(3)斷裂構(gòu)造

斷裂構(gòu)造是構(gòu)成地殼的巖體，受力作用發(fā)生變形，當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一的斷裂。分為裂隙和斷層兩類。

1)裂隙。裂隙也稱為節(jié)理，在數(shù)值上一般用裂隙率表示，即巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比，裂隙率越大，表示巖石中的裂隙越發(fā)育。反之，則表示裂隙不發(fā)育。

①公路工程對(duì)裂隙發(fā)育程度劃分的等級(jí)及對(duì)工程的影響見下表。

表1.1.4

裂隙發(fā)育程度分級(jí)表

發(fā)育程度等級(jí)

基本特征

附注

裂隙不發(fā)育

裂隙1～2組，規(guī)則，構(gòu)造型，間距在1m以上，多為密閉裂隙。巖體被切割成巨塊狀

對(duì)基礎(chǔ)工程無(wú)影響，在不含水且無(wú)其他不良因素時(shí)，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響不大

裂隙較發(fā)育

裂隙2～3組，呈X形，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4m,多為密閉裂隙，少有填充物。巖體被切割成大塊狀

對(duì)基礎(chǔ)工程影響不大，對(duì)其他工程可能產(chǎn)生相當(dāng)影響

裂隙發(fā)育

裂隙3組以上，不規(guī)則，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分為張開裂隙，部分有填充物。巖體被切割成小塊狀

對(duì)工程建筑物可能產(chǎn)生很大影響

裂隙很發(fā)育

裂隙3組以上，雜亂，以風(fēng)化型和構(gòu)造型為主，多數(shù)間距小于0.2m，以張開裂隙為主，一般均有填充物。巖體被切割成碎石狀

對(duì)工程建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重影響

注：裂隙寬度：密閉裂隙小于1mm;微張裂隙為1～3mm;張開裂隙為3～5mm;寬張裂隙大5mm。

【例題】對(duì)工程建筑物可能產(chǎn)生很大影響的裂隙發(fā)育情況是（）。

A.不發(fā)育

B.較發(fā)育

C.發(fā)育

D.很發(fā)育

【答案】C

【解析】A--對(duì)基礎(chǔ)工程無(wú)影響，在不含水且無(wú)其他不良因素時(shí)，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響不大;

B--對(duì)基礎(chǔ)工程影響不大，對(duì)其他工程可能產(chǎn)生相當(dāng)影響

;

C--對(duì)工程建筑物可能產(chǎn)生很大影響;

D--對(duì)工程建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重影響;

②根據(jù)裂隙的成因，-般分為構(gòu)造裂隙和非構(gòu)造裂隙兩類。

構(gòu)造裂隙

它在空間分布上具有一定的規(guī)律性。

張性裂隙

主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠(yuǎn)。

扭(剪)性裂隙

多是平直閉合的裂隙，分布較密、走向穩(wěn)定，延伸較深、較遠(yuǎn)，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。

非構(gòu)造裂隙

具有普遍意義的是風(fēng)化裂隙，其主要發(fā)育在巖體靠近地面的部分。裂隙分布零亂，沒有規(guī)律性，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結(jié)構(gòu)和礦物成分也有明顯變化。

巖體中的裂隙，在工程上除有利于開挖外，對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均有不利的影響。當(dāng)裂隙主要發(fā)育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時(shí)，不論巖體的產(chǎn)狀如何，路塹邊坡都容易發(fā)生崩塌等不穩(wěn)定現(xiàn)象。在路基施工中，如果巖體存在裂隙，還會(huì)影響爆破作業(yè)的效果；

【2015真題】61.巖體中的張性裂隙主要發(fā)生在（）。

A.向斜褶皺的軸部

B.向斜褶皺的翼部

C.背斜褶皺的軸部

D.背斜褶皺的翼部

E.軟弱夾層中

【答案】AC

【解析】本題考查的是巖體的結(jié)構(gòu)。按裂隙的力學(xué)性質(zhì)，可將構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭（剪）性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬。這個(gè)題目難度也不大，想通了，都是在軸部受力復(fù)雜，翼部受力相對(duì)好些，所以才可能有張性裂紋。考題這兩年越來考的越偏，其實(shí)是考的原理的應(yīng)用越來越多。

