工程地質(zhì) 第4章 巖體及其工程地質(zhì)問題

1第4章巖體及其工程地質(zhì)問題

4.1巖體的工程分類 4.2巖體結(jié)構(gòu)的類型 4.3巖體的力學(xué)特性 4.4風(fēng)化巖體性狀 4.5巖體中的天然應(yīng)力及測量 4.6地下洞室圍巖設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題 4.7邊坡巖體設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題 4.8巖石地基設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題 2

巖體是指由一種或多種巖石組成并由各類結(jié)構(gòu)面及其所切割的結(jié)構(gòu)體所構(gòu)成的且賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中的剛性地質(zhì)體。

巖體結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個要素。巖體穩(wěn)定性分析與評價是工程建設(shè)中十分重要的問題。本章主要介紹了巖體的工程分類、結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)面、巖體結(jié)構(gòu)的類型、軟弱夾層對工程影響、巖體力學(xué)特性、風(fēng)化巖體性狀以及巖體中的天然應(yīng)力及測量，另外對地下洞室圍巖、邊坡巖體及巖石地基設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題進(jìn)行了分析。34.1巖體的工程分類

4.1.1按堅硬程度的分類44.1.2按完整程度的分類

54.1.3按基本質(zhì)量等級的分類

64.1.4按工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)分類

74.1.5按RQD指標(biāo)的分類

RQD值是用直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進(jìn)，連續(xù)取芯，回次鉆進(jìn)所取巖芯中，長度大于10cm的巖芯段長度之和與該回次進(jìn)尺的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。84.2巖體結(jié)構(gòu)的類型

4.2.1結(jié)構(gòu)體巖體中被結(jié)構(gòu)面切割而產(chǎn)生的單個巖石塊體叫結(jié)構(gòu)體，由于各種成因結(jié)構(gòu)面的組合，在巖體中可形成大小、形狀不同的結(jié)構(gòu)體。

94.2.2結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面是指存在于巖體中的各種不同成因、不同特征的地質(zhì)構(gòu)造形跡界面，如斷層、節(jié)理、層理、軟弱夾層及不整合面等。

1.結(jié)構(gòu)面類型按成因可把結(jié)構(gòu)面分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面三類。10112.結(jié)構(gòu)面的特征

1)結(jié)構(gòu)面的規(guī)模122）結(jié)構(gòu)面的形態(tài)3）結(jié)構(gòu)面的延展性4）結(jié)構(gòu)面的密集程度135）結(jié)構(gòu)面的張開度和充填情況144.2.3巖體結(jié)構(gòu)的類型

巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)5大類（圖4-2）。

15164.2.4軟弱夾層及其對工程的影響

軟弱結(jié)構(gòu)面，又稱不連續(xù)面，指巖體中延伸較遠(yuǎn)、兩壁較平滑、充填有一定厚度軟弱物質(zhì)的層面，如軟弱夾層、泥化夾層、片理、劈理、節(jié)理、斷層破碎帶等。軟弱夾層指巖體中夾有強度很低或被泥化、軟化、破碎的薄層。軟弱夾層是具有一定厚度的特殊的巖體軟弱結(jié)構(gòu)面，是在堅硬巖層中夾有的力學(xué)強度低、泥化或炭質(zhì)含量高，遇水易軟化、延伸較長和厚度較薄的軟弱巖層。

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軟弱夾層的力學(xué)強度與充填物的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征、充填程度厚度及地下水等因素密切相關(guān)。1．軟弱夾層物質(zhì)成分的影響2．填充物結(jié)構(gòu)的影響3．填充程度及厚度的影響4．水的作用18巖體中的軟弱夾層1920巖體中的軟弱夾層214.3巖體的力學(xué)特性

4.3.1巖體的破壞方式巖體的破壞方式與破壞機制與受力條件及巖體的結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。一般當(dāng)巖體結(jié)構(gòu)類型不同時，其破壞方式也不同。從宏觀分析，巖體的破壞方式主要有4種：脆性崩塌破裂、整體滑動破壞、局部剪切破壞、基底隆起破壞四種。

