巖體結構與穩定性分析7.0巖體概述7.0.1巖體定義

在漫長的地質歷史過程中形成的，具有一定結構和構造，并與工程建筑有關的天然地質體。巖體通常被結構面切割，多裂隙的不連續介質。巖石可理解為完整巖塊。6.0巖體概述7.0.2巖體特征1、巖體性質受巖石、地質構造、地下水、地應力等影響。2、巖體為結構面切割，其軟弱結構面常控制巖體穩定。3、巖體變形和破壞主要受控于結構面及其組合。4、巖體中存在著復雜的天然應力場。7.1巖體結構特性

存在于巖體中的各種地質界面，如巖層層面、裂隙面、斷裂面、不整合面等，統稱為結構面。巖體受結構面切割而產生的單個塊體（巖體）稱為結構體。

巖體結構=結構面+結構體。巖體結構圖1巖體結構圖27.1.1結構面1結構面成因類型原生結構面：沉積結構面、火成結構面、變質結構面構造結構面：裂隙、斷層、層間錯動面次生結構面：卸荷裂隙、風化裂隙、風化夾層、泥化夾層、次生夾泥層層面火成結構面裂隙斷裂面裂隙面層間錯動面風化裂隙1風化裂隙2泥化夾層1泥化夾層2卸荷裂隙斷裂面2結構面特征1）成生年代；2）成因類型；3）延續性及穿切性（規模）：五級劃分；4）形態：（平整、光滑和粗糙程度）5）充填膠結情況：泥、鈣膠結和未充填6）產狀及組合關系：7）密集程度：8）力學性質：抗剪切能力3結構體

巖體受結構面切割而產生的單元塊體，稱為結構體。一般常見的結構體形式有：柱狀、塊狀、板狀、楔形、菱形、錐形等六種形態。不同形態和產狀的結構體，其穩定程度不同。柱狀結構體塊狀結構體板狀、塊狀結構體4巖體結構類型

巖體結構類型主要取決于不同巖性及不同形式結構體的組合方式，這是在對結構面和結構體研究的基礎上進一步概括的結果。整體狀結構、塊狀結構、層狀結構、碎裂結構和散體結構。整體狀結構塊狀結構層狀結構碎裂、散體結構7.2巖體穩定性分析6.2.1穩定性分析方法地質分析（巖體結構分析）、塊體力學分析、有限元分析和模型試驗6.2.2赤平極射投影通過圖解分析，確定邊坡是否具備失穩的條件。極射赤平投影

赤平極射投影(Stereographicprojection)簡稱赤平投影，主要用來表示線、面的方位，及其相互之間的角距關系和運動軌跡，把物體三維空間的幾何要素（面、線）投影到平面上來進行研究。特定：方法簡便、直觀、是一種形象、綜合的定量圖解。在構造地質、工程地質、結晶學和航海上被廣泛地應用。投影要素

1、投影球

2、赤平面:過投影球球心的水平面

3、基圓:赤平面與球面相交的大圓（赤平大圓）。凡過球心的平面與球面相交的大圓，統稱為大圓，不過球心的平面與球面相交所成的圓統稱小圓。

4、極射點:球上兩極發射點，分上半球投影和下球投影一、面和線的赤平投影（一）投影原理任何一個過球心的無限伸展的平面（巖層面、斷層面、節理面或軸面等）和線，必然與球面相交成球面大圓和點。球面大圓與極射點的連線必然穿過赤平面，在赤平面上這些穿透點的連線即為該平面的相應大圓的赤平投影，簡稱大圓弧。1.平面的投影平面(PGF)產狀:SN/90°∠40°,投影到赤平面上為PHF。PF代表走向，OH代表傾向，DH代表傾角。

