòu)（1）構(gòu)造變形輕一中等的中一