22234.3.2巖體的變形特性244.3.3巖體的強度特性

254.3.4巖體的動力學(xué)特性

巖體動力學(xué)包括兩方面的內(nèi)容，一方面是對巖體本身動力特性的研究；另一方面是研究巖體在各種動載及地震荷載作用下所表現(xiàn)出來的應(yīng)力、應(yīng)變、位移和破壞特征。

264.3.5巖體的水力學(xué)性質(zhì)1.巖體的滲透特性巖體的滲流特性以裂隙滲流為主，其特點為：1）巖體滲透性大小取決于巖體中結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)、巖性及裂隙的連通性；2）巖體滲透性具有定向性、非均質(zhì)性和各向異性；3）一般巖體中的滲流符合達(dá)西滲流定律，但巖溶管道流—般屬紊流，不符合達(dá)西定律；4）巖體滲流受地下水高差的影響明顯；5）巖體滲透系數(shù)是反映巖體水力學(xué)特性的核心參數(shù)。滲透系數(shù)可采用現(xiàn)場水文地質(zhì)壓水試驗和抽水試驗測定。在水工建筑物建設(shè)、地下洞室建設(shè)、邊坡治理中特別要注意巖體的滲透破壞。2．巖體的滲透破壞巖體的滲透破壞主要是層狀裂隙發(fā)育的軟弱夾層在地下水的長期浸泡下或在暴雨等外力作用下巖體的滑動崩解破壞。3．地下水浮力對巖體基礎(chǔ)的影響部分做在水下的巖體建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)要考慮地下水浮力對其的影響。所以基礎(chǔ)要采用巖石錨桿或樁基礎(chǔ)來抗浮。274.4風(fēng)化巖體性狀

4.4.1風(fēng)化作用

1．風(fēng)化作用的概念地殼表層的巖石，在太陽輻射、大氣、水和生物等風(fēng)化營力作用下，發(fā)生物理和化學(xué)的變化，使巖石崩解破碎以致逐漸分解的作用，稱為風(fēng)化作用。

2．風(fēng)化作用的類型根據(jù)風(fēng)化作用的因素和性質(zhì)可將其分為三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用。284.4.2巖層的垂直風(fēng)化帶294.4.3風(fēng)化巖體的工程性狀1．巖石風(fēng)化后工程特性變化巖石風(fēng)化后，其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都發(fā)生了不同程度的變化，從而改變了巖石的工程特性，主要表現(xiàn)在：

1）破壞巖石顆粒間的聯(lián)結(jié)，擴(kuò)大巖體原有裂隙，產(chǎn)生新的風(fēng)化裂隙，降低結(jié)構(gòu)面的粗糙程度，使巖體分裂成碎塊，破壞巖體的完整性。整體狀、塊狀、層狀結(jié)構(gòu)巖體變?yōu)樗榱呀Y(jié)構(gòu)巖體，甚至散體結(jié)構(gòu)土體，堅硬巖石變?yōu)檐浫鯉r石，甚至松散土；

2)巖石礦物成分發(fā)生變化，原生礦物經(jīng)受水解、水化、氧化等作用后，逐漸轉(zhuǎn)化生成新的次生礦物，特別是黏土礦物，改變了巖體的性質(zhì)；

3)巖體性質(zhì)也隨之改變，工程特性惡化，如透水性增強，抗水性減弱，親水性增高，強度和彈性模量降低，變形量增大。殘積土和全風(fēng)化形成的土體，比一般土的孔隙比要高，但有某些膠結(jié)或原巖結(jié)構(gòu)殘余強度，故抗剪強度較高，而壓縮性中等或偏低。有些土體的抗水性弱，浸水后強度降低，有的土具有脹縮性。風(fēng)化巖隨著風(fēng)化程度加強，其孔隙度、吸水率、泊松比逐漸增大，而重度、各種強度和彈性(變形)模量明顯降低。