2）斷層。了解內(nèi)容。記?。核膫€(gè)斷層名稱；三個(gè)基本類型；理解2個(gè)影響即可。

(1)斷層要素

①斷層面和破碎帶。其產(chǎn)狀可以通過斷層面的走向、傾向和傾角來表示。規(guī)模大的斷層，往往是沿著一個(gè)錯(cuò)動(dòng)帶發(fā)生，稱之為斷層破碎帶。斷層的規(guī)模越大，破碎帶也就越寬，越復(fù)雜。

②斷層線。是斷層面與地面的交線，表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層面的形狀和地面的起伏情況。王雙增

講解

③斷盤。是斷層面兩側(cè)相對(duì)位移的巖體。當(dāng)斷層面傾斜時(shí)，位于斷層面上部的稱為上盤，位于斷層面下部的稱為下盤。若斷層面直立則無(wú)上下盤之分。

④斷距。是斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)開的距離。巖層原來相連的兩點(diǎn)，沿?cái)鄬用驽e(cuò)開的距離稱為總斷距，其水平分量稱為水平斷距，垂直分量稱為垂直斷距。

(2)斷層基本類型

①正斷層。是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降，下盤相對(duì)上升的斷層。在構(gòu)造變動(dòng)中多在垂直于張應(yīng)力的方向上發(fā)生，但也有沿已有的剪節(jié)理發(fā)生。

②逆斷層。斷層線的方向常和巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應(yīng)力作用的方向垂直。斷層面從陡傾角至緩傾角都有。

③平推斷層。大多數(shù)與褶皺軸斜交，與“X’節(jié)理平行或沿該節(jié)理形成，其傾角一般是近于直立的。這種斷層的破碎帶一般較窄，沿?cái)鄬用娉Ｓ薪降牟梁邸?/p>

2．巖體結(jié)構(gòu)類型

巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。

(1)整體塊狀結(jié)構(gòu)

整體強(qiáng)度高，變形特征接近于各向同性的均質(zhì)彈性體，變形模量、承載能力、抗滑能力、抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。是較理想的各類工程巖體。

(2)層狀結(jié)構(gòu)

巖體中結(jié)構(gòu)面以層面與不密集的節(jié)理為主，結(jié)構(gòu)面多閉合或微張狀、一般風(fēng)化微弱、結(jié)合力較弱，結(jié)構(gòu)體塊度較大且保持著母巖巖塊性質(zhì)，故這類巖體總體變形模量和承載能力均較高。作為工程建筑地基時(shí)，其變形模量和承載能力一般均能滿足要求。但當(dāng)結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強(qiáng)，有時(shí)又有層間錯(cuò)動(dòng)面或軟弱夾層存在，則其強(qiáng)度和變形特性均具各向異性特點(diǎn)，一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯比垂直層面方向的更低。這類巖體作為邊坡巖體時(shí)，結(jié)構(gòu)面傾向坡外時(shí)要比傾向坡里時(shí)的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。

(3)碎裂結(jié)構(gòu)

鑲嵌結(jié)構(gòu)巖體為硬質(zhì)巖石，具有較高的變形模量和承載能力，工程地質(zhì)性能尚好。而層狀碎裂結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形模量、承載能力均不高，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

(4)散體結(jié)構(gòu)

屬于碎石土類，可按碎石土類考慮。

二、巖體的力學(xué)特性

巖體的力學(xué)特征主要是巖體的變形、流變和強(qiáng)度特征。

(一)巖體的變形特征

（1）一般建筑物的荷載遠(yuǎn)達(dá)不到巖體的極限強(qiáng)度值。因此，設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來反映的。由于巖體中發(fā)育有各種結(jié)構(gòu)面，所以巖體的彈塑性變形較巖石更為顯著。

