軟弱結構面具有哪些地質特徵

1. 岩石岩體軟弱結構面的相互關系是什麼

岩石岩體軟弱結構面的相互關系是：

1. 岩石的結構面是岩體內存在的原生的層理、層面及以後在地質作用中形成的斷層、節理、劈理、層間錯動面等各種類型的地質界面；

2. 軟弱結構面是對於威脅縣城、重要集鎮、重要公共基礎設施的不穩定斜坡，通過工程地質測繪仍不能查明斜坡結構和軟弱結構面的應進行不穩定斜坡結構和軟弱結構面勘查；
   

3. 二者具有內在的聯系，它們是地殼長期活動的結果，隨地球運動而不斷的變化和發展，同時在地應力和工程作用影響下也會變化和發展。

註：岩體結構的兩大要素即是：結構面和結構體。岩體工程地質力學把岩體看做是由結構面與結構體組合而成的有結構的地質體。結構面是指岩體中存在的各類斷層面、節理面、裂隙面、層面、不整合面、接觸面等的地質界面。結構體是指由這些地質界面切割的形狀不一、大小不等的各種各樣的地質塊體。

2. 請問在地質上岩石的結構面是個什麼概念軟弱結構面又是什麼概念呢斷層的走向又是怎麼來判斷的呢

岩體內存在的原生的層理、層面及以後在地質作用中形成的斷層、節理、劈理、層間錯動面等各種類型的地質界面統稱結構面。由結構面切割成的大小、形狀不同的岩石塊稱結構體。結構面和結構體的組合稱岩體結構。岩體結構的突出特點是不連續性。這種不連續性使岩體在力學性質上的各向異性更加增強。在受到力的作用時，岩體結構控制著岩體的變形和破壞。
岩體結構是岩體工程地質力學的基本概念。所謂岩體結構，即岩體中的結構面以及被這些結構面相互切割而成的結構體共同組合的型式，二者具有內在的聯系，它們是地殼長期活動的結果，隨地球運動而不斷的變化和發展，同時在地應力和工程作用影響下也會變化和發展。因之，岩體結構的兩大要素即是：結構面和結構體。岩體工程地質力學把岩體看做是由結構面與結構體組合而成的有結構的地質體。結構面是指岩體中存在的各類斷層面、節理面、裂隙面、層面、不整合面、接觸面等的地質界面。結構體是指由這些地質界面切割的形狀不一、大小不等的各種各樣的地質塊體。
所以,岩石的結構面是岩體內存在的原生的層理、層面及以後在地質作用中形成的斷層、節理、劈理、層間錯動面等各種類型的地質界面.

而軟弱結構面是對於威脅縣城、重要集鎮、重要公共基礎設施的不穩定斜坡，通過工程地質測繪仍不能查明斜坡結構和軟弱結構面的應進行不穩定斜坡結構和軟弱結構面勘查。
不穩定斜坡穩定性驗算應根據可能的滑動面類型和物質成分，選擇有代表性的分析斷面和合理的計算公式計算，計算方法可參照《滑坡防治工程設計與施工技術規范》DZ0240—2004中的第4.3條執行。
不穩定斜坡穩定性綜合評價，應根據不穩定斜坡在斜坡體構造格局中所處的位置、規模、主導因素、滑坡前兆、不穩定斜坡區的工程地質和水文地質條件，以及穩定性驗算結果等綜合判定，並應分析不穩定斜坡的發展趨勢和危害程度，提出防治措施建議。
不穩定斜坡勘查成果應包括：不穩定斜坡的地質背景和形成條件，不穩定斜坡的形態、性質和演化，不穩定斜坡的平面圖、剖面圖和岩土工程特性指標，不穩定斜坡穩定性分析，不穩定斜坡防治方案建議。