302．巖石風(fēng)化的處理對策1)挖除法：適用于風(fēng)化層較薄的情況，當(dāng)厚度較大時通常只將嚴(yán)重影響建筑物穩(wěn)定的部分剝除。在大型水壩工程或核電工程中，其地基一般要挖除風(fēng)化巖再做基礎(chǔ)。2)抹面法：用使水和空氣不能透過的材料如瀝青、水泥、黏土層等覆蓋巖層。3)膠結(jié)灌漿法：用水泥、黏土等漿液灌入巖層或裂隙中，以加強巖層的強度，降低其透水性。4)排水法：為了減少具有侵蝕性的地表水和地下水對巖石中可溶性礦物的溶解，適當(dāng)做一些排水工程。5）有覆蓋層風(fēng)化巖上的房屋基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)等方法。在高層建筑樁基工程中，樁基持力層一般要求選擇到中風(fēng)化巖。6）風(fēng)化邊坡采用擋墻、錨桿注漿、抗滑樁等方法處理。只有在進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究以后，才能提出切合實際的防止巖石風(fēng)化的處理措施，并要進(jìn)行設(shè)計計算。314.5巖體中的天然應(yīng)力及測量

4.5.1巖體的天然應(yīng)力

巖體中的應(yīng)力是巖體穩(wěn)定性與工程運營必須考慮的重要因素。人類工程活動之前存在于巖體中的應(yīng)力，稱為天然應(yīng)力或地應(yīng)力。一般認(rèn)為，天然應(yīng)力是各種作用和各種起源的力，它主要由自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力組成，有時還存在流體應(yīng)力和溫差應(yīng)力等。

4.5.2巖體天然應(yīng)力的測量方法

1.水壓致裂法

2.鉆孔套心應(yīng)力解除法

3.應(yīng)力恢復(fù)法324.6地下洞室圍巖設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題

4.6.1洞室圍巖的應(yīng)力重分布

3334暗挖單線隧道斷面

353637海底隧道及服務(wù)隧道三維建模數(shù)字化隧道工程384.6.2洞室開挖圍巖的破壞方式

洞室圍巖的破壞方式主要包括洞室頂部圍巖冒頂破壞、洞室兩側(cè)圍巖側(cè)向鼓出破壞和洞室底部圍巖隆起破壞三種。

394.6.3隧道洞室洞口及軸線的選擇

1．隧道洞室洞口的選擇洞口宜設(shè)在山體坡度較大的一面(大于30o)，巖層完整，覆蓋層較薄，最好設(shè)置在巖層裸露的地段。洞口底的標(biāo)高一般應(yīng)高于谷底千年或百年一遇的最高洪水位1.0m以上的位置，以免在山洪暴發(fā)時，洪水泛濫倒灌流人地下洞室。在選擇洞口位置時，必須將進(jìn)出口地段的物理地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查清楚。洞口應(yīng)盡量避開易產(chǎn)生崩塌、剝落和滑坡等地段，或易產(chǎn)生泥石流和雪崩的地區(qū)，以免對工程造成不必要的損失。402．隧道洞室軸線的選擇隧道洞室軸線的方向最好選擇在地層巖性相對完整、巖層產(chǎn)狀相對水平、地質(zhì)構(gòu)造簡單以及水文地質(zhì)條件不發(fā)育的地方。

1)布置洞室的巖性要求2)巖層產(chǎn)狀與洞室軸線的關(guān)系3)褶皺構(gòu)造與洞室軸線的關(guān)系4）有斷裂破碎帶地區(qū)洞室位置的布置5）洞室軸線與地下水富水帶的關(guān)系41