2.線的投影直線(OG)產狀：90°∠40°,投影到赤平面上為H點。OD為直線的傾伏向，HD為傾伏角。1、吳氏網的結構及成因原理

吳氏網的結構：基圓、徑向大圓弧、緯向小圓弧、東西、南北經緯線，間距2°，誤差±0.5°。

（1）、基圓：赤平大圓，代表水平面，0°-360°方位角刻度。

（2）、兩條直徑：EW，SN。

（3）、經向大圓弧：由一系列走向SN的，向東或西傾斜，傾角不同（0°-90°），間隔2°的投影大圓弧（代表傾斜平面）組成。

（4）、緯向小圓“為一系列走向東西、直立小圓的投影小圓弧組成。他們將SN直徑、經向大圓和基圓等分，每小格為2°。2、一般操作步驟：

預備階段

①將透明紙蒙在吳氏網上，

②畫“+”中心，

③標出E、S、W、N方位（順鐘向）。（1）、平面的赤平投影

例1：平面產狀30°,NW∠30°投影操作如下。（2）、直線的赤平投影

步驟同1、2即可。

例2：線理產狀330°∠40°投影如下。

（3）、已知真傾角求視傾角

例4:某巖層產狀300°∠40°，求在335°方向剖面上巖層的視傾角。視傾角為圖19-8中的H′D′。O（4）、求兩平面交線的產狀。例5:

求220°∠35°和300°∠55°兩平面的交線的產狀（圖19-9)。S2S1HOS1S2一組結構面切割的邊坡順向坡反向坡斜向坡組合關系確定邊坡穩定性順向坡多級滑動破壞反向坡斜向坡斜向坡二、三、多組結構面切割的邊坡

看各組結構面交線同邊坡面的組合關系。7.3巖質邊坡穩定性分析7.3.1邊坡變形與破壞邊坡形成后，在新的應力條件下，坡體將發生局部或整體的變形和破壞，以達到新的平衡。斜坡變形和破壞的發生條件和影響因素相當復雜，但它主要取決于坡體本身所具有的應力特征和坡體抵抗變形破壞能力。邊坡圖1邊坡圖2公路挖方邊坡1公路挖方邊坡2挖方邊坡3公路邊坡1.斜坡變形

斜坡變形以坡體未出現貫通的破壞面為特點，但在坡體各個局部，特別是坡面附近也可能出現、一定程度的破裂與錯動。而從整體上看，并未出現滑動破壞，表現為松動和蠕動。（1）松動

斜坡形成初始階段，坡體表面往往出現一系列近于平行的陡傾角的張開裂隙，被這種裂隙切割的巖體便向臨空面方向松動、移動，這種過程和現象稱為松動。它是一種斜坡卸荷回彈的過程和現象。松動（2）蠕動

斜坡巖土體在以自重應力為主的坡體應力長期的作用下，向臨空面方向的緩慢而持續的變形，稱為斜坡蠕動。研究表明，蠕動的形成機制為巖土體的粒間滑動（塑性變形），或沿巖石裂紋微錯，或由巖體中一系列裂隙擴張所致。1）表層蠕動

斜坡淺部巖土體在重力的長期作用下，向臨空面方向緩慢變形構成一剪變帶，其位移由坡面向坡體內部逐漸降低直至消失。破碎的巖質邊坡及疏松的土質邊坡，其表層蠕動甚為典型。表層蠕動2）深層蠕動

深層蠕動主要發育于斜坡下部或坡體內部，按其形成機制特點，深層蠕動有：軟弱基座蠕動和坡體蠕動兩類。坡體基座產狀較緩且有一定厚度的相對軟弱巖層，在上覆巖層重力作用下，致使基座部分向臨空方向蠕動，并引起上覆巖層的變形與解體，這是“軟弱基座蠕動”的特征。軟弱基座塑性較打，坡角主要表現為向臨空方向蠕動、擠出。2.邊坡破壞

平面、楔形、圓弧、傾倒破壞。斜坡中出現了與外界連續貫通的破裂面，被分割的坡體便以一定加速度滑離母體。稱為斜坡破壞。斜坡破壞的形式很多，主要有崩塌和滑坡。

3影響邊坡穩定性的因素地貌條件巖石的性質巖體結構與地質構造地下水的作用其它因素：地震、爆破、氣候、風化程度，人類活動等。4邊坡穩定性分析方法工程地質法：類比、投影極限平