而斷層的走向則指地殼岩層因受力達到一定強度而發生破裂，並沿破裂面有明顯相對移動的構造。
地殼中的一個裂口或破裂帶，而且沿著它相鄰的岩體發生了運動。斷層長度變化很大，從幾厘米至幾百公里不等，兩盤之間的位移量也可有這樣大的變化。
斷層是構造運動中廣泛發育的構造形態。它大小不一、規模不等，小的不足一米，大到數百、上千千米。但都破壞了岩層的連續性和完整性。在斷層帶上往往岩石破碎，易被風化侵蝕。沿斷層線常常發育為溝谷，有時出現泉或湖泊。
是什麼力量倒置岩層斷裂錯位呢？原來是地殼運動中產生強大的壓力和張力，超過岩層本身的強度對岩石產生破壞作用而形成的。岩層斷裂錯開的面稱斷層面。兩條斷層中間的岩塊相對上升，兩邊岩塊相對下降時，相對上升的岩塊叫地壘；常常形成塊狀山地，如我國的廬山、泰山等。而兩條斷層中間的岩塊相對下降、兩側岩塊相對上升時，形成地塹，即狹長的凹陷地帶。著名的東非大裂谷和我國的汾河平原和渭河谷地都是地塹。
斷層對地球科學家來說特別重要，因為地殼斷塊沿斷層的突然運動是地震發生的主要原因。科學家們相信：他們對斷層機制研究越深入，就能越准確地預報地震，甚至控制地震。
斷層的種類：
根據斷層線上原來相鄰接的兩點在斷層運動中的相對運動狀況可以將斷層分類。
如果它們的運動只在水平方向上，並且平行於斷層面，那麼這斷層叫走向滑動斷層。走向滑動斷層又進一步分為右滑和左滑斷層。
如果一個觀察者站在斷層的一側，面向斷層，另一邊的岩塊向他左方滑動，那它就叫左滑斷層。之所以如此稱呼，因為要追索被移動了的地表特徵時，該人需沿斷層線轉向左邊，才能在那一邊找到與這邊相對應的特徵。這種走向滑動斷層也叫右旋或左旋、右行或左行斷層，或統稱走向斷層。加利福尼亞聖安德列斯斷層是一條右旋斷層或滑動斷層。
沿斷層面作上升下降的相對運動，則是傾向滑動斷層。上盤相對下盤向下運動的傾向滑動斷層是正斷層。
當斷層面傾角小於或等於45°，上盤相對下盤作向上運動時，叫沖斷層，而若斷層面傾角大於45°，則稱逆斷層。
兩盤相對運動方向界於走向滑動斷層和傾向滑動斷層之間的，叫斜向滑動斷層。
斷層兩盤之間的相對位移常被叫作斷層落差和平錯。落差反映垂直位移，而平錯反映水平位移。以上所說的斷層都有一個共同的運動特點，即在運動中兩盤的構造保持著平行。
但也可以有這樣的斷層，相鄰兩盤塊體之間發生了扭動、轉動，這樣的斷層被稱為旋轉斷層或剪狀斷層.
上面這張照片里山嶽右邊的線形結構，就是美國加州著名的聖安地列斯斷層，它也是地球表面最長和最活躍的斷層之一。
聖安地列斯斷層的深度有15公里，存在的時間已經超過2000萬年。照片是從奮進號太空梭拍攝的雷達影像和測地衛星的真色影像所組合出來的。巨大的太平洋板塊沿著聖安地列斯斷層，相對於北美板塊向北漂移，平均每年移動數厘米，按這種移動速率，經過數百萬年後，地球表面的陸塊分布和現在比起來，將會有很大的不同。

3. 含軟弱結構面的溶洞地基穩定性分析

組成岩溶區溶洞的岩體主要為碳酸鹽岩，由於地質構造作用，岩體中往往發育有節理、劈理，或發育有方解石脈，它們均可視為軟弱結構面，其抗剪強度比周圍岩體低很多。岩體中的軟弱結構面是影響地基穩定性的主要因素，對於這類地基的穩定性評價可採用極限平衡法和彈塑性理論進行分析。

2.4.1 極限平衡分析法

當溶洞內壁存在兩組或以上的軟弱結構面，洞體處於極限平衡狀態時的穩定性(圖2-8)。

圖2-8 溶洞洞壁塊體、洞頂塊體的穩定性

Fig.2-8 Stability of rock in cave wall and cave roof

(1)溶洞洞壁塊體的穩定性系數F_s：

F_s=(W₂cosαtgφ₁+c₁L₄)/(W₂sinα) (2-10)