4.6.4洞室圍巖的穩(wěn)定性分析方法

1.均質(zhì)或似均質(zhì)圍巖的穩(wěn)定性驗算

422.含有單一(或一組)軟弱結(jié)構(gòu)面圍巖的穩(wěn)定性驗算

434.6.5保證洞室圍巖穩(wěn)定性的處理措施

保證隧道洞室圍巖穩(wěn)定性的處理措施包括以下幾個方面：1．在隧道洞室設(shè)計時首先要進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察和方案論證。2．根據(jù)圍巖的地質(zhì)勘察資料進(jìn)行詳細(xì)的隧道工程施工設(shè)計，設(shè)計要多方案比較論證完善并確定最優(yōu)方案，同時根據(jù)施工情況和監(jiān)測情況反饋修改不斷完善設(shè)計方案。3．根據(jù)場地的地質(zhì)條件選擇合理的施工方法，現(xiàn)代隧道施工方法主要有新奧法和盾構(gòu)法。4．在施工時保護(hù)洞室完整圍巖原有的強度和承載能力，合理施工，盡量減少圍巖的擾動，并對因地質(zhì)構(gòu)造破碎的圍巖和富水的圍巖進(jìn)行注漿加固、封閉裂隙、止水及引導(dǎo)水流等措施。5．隧道洞室加固措施包括對洞室洞壁的支撐、注漿加固、襯砌、注漿錨桿加固、噴射混凝土護(hù)壁等。6．洞室圍巖開挖過程中應(yīng)做穩(wěn)定性實時監(jiān)測444.7邊坡巖體設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題

活動斷裂及斷裂帶邊坡問題454.7.1巖質(zhì)邊坡的破壞方式及影響因素

46473．影響邊坡穩(wěn)定的因素影響邊坡穩(wěn)定的因素有：巖石性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、水的作用、風(fēng)化作用、地震力、地形地貌及人為因素等。1)巖石性質(zhì)：巖石的成因類型、礦物成分、結(jié)構(gòu)和強度等是決定邊坡穩(wěn)定性的重要因素。由堅硬(密實)、礦物穩(wěn)定、抗風(fēng)化能力好、強度較高的巖石構(gòu)成的邊坡，其穩(wěn)定性一般較好；反之穩(wěn)定性就較差。2)巖體結(jié)構(gòu)與軟弱結(jié)構(gòu)面：巖體結(jié)構(gòu)完整且?guī)r層呈水平層狀或向內(nèi)傾的巖層不容易發(fā)生邊坡失穩(wěn)；巖體結(jié)構(gòu)破碎或巖層向外傾及有軟弱結(jié)構(gòu)面的巖層容易產(chǎn)生滑坡。3)地形地貌：巖體臨空面的存在及邊坡的坡度較陡、高度高且向外傾的巖層或土層容易引起邊坡失穩(wěn)。4)風(fēng)化裂隙：風(fēng)化裂隙發(fā)育的高陡巖層，透水性增強，抗剪強度降低容易引起邊坡失穩(wěn)。有斷層破碎帶的巖層也容易引起邊坡失穩(wěn)。5)水的作用：水的滲入使巖土體軟化導(dǎo)致抗剪強度降低，容易加快邊坡失穩(wěn)。暴雨期間邊坡更容易失穩(wěn)。6)地震等外力作用：地震或人工振動等外力作用使高陡邊坡巖體的動剪應(yīng)力增大導(dǎo)致失穩(wěn)。7)地應(yīng)力：開挖邊坡使邊坡巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)改變，坡角出現(xiàn)剪應(yīng)力集中帶，坡頂與坡面的一些部位可能出現(xiàn)張應(yīng)力區(qū)。在新構(gòu)造運動強烈地區(qū)，開挖邊坡能使巖體中的殘余構(gòu)造應(yīng)力釋放，可直接引起邊坡的變形破壞。8)人為因素：邊坡不合理的開挖施工、邊坡堆載、爆破施工及植被破壞雨水滲入等都容易誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。484.7.2邊坡的穩(wěn)定計算

1.滑動面為一平面時的計算

49502.滑動面為折線時的計算51525354554.7.3不穩(wěn)定邊坡的加固措施對于不穩(wěn)定的邊坡，為了確保工程的安全，必須采取一些有效的防治措施。目前國內(nèi)外常用的方法有：