(2)巖體的流變特征.一般有蠕變和松弛兩種表現(xiàn)形式。

蠕變是指在應(yīng)力一定的條件下，變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增加的現(xiàn)象。

松弛是指在變形保持一定時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小的現(xiàn)象。

（3）巖石和巖體均具有流變性。特別是軟弱巖石、軟弱夾層、碎裂及散體結(jié)構(gòu)巖體，其變形的時(shí)間效應(yīng)明顯，蠕變特征顯著。有些工程建筑的失事，往往不是因?yàn)楹奢d過高，而是在應(yīng)力較低的情況下巖體產(chǎn)生了蠕變。

(二)巖體的強(qiáng)度特性

一般情況下，巖體的強(qiáng)度既不等于巖塊巖石的強(qiáng)度，也不等于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，而是2者共同影響表現(xiàn)出來的強(qiáng)度。但在某些情況下，可以用巖石或結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度來代替。如當(dāng)巖體中結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，呈完整結(jié)構(gòu)時(shí)，可以巖石的強(qiáng)度代替巖體強(qiáng)度；如果巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)時(shí)，則巖體強(qiáng)度完全受結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度控制。

【2010真題】5.建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)巖石地基主要關(guān)心的是（）。

A.巖體的彈性模量

B.巖體的結(jié)構(gòu)

C.巖石的抗拉強(qiáng)度

D.巖石的抗剪強(qiáng)度

【答案】A

【解析】就大多數(shù)巖體而言，一般建筑物的荷載遠(yuǎn)達(dá)不到巖體的極限強(qiáng)度值。因此，設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來反映的。由于巖體中發(fā)育有各種結(jié)構(gòu)面，所以巖體的彈塑性變形較巖石更為顯著。

【2011真題】4.結(jié)構(gòu)面結(jié)合力較差的工程地基巖體的工程特性是（）。

A.沿層面方向的抗剪強(qiáng)度高于垂直層面方向

B.沿層面方向有錯(cuò)動(dòng)比有軟弱夾層的工程地質(zhì)性質(zhì)差

C.結(jié)構(gòu)面傾向坡外比傾向坡里的工程地質(zhì)性質(zhì)好

D.沿層面方向的抗剪強(qiáng)度低于垂直層面方向

【答案】D

【解析】巖體當(dāng)結(jié)構(gòu)面結(jié)合力不強(qiáng)，有時(shí)又有層間錯(cuò)動(dòng)面或軟弱夾層存在，則其強(qiáng)度和變形特性均具各向異性特點(diǎn)，一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯比垂直層面方向的更低。

【2011真題】5.工程巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)時(shí)，其巖體強(qiáng)度完全受控于（）。

A.結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度

B.節(jié)理的密集性

C.母巖的巖性

D.層間錯(cuò)動(dòng)幅度

【答案】A

【解析】工程巖體沿某一結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體滑動(dòng)時(shí)，其巖體強(qiáng)度完全受控于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度。

三、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)

(一)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)

1、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)

1、重量

比重

是巖石固體(不包括孔隙)部分單位體積的重量

巖石的比重決定于組成巖石的礦物的比重及其在巖石中的相對(duì)含量。

重度也稱容重

重度=巖石試件的總重量(包括孔隙中的水重)/總體積(包括孔隙體積)。

巖石重度的大小決定于巖石中礦核的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。

干重度

巖石孔隙中完全沒有水存在時(shí)的重度

飽和重度

孔隙全部被水充滿時(shí)的重度，一般來講，組成巖石的礦物比重大，或巖石的孔隙性小，則巖石的重度就大。在相同條件下的同一種巖石，重度大就說明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小，巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較高。

2．孔隙性

空隙度（%）=

巖石中各種空隙的總體積

/

巖石的總體積

空隙性對(duì)巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。巖石空隙度的大小，主要取決于巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，同時(shí)也受外力因素的影響。