式中：φ為結構面的L₄內摩擦角(度)；c₁為結構面的L₄的黏聚力(kPa)；a為結構面的L₄的傾角(°)；W₂為塊體的重力(kN)。

(2)溶洞洞頂塊體的穩定性系數F_s：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

式中：c₁為結構面的L₁的黏聚力(kPa)；c₂為結構面的L₂的黏聚力(kPa)；α為結構面的L₁的傾角(°)；β為結構面的L₂的傾角(°)；γ為岩體的重度(kN/m³)。

當F_s≥2時，塊體穩定；當F_s＜2時，塊體不穩定。

2.4.2 彈塑性理論分析法

當溶洞周圍岩體發育有軟弱結構面時，可以運用彈塑性理論求出軟弱結構面處的應力狀態，然後用庫侖—摩爾強度准則對其進行穩定性判別。

根據材料力學知識，已知一點應力狀態求與大主應力作用面成β角度的任意斜截面上的法向應力σ與剪應力τ的公式為：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

在這種應力狀態下溶洞地基穩定性，主要決定於洞壁岩體內結構體強度及結構面強度。在結構面控制下岩體穩定性主要決定於結構面抗滑穩定性，其合理破壞判據為庫侖方程，即

τ=σtgφ+c (2-13)

其穩定性條件為：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

式中：K為結構面抗滑穩定性系數；T為作用於結構面的滑動力；σ為作用於結構面的法向應力。已知：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

如圖2-9所示，洞壁圍岩內任一點結構面上(如B點)：

β=90°-α

圖2-9 含結構面溶洞地基應力示意圖

Fig.2-9 Stress in cave foundation with structural plane

則該處作用於結構面上的法向應力及剪應力分別為^[34]：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

結構面位置是固定的(其傾向、傾角不變)，而作用於結構面不同位置上的應力及徑向角α是變動的(如從結構面B點到A點，徑向角為α變化到α₀)。從圖2-9上的幾何關系可得到：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

式中：r為溶洞中心O點到B點的距離

溶洞周邊應力狀態公式為：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

式中：a為O點到A點的距離；P₀為原岩初始應力。

將溶洞周邊應力狀態公式(2-18)及式(2-17)代入式(2-16)得：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

上式整理後，得：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

根據式(2-20)可以檢核B點處的岩體是否破壞，根據極限平衡條件τ=σtgφ+c，得：

岩溶區溶洞及土洞對建築地基的影響

利用(2-21)式，通過試演算法求得r，半徑r范圍內的岩體都將產生破壞。

4. 岩體結構

岩體結構力學最基本的地質基礎是岩體結構。岩體結構的基本特點是不連續性，或者版說岩體在權各種結構面切割下具有一種割裂結構。切割岩體的結構面，按其力學性質可分為兩類，即軟弱結構面和堅硬結構面；結構面切割成的塊體稱為結構體，結構體按其形狀和它的力學功能可分為塊狀結構體和板狀結構體。結構面和結構體稱為岩體結構單元，如圖3-1所示。據此，岩體結構可分為兩級，即在軟弱結構面切割下形成的塊裂結構和板裂結構，屬於一級結構；在堅硬結構面切割下形成的岩體結構，屬於二級結構。堅硬結構面切割下形成的二級岩體結構，按結構面切割程度又可分為：完整結構（斷續結構）、碎裂結構及散體結構，這一劃分結果示於表3-1。