1．削坡處理

2．引導(dǎo)水流或降低地下水位

3．邊坡錨桿注漿土釘墻等加固

4．邊坡坡面噴射鋼筋混凝土面層加固

5．邊坡內(nèi)部滑動界面注漿加固

6．抗滑樁加固

7．坡腳采用擋土墻加固

5657584.8巖石地基設(shè)計施工中的工程地質(zhì)問題4.8.1巖石地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計原則巖石地基作為建筑物的淺基礎(chǔ)地基一般是比較好的地基。設(shè)計時要考慮以下幾個步驟：1．要詳細(xì)閱讀巖土工程勘察報告，了解巖石地基的工程地質(zhì)條件，尤其要查明巖石地基垂直風(fēng)化帶的特性和是否存在溶洞土洞等不良地質(zhì)條件。2．巖石地基的淺基礎(chǔ)設(shè)計要掌握以下原則1）巖石地基上的基礎(chǔ)埋置深度要滿足抗滑要求；2）當(dāng)?shù)叵率业装逯糜诘叵滤灰韵聲r應(yīng)進(jìn)行抗浮驗算；基礎(chǔ)抗浮的加固可采用錨桿加固或樁基加固兩種方式3）巖石地基的淺基礎(chǔ)形式可以采用筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)或其它基礎(chǔ)形式，要根據(jù)地質(zhì)報告來確定基礎(chǔ)承載力，對于普通多層建筑可以采用全風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖作為持力層基礎(chǔ)，對于高層超高層建筑一般應(yīng)采用中等風(fēng)化巖作為基礎(chǔ)持力層。594）建筑物應(yīng)進(jìn)行變形驗算。對地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲、乙級的高層建筑物，同一建筑物的地基存在堅硬程度不同，兩種或多種巖體變形模量差異達(dá)2倍及2倍以上，應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算；地基主要受力層深度內(nèi)存在軟弱下臥層時，應(yīng)考慮軟弱下臥層影響進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗算。5）對于風(fēng)化裂隙發(fā)育、破碎程度較高的不穩(wěn)定巖體，可采用灌漿加固和清爆填塞等措施。對遇水易軟化和膨脹、暴露后易崩解的煤層、泥質(zhì)、炭質(zhì)等巖石，應(yīng)注意軟化、膨脹和崩解作用對巖體承載力的影響。6）地基基礎(chǔ)位于地下水位以下時，應(yīng)考慮地基施工排水措施，基坑施工抽排地下水時應(yīng)考慮對相鄰建（構(gòu)）筑物及環(huán)境的不利影響?；舆吰聭?yīng)該加固處理。7）基底和基坑邊坡開挖應(yīng)控制爆破，到達(dá)持力層后，對軟巖、極軟巖表面應(yīng)及時封閉保護(hù)。8）位于斜坡和岸邊的建筑物，應(yīng)對斜坡場地和地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，淺基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)入潛在滑動面以下的穩(wěn)定巖體中。對于基礎(chǔ)附近有臨空面，應(yīng)驗算向臨空面傾覆和滑移的穩(wěn)定性。9）對于巖溶地區(qū)的巖石地基要查明基礎(chǔ)下方是否存在溶洞并評價對建筑物淺基礎(chǔ)的影響程度。604.8.2巖石地基上深基礎(chǔ)的設(shè)計原則巖石地基作為建筑物的深基礎(chǔ)地基一般是比較好的地基。設(shè)計時要考慮以下幾個步驟：1．要詳細(xì)閱讀巖土工程勘察報告，了解巖石地基的工程地質(zhì)條件。2．巖石地基的深基礎(chǔ)設(shè)計要掌握以下原則1）巖石地基上的基礎(chǔ)埋置深度要滿足抗滑要求。2）當(dāng)?shù)叵率业装逯糜诘叵滤灰韵聲r應(yīng)進(jìn)行抗浮驗算?；A(chǔ)抗浮的加固可采用錨桿加固或樁基加固兩種方式。