未受風(fēng)化和構(gòu)造作用侵入巖和某些變質(zhì)巖，其空隙度一般是很小的，而礫巖、砂巖等一些沉積類的巖石，則經(jīng)常具有較大的空隙度。

3、吸水性

吸水率=巖石的吸水重量

/

同體積干燥巖石重量

巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開程度有關(guān)。

巖石的吸水率大，則水對(duì)巖石顆粒間結(jié)合物的浸潤(rùn)、軟化作用就強(qiáng)，巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就越大。

4．軟化性

黏土礦物含量高、孔隙度大、吸水率高的巖石，與水作用容易軟化而喪失其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

軟化系數(shù)=巖石飽和狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度/風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度

軟化系數(shù)越小，表示巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響越大

5．抗凍性

巖石抵抗孔隙中的水結(jié)冰時(shí)體積膨脹的能力。

在高寒冰凍地區(qū)，抗凍性是評(píng)價(jià)巖石工程性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。

(2)巖石主要力學(xué)性質(zhì)

1）巖石的變形

巖石在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊松比兩個(gè)指標(biāo)表示。

彈性模量越大，巖石抵抗變形的能力越強(qiáng)。

泊松比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比。泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。

通常所提供的彈性模量和泊松比，只是在一定條件下的平均值。

2）巖石的強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度。

在數(shù)值上等于巖石受壓達(dá)到破壞時(shí)的極限應(yīng)力。巖石的抗壓強(qiáng)度相差很大。

膠結(jié)不良礫巖和軟弱頁(yè)巖的小于20MPa，堅(jiān)硬巖漿巖的大于245MPa。

抗拉強(qiáng)度。

在數(shù)值上等于巖石單向拉伸破壞時(shí)的最大張應(yīng)力。巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，故當(dāng)巖層受到擠壓形成褶皺時(shí)，常在彎曲變形較大的部位受拉破壞，產(chǎn)生張性裂隙。

抗剪強(qiáng)度。

抗剪強(qiáng)度是指巖石抵抗剪切破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石受剪破壞時(shí)的極限剪應(yīng)力。在一定壓應(yīng)力下巖石剪斷時(shí)，剪破面上的最大剪應(yīng)力，稱為抗剪斷強(qiáng)度，其值一般都比較高?？辜魪?qiáng)度是沿巖石裂隙或軟弱面等發(fā)生剪切滑動(dòng)時(shí)的指標(biāo)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗剪斷強(qiáng)度。

三項(xiàng)強(qiáng)度中，巖石的抗壓強(qiáng)度最高，抗剪強(qiáng)度居中，抗拉強(qiáng)度最小。巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。抗剪強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的10％～40％，抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度的2％～16％。巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。巖石的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)巖石(巖體)穩(wěn)定性的主要指標(biāo)。

2．巖石的分級(jí)

鑒于土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和開挖施工的難度，由松軟至堅(jiān)實(shí)共分為16級(jí)，分別以I-XⅥ表示，其中I～Ⅳ的4級(jí)為土，V～XⅥ的12級(jí)為巖石。土分為一、二、三、四類，巖石分為松石、次堅(jiān)石、普?qǐng)?jiān)石、特堅(jiān)石四類。

【2009真題】3．某巖石的抗壓強(qiáng)度約為200MPa，則其抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度可能約為（）。

A．100MPa和40MPa

B．60

MPa和20MPa

C．10

MPa和2Pa

D．5MPa和1MPa

【答案】B

【解析】抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度三項(xiàng)強(qiáng)度中，巖石的抗壓強(qiáng)度最高，抗剪強(qiáng)度居中，抗拉強(qiáng)度最小?？辜魪?qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的10％～40％，抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度的2％～16％。巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大。巖石的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)巖石(巖體)穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，是對(duì)巖石(巖體)的穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析的依據(jù)之一。

抗剪強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的10％～40％，為：20MPa-80MPa；抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度

200的2％～16％，為：4MPa

-32MPa。符合條件的只有B。