圖3-1 岩體結構單元

表3-1 岩體結構級序及類型

5. 結構面的成因類型有哪些以哪個為主

1、地質成因類型
（1）原生結構面
岩體在成岩過程中形成的結構面。
n沉積結構面是沉積岩在沉積和成岩過程中形成的，有層理面、軟弱夾層、沉積間斷面和不整合面等。
n岩漿結構面是岩漿侵入及冷凝過程中形成的結構面，包括岩漿岩體與圍岩的接觸面、各期岩漿岩之間的接觸面和原生冷凝節理等。
n變質結構面在變質過程中形成，分為殘留結構面和重結晶結構面。
（2）構造結構面
是岩體形成後在構造應力作用下形成的各種破裂面，包括斷層、節理、劈理和層間錯動面等。
（3）次生結構面
是岩體形成後在外營力作用下產生的結構面，包括卸荷裂隙、風化裂隙、次生夾泥層和泥化夾層等。
各類岩體結構面特徵見下表。
岩體結構面的類型及其特徵
成因類型
地質類型
主
要
特
征
工程地質評價
產
狀
分
布
性
質
原生結構面
沉積結構面
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
一般與岩層產狀一致，為層間結構面
海相岩層中此類結構面分布穩定，陸相岩層中呈交錯狀，易尖滅
層面、軟弱夾層等結構面較為平整；不整合面及沉積間斷面多由碎屑泥質物構成，且不平整
國內外較大的壩基滑動及滑坡很多由此類結構面所造成的，如奧斯汀、聖·弗朗西斯、馬爾帕塞壩的破壞，瓦依昂水庫附近的巨大滑坡
岩漿岩結構面
1侵入體與圍岩接觸面
2岩脈岩牆接觸面
3原生冷凝節理
岩脈受構造結構面控制，而原生節理受岩體接觸面控制
接觸面延伸較遠，比較穩定，而原生節理往往短小密集
與圍岩接觸面可具熔合及破碎兩種不同的特徵，原生節理一般為張裂面，較粗糙不平
一般不造成大規模的岩體破壞，但有時與構造斷裂配合，也可形成岩體的滑移，如有的壩肩局部滑移
變質結構面
1片理
2片岩軟弱夾層
產狀與岩層或構造方向一致
片理短小，分布極密，片岩軟弱夾層延展較遠，具固定層次
結構面光滑平直，片理在岩層深部往往閉合成隱蔽結構面，片岩軟弱夾層具片狀礦物，呈鱗片狀
在變質較淺的沉積岩，如千枚岩等路塹邊坡常見塌方。片岩夾層有時對工程及地下洞體穩定也有影響
構造結構面
1節理（X型節理、張節理）
2斷層（沖斷層、捩斷層、橫斷層）
3層間錯動
4羽狀裂隙、劈理
產狀與構造線呈一定關系，層間錯動與岩層一致
張性斷裂較短小，剪切斷裂延展較遠，壓性斷裂規模巨大，但有時為橫斷層切割成不連續狀
張性斷裂不平整，常具次生充填，呈鋸齒狀，剪切斷裂較平直，具羽狀裂隙，壓性斷層具多種構造岩，成帶狀分布，往往含斷層泥、糜棱岩
對岩體穩定影響很大，在上述許多岩體破壞過程中，大都有構造結構面的配合作用。此外常造成邊坡及地下工程的塌方、冒頂
次生結構面
1卸荷裂隙
2風化裂隙
3風化夾層
4泥化夾層
5次生夾泥層
受地形及原結構面控制
分布上往往呈不連續狀，透鏡狀，延展性差，且主要在地表風化帶內發育
一般為泥質物充填，水理性質很差
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
2、力學成因類型
（1）剪性結構面是剪應力形成的，破裂面兩側岩體產生相對滑移，如逆斷層、平移斷層以及多數正斷層等。
特點：連續性好，面較平直，延伸較長並有擦痕鏡面等。
（2）張性結構面是由拉應力形成的，如羽毛狀張裂面、縱張及橫張破裂面、岩漿岩中的冷凝節理等。
特點：張開度大、連續性差、形態不規則、面粗糙，起伏度大及破碎帶較寬,易被充填,常含水豐富,導水性強。

6. 常見不良地質條件有哪些及各自工程特性和對上部結構有何影響

1. 泥石流、山體滑坡和塌方，暗浜，地下水溪，淤泥質土，軟弱下卧層等。
   

2. 對上版部結構的影響最主權要都是造成結構沉降量過大；不均勻沉降嚴重等，嚴重的可能造成建築傾斜，結構拉裂。

3. 泥石流是山區溝谷或斜坡上由暴雨、冰雪消融等引發的含有大量泥沙、石塊、巨石的特殊洪流。泥石流常與山洪相伴，其來勢兇猛，在很短時間里，大量泥石橫沖直撞，沖出溝外，並在溝口堆積起來。

4. 山體滑坡是指斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的動靜壓力)作用下，沿著一定的軟弱結構面(帶)產生剪切位移而整體地向斜坡下方移動的作用和現象。
   

