第十二章_岩体工程地质分类及岩体性质人工改良.pptVIP

第十二章 岩体工程地质分类及岩体性质人工改良 新鲜而完整的岩石，一般颗粒间具牢固的连结，结构较致密，具有较低透水性和较高的力学强度，这与组成颗粒的矿物成分、颗粒大小、排列情况和结构连结类型密切相关。但是，岩石是自然历史的产物，生成条件各异，由于生成后在漫长地质发展时期中形成了各种结构面，破坏了岩石的完整性。岩体是地质体的一部分，在各种结构面(不连续面)的切割下，形成了一定的岩体结构，并赋存于一定的地质环境之中。因此，岩体的性质比岩石的性质要复杂得多。 第一节 影响岩体工程地质性质的主要因素 影响岩体工程地质性质的因素在前面的章节中已有所讨论，这里仅作简要的归纳总结，主要有四个方面：①岩体材料(岩石)性质，包括岩石的矿物组成、结构构造及结构面发育特征等； ②岩体结构，包括结构面特征、结构体特征及其组合情况； ③地质环境条件，包括地下水、地温、天然应力等；④风化作用。 岩石性质、结构面和岩体结构对岩体性质的影响，在以上有关章节已有阐述，这里仅简述地下水和风化作用对岩体性质的影响。 一、地下水的影响 地下水包括结合水和自由水，它们对岩体的作用主要是改变岩体的物质成分和结构状态，以及产生的孔隙水压力减小粒间有效应力两方面。水对岩体的作用主要有： （1）楔劈作用：水分子在浸润作用下，挤入细微裂缝中，对裂缝两壁施加一定的压力，使裂缝增大，岩石体积膨胀，产生一定的膨胀压力，岩石强度有所下降。 (2)润滑作用：水进入各种裂隙中，形成结合水膜；当裂隙两壁发生相对剪切位移时，水分子将固体表面隔开而起润滑剂的作用，使岩体摩擦力减小，变形性能提高。 (3)溶解作用：由可溶盐或胶体矿物连结的岩石浸入水时，可溶盐溶解或胶体水解，使原来较强的胶结连结变为较弱的水胶连结，连结力减弱，摩擦力减低，岩体强度降低。如某些铝硅酸盐矿物在水参与下分解成新的次生粘土矿物，显著地降低了岩体强度。 (4)潜蚀作用：渗透水流将岩石中的可溶物质溶解带走，有时将岩体中的细颗粒冲走，这种潜蚀作用大大降低了岩体强度，增大其变形量。 (5)冻融作用：由于冻融时水状态转化所产生的体积变化，使岩石结构遭受破坏，强度降低。常用岩石抗冻性来表征冻融对岩石性质的影响程度。 (6)水、岩、应力间的耦合作用：岩体中的渗透水流通过各种结构面流动，而结构面的渗透性对应力是极为敏感的。应力的作用极大地影响着岩体的渗透性，而渗透性的变化又反过来影响岩体中的应力分布，进而影响岩体的强度和稳定性。 水对岩体的影响往往是几种作用同时发生。饱水后，岩石的强度和变形棋量都降低，常用软化性来表征饱水后水对岩石强度的影响。由于水的影响，岩体的力学性质有所降低。 当饱水的裂隙化岩体突然受力，水来不及排出时，岩体空隙中特产生一定的孔隙水压力，减小了颗粒问的有效应力，从而降低了岩体的抗剪强度，甚至使岩石微裂隙端部处于受拉状态而破坏岩石的连结。 二、风化作用的影响 地壳表层岩体在遭受长期不断的风化作用后，其特征和性质均会发生明显的改变，主要表现为： (1)由于风化作用破坏了矿物颗粒间的连结，扩大了岩体的原有裂隙，降低了结构面的粗糙程度和产生新的风化裂隙，使岩体再次被分裂成更小的碎块，这就进一步破坏了岩体的完整性。随着岩石原有结构连结的削弱，以至丧失，坚硬岩石可转变为半坚硬岩石，甚至风化成为疏松土。 (2)岩石在化学风化过程中，矿物成分发生变化，原生矿物经受水解、水化、氧化等作用后，逐渐变为次生矿物，特别是产生粘土矿物(如蒙脱石、高岭石等)，并随着风化强度的加深，这类矿物逐渐增加。 由于岩石和岩体的成分、结构和构造的变化，岩体的工程地质性质也随之改变。一般是：抗水性降低，亲水性 增高(如膨胀性、崩解性和软化性增强)；力学强度降低．压缩变形量增大；空隙增多，透水性增强(但当风化剧烈，粘土矿物较多时，渗透性又趋于降低)。总之，岩体在风化营力作用下，其优良的性质被削弱，不良的性质加剧，从而使岩体的建筑性能大大恶化。 为了说明岩体风化程度及其差异，特别是为了正确评价风化岩体对建筑物的实用条件，有必要对岩体的风化程度进行评价，以供选择建筑物设计，并据此计算处理的工作量。 长期以来，主要是根据风化岩体的若干标志及凭肉眼观察的现场特征来作结论。表12—1为水利水电部岩体风化程度划分。这种依据一般地质经验上约定性评价，虽然方法简单，有一定使用价值，但带有一定的人为性，必须进一步用定量评价标准最后确定。 国内外对岩体的风化过程曾进行过多方而的研究，但目前尚没有研究出一种能适用于各种岩体、所有风化阶段、且又较容易测定的物理指标，使风化