61624）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的荷載來設(shè)計群樁數(shù)量、樁間距和基礎(chǔ)底板的厚度等。5）地基基礎(chǔ)位于地下水位以下時，應(yīng)考慮地基施工排水措施，基坑和樁基施工抽排地下水時應(yīng)考慮對相鄰建（構(gòu)）筑物及環(huán)境的不利影響?；舆吰聭?yīng)該加固處理。6）樁孔、基底和基坑邊坡開挖應(yīng)控制爆破，到達(dá)持力層后，對軟巖、極軟巖表面應(yīng)及時封閉保護(hù)。7）位于斜坡和岸邊的建筑物，應(yīng)對斜坡場地和地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，深基礎(chǔ)面或樁基應(yīng)進(jìn)入潛在滑動面以下的穩(wěn)定巖體中。對于基礎(chǔ)附近有臨空面，應(yīng)驗算向臨空面傾覆和滑移的穩(wěn)定性。8）對于巖溶地區(qū)的巖石地基要查明基礎(chǔ)下方是否存在溶洞并評價對建筑物樁基礎(chǔ)的影響程度。634.8.3巖石地基上的壩基防滲處理原則

646566河床深厚覆蓋層工程適宜性評價河床深厚覆蓋層的存在對高壩建設(shè)帶來嚴(yán)重制約，可帶來壩基滲漏、滲透變形、砂土液化、沉降變形等工程地質(zhì)問題。這種情形下，土石壩結(jié)合帷幕灌漿防滲具有較好的工程適宜性。工程適宜性的評價6768本章小結(jié)

(1)巖體是指由一種或多種巖石組成并由各類結(jié)構(gòu)面及其所切割的結(jié)構(gòu)體所構(gòu)成的且賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中的剛性地質(zhì)體。巖體可按照巖石堅硬程度分為堅硬巖，較堅硬巖，較軟巖，軟巖和極軟巖5類；巖體按照完整程度可分為完整，較完整，較破碎，破碎和極破碎5類；巖體按基本質(zhì)量(BQ)分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類和Ⅴ類，同時要考慮地下水，主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和初始應(yīng)力狀態(tài)對巖體的基本質(zhì)量指標(biāo)(BQ)的影響。(2)結(jié)構(gòu)體指巖體中被結(jié)構(gòu)面切割而產(chǎn)生的單個巖石塊體。由于各種成因結(jié)構(gòu)面的組合，在巖體中可形成大小、形狀不同的結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體的大小，可用巖體單位體積內(nèi)的總裂隙(裂隙數(shù)/m3)—體積裂隙數(shù)Jv來表示。(3)結(jié)構(gòu)面是指存在于巖體中的各種不同成因、不同特征的地質(zhì)構(gòu)造形跡界面，如斷層、節(jié)理、層理、軟弱夾層及不整合面等。結(jié)構(gòu)面包括物質(zhì)分異面及不連續(xù)面。是在地質(zhì)發(fā)展的歷史中，在巖體內(nèi)形成的具有不同方向、不同規(guī)模、不同形態(tài)以及不同特性的面、縫、層、帶狀的地質(zhì)界面。按地質(zhì)成因可把結(jié)構(gòu)面分為原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面三類。結(jié)構(gòu)面按破裂面的受力類型又可分為剪性結(jié)構(gòu)面和張性結(jié)構(gòu)面兩類。結(jié)構(gòu)面的特征包括結(jié)構(gòu)面的規(guī)模、形態(tài)、物質(zhì)組成、延展性、密集程度、張開度和充填膠結(jié)特征等，它們對結(jié)構(gòu)面的物理力學(xué)性質(zhì)有很大的影響。