5. 塌方是指因地層結構不良、雨水沖刷或修築上的缺陷，道路、堤壩等旁邊的陡坡或坑道、隧道的頂部突然坍塌，也說坍方。
   

7. 軟弱結構面采樣及試驗方法

1.試樣採取

樞紐區岷江河段呈一凸向方向的180°河曲,右岸山體呈NE方向延伸的條形山脊,壩址即位於河曲的轉折端。其水工建築物大多布置在右岸條形山脊。參照水工建築物的布置以及開挖邊坡的展布,再綜合考慮壩前、壩後、左岸邊坡、右岸邊坡,然後釐定出軟弱結構面剪切試樣的採取位置(見圖3-1)。共在工程區所發育的各層間剪切破碎帶的不同工程部位和不同高程,相對均勻地布置6個采樣位置點,具體見表6-1。

表6-1 工程區邊坡軟岩軟弱結構面攜剪試驗取樣一覽表

續表

注:剪切狀態欄中,「Na」表示剪切天然狀態的樣;「Sa」表示剪切飽水狀態的樣,下同。

工程區所出露的軟岩,主要是層間錯動帶中的岩層。這些軟岩主要是構造變形所致,因此,可稱之為構造軟岩。這些層間錯動帶對工程區邊坡的穩定性將起到重要的控製作用。

剪切面的選取一般以具軟弱結構特徵的層面居多(圖6-1)。所采試樣主要包括以下幾種:泥化夾層、煤或煤線、炭質頁岩、泥質粉砂岩夾煤線、含炭屑砂岩或砂岩夾煤線。

圖6-1 沿軟層現場采攜剪原狀試樣

在現場擬定的采樣大尺寸用岩石切割機切割成(10～12)cm×(10～12)cm×(10～12)cm或(8～10)cm×(8～10)cm×(8～10)cm的中小型尺寸樣,並用鐵絲捆紮,以保證試樣不再受擾動或破壞(圖6-2)。

2.測試原理

表徵岩石抗剪性能的基本指標是C和φ。採用攜帶式剪切儀(簡稱攜剪儀,下同)(圖6-3)來測定軟弱結構面的峰值、屈服、殘余等抗剪強度指標。攜剪儀的最大優點是攜帶方便,特別適用於難以製成幾何規則形狀的岩樣。

圖6-2 攜剪試樣捆紮示意圖

圖6-3 攜剪儀結構示意圖

一組攜剪試驗設計5～7個試樣,分別在不同正應力σ的作用下施加剪應力τ,測得破壞時的極限剪應力τ_max。然後,根據庫侖公式τ=σtanφ+C,確定剪切面的峰值抗剪強度參數(內摩擦角φ和內聚力C)。

將不規則試樣通過特定的制樣盒,製成一定尺寸規則試件,其中擬剪面控制剪切縫為1cm。使用四川江油大廠家的高標號(42.5R)水泥來澆築混凝土,同時,混凝土的澆築配合比用水泥:砂:水=1:2.8:0.4。根據這樣的配合比,所澆築出的混凝土試件強度可達30～40MPa。攜剪樣的澆築成型示意圖如圖6-4所示。最終製成15cm×10cm×12cm的攜剪樣(圖6-5)。

根據軟岩的性質,天然狀態下剪切的試樣在制備好之後即可進行試驗,對於飽水攜剪樣,一般要進行3～7d的飽水過程,才可達到飽水目的(圖6-6)。

圖6-4 制樣示意圖及澆築半成型的攜剪樣

圖6-5 澆築成型的攜剪樣示意圖

圖6-6 試樣飽水過程示意圖

3.試驗操作

(1)設置正應力

由於軟岩的岩性決定了載入的正應力不宜過高,天然攜剪樣正應力σ分別取0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa等。而對於飽水狀態下攜剪的試樣,由於試樣經歷了3～7d的飽水時間,強度會明顯軟化,其載入的正應力更不宜過高。與天然狀態的攜剪相比,須相應地折減。試驗前,須預設正應力(表6-2)。

表6-2 預設攜剪試驗的正應力

(2)試樣安裝與剪切試驗(第一次剪切試驗)