69(4)巖體結(jié)構(gòu)是指巖體中結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合形式，它包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個要素。結(jié)構(gòu)面是指存在于巖體中的各種不同成因、不同特征的地質(zhì)構(gòu)造形跡界面，如斷層、節(jié)理、層理、軟弱夾層及不整合面等。結(jié)構(gòu)體是指巖體被結(jié)構(gòu)面切割后形成的巖石塊體。巖體結(jié)構(gòu)包括整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)等。(5)軟弱結(jié)構(gòu)面，又稱不連續(xù)面，指巖體中延伸較遠(yuǎn)、兩壁較平滑、充填有一定厚度軟弱物質(zhì)的層面，如軟弱夾層、泥化夾層、片理、劈理、節(jié)理、斷層破碎帶等。堅硬巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)，嚴(yán)格受其中軟弱面的強度、延展性、方向性、組合關(guān)系及密度等所控制。軟弱夾層指巖體中夾有強度很低或被泥化、軟化、破碎的薄層。(6)巖體的破壞方式與破壞機制與受力條件及巖體的結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。一般當(dāng)巖體結(jié)構(gòu)類型不同時，其破壞方式也不同。巖體的破壞方式主要有4種：脆性崩塌破裂、整體滑動破壞、局部剪切破壞、基底隆起鼓脹破壞四種。正確判斷巖體破壞失穩(wěn)的型式，是進(jìn)行巖體穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)。(7)巖體的變形通常包括結(jié)構(gòu)面變形和結(jié)構(gòu)體變形兩部分。由于巖體結(jié)構(gòu)類型的不同，實際的巖體應(yīng)力-應(yīng)變曲線不同。影響巖體變形性質(zhì)的因素較多，主要包括組成巖體的巖性、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征及荷載條件，試件尺寸、試驗方法和溫度等等。(8)巖體強度是指巖體抵抗外力破壞的能力，巖體是由巖塊和結(jié)構(gòu)面組成的地質(zhì)體，因此其強度必然受到巖塊和結(jié)構(gòu)面強度及其組合方式(巖體結(jié)構(gòu))的控制，和巖塊一樣，也有抗壓強度、抗拉強度和剪切強度之分。巖體內(nèi)任一方向剪切面，在法向應(yīng)力作用下所能抵抗的最大剪應(yīng)力，稱為巖體的剪切強度。通常又可細(xì)分為抗剪斷強度、抗剪強度和抗切強度三種。巖體的剪切強度主要受結(jié)構(gòu)面、應(yīng)力狀態(tài)、巖塊性質(zhì)、風(fēng)化程度及其含水狀態(tài)等因素的影響。70(9)巖體的動力學(xué)性質(zhì)是巖體在動荷載作用下所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，包括巖體中彈性波的傳播規(guī)律及巖體動力變形和強度性質(zhì)。巖體的動力學(xué)特性可以通過波速測試、現(xiàn)場震動試驗等方法來測定。(10)水在巖體中的作用包括兩個方面：一方面是水對巖石的物理化學(xué)作用，在工程上常用巖體的軟化系數(shù)來表示；另一方面是水與巖體相互耦合作用下的力學(xué)效應(yīng)，包括空隙水壓力與滲流動水壓力等的力學(xué)作用效應(yīng)。(11)地殼表層的巖石，在太陽輻射、大氣、水和生物等風(fēng)化營力作用下，發(fā)生物理和化學(xué)的變化，使巖石崩解破碎以致逐漸分解的作用，稱為風(fēng)化作用。根據(jù)風(fēng)化作用的因素和性質(zhì)可將其分為三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用。(12)按照巖石風(fēng)化殼的垂直分帶將風(fēng)化巖分為未風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖、中等風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖、全風(fēng)化巖五類。(13)巖石風(fēng)化的防治方法主要有：挖除法，抹面法，膠結(jié)灌漿法、排水法、擋墻、錨桿注漿及抗滑樁等。只有在進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究以后，才能提出切合實際的防止巖石風(fēng)化的處理措施。(14)巖體中天然應(yīng)力一般包括自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、溫度應(yīng)力及流體應(yīng)力等。在地殼表層，常以自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力為主。(15)目前在國內(nèi)外最常用的應(yīng)力量測是水壓致裂法、鉆孔套心應(yīng)力解除法和應(yīng)力恢復(fù)法（扁千斤頂法）三種方法。71(16)洞室圍巖