將制備好的試樣放入攜剪盒前,稍加垂直和水平荷載,用剪刀將所有捆紮的鐵絲剪斷。最後安好水平位移百分表,並調零。試驗過程中將正應力保持恆定,逐級施加剪應力。採用快剪法,每15s加一級剪應力。根據應力控製法,每級剪應力的大小,軟弱結構面與軟岩可按正應力的5%～10%取值。在施加每一級剪應力之前,應記錄剪切位移量。載入過程中,如發現水平壓力表指針不再上升,並突然下降,或者水平位移百分表指針突然快速旋轉,且持續增大,表明試樣已被剪斷(剪壞樣)(圖6-7),此時的剪應力值即為峰值剪應力強度值(簡稱峰值抗剪強度)。

(3)做摩擦試驗測定殘余抗剪強度

卸下水平載入千斤頂,啟動輔助千斤頂,使錯開的上、下試件恢復到原位置。然後再將正應力加到預設值。卸下輔助千斤頂,水平載入千斤頂重新載入。重復上面步驟,沿試樣剪壞的結構面進行第二次剪切,測定其殘余抗剪強度。

圖6-7 攜剪破壞樣示意圖

4.剪切帶特徵描述

(1)剪切狀態

主要確定是天然還是飽水狀態下進行的攜剪試驗。考慮到水庫運行期,絕大多數單體邊坡都是浸泡在水下的,因此,飽水剪樣(佔61.54%)比天然剪樣(佔3.846%)多23.08%。

然而,天然與飽水狀態的攜剪所描述的,大同小異。只是飽水狀態下的攜剪試驗,增加一個軟化暈描述指標。同時,剪切狀態直接影響著攜剪面的潮濕程度。就其潮濕程度而言,主要描述剪切面的濕化特徵。對於飽水剪樣,還包括軟化暈厚度,鉛筆可插入深度等。

(2)起伏度

攜剪試驗的起伏度是指剪切破壞後,所形成的剪切面,其凹凸不平、波狀起伏的程度。起伏度與岩體質量分級存在著某種對應關系(表6-3)。

表6-3 攜剪面起伏度量級與岩體質量關系

通過現場測試,剪切破壞面起伏度在Ⅱ～Ⅲ級范圍內,剪切面凹凸不平,起伏較大。岩體質量中等至差。為直觀反映剪切面的起伏度,同時測量剪切面的起伏角,特採用5mm厚度的3寸板製作一個起伏度測試板。

設計依據為:以測試板和試樣混凝土澆鑄面為基準平面,使用百分表沿剪切方向測得試樣起伏差,最終統計剪切面的起伏度。設計尺寸以攜剪樣(包括混凝土在內)表面尺寸20cm×15cm為長、寬,內部布置5排孔,每排7～9個,所覆蓋的范圍以攜剪試樣的大小為准。圖6-8所示為設計圖與加工成的測試板,4個立柱為φ16mm,高10mm的圓柱形木塊,與φ6mm的鋁制銷連接為一體;考慮到試樣高度的不同,另外加工有4個φ16mm,高10mm的圓環形木塊,內環大小與銷的直徑一致,可穿入銷內,以調整木板的高度。攜剪面起伏度求取步驟可概括如下。

圖6-8 剪切面起伏度測試板

1)測試過程:將剪切破壞面放置水平,然後將該測試板的四角放在剪切面上,支撐板面保持水平,將百分表依次插入板中間的5行孔內,測得數據。

2)處理數據:將測得數據按每行的(剪切方向)順序依次輸入計算機,以測試板和試樣混凝土澆鑄面為兩個基準面,將測得數據換算為起伏差作為縱坐標,以孔間距為橫坐標,繪制曲線,就可以直觀表現出試樣表面的起伏,如圖6-9所示。

圖6-9 剪切面起伏特徵曲線(箭頭所示為剪切方向)

3)求攜剪面的起伏角:將剪應力(τ)-水平位移(u)曲線與起伏特徵曲線疊加,選取屈服點,將屈服點垂直投影到起伏曲線,將原點與投影點連接成一條射線,該射線與水平坐標軸的夾角即為該攜剪面的起伏角。

圖6-10所示呈放射狀的粗實線表明起伏角的范圍。

起伏角與強度有著一定的對應關系,如圖6-11所示。起伏角越大,剪切破壞強度就越大,起伏角增加1°,剪切破壞強度就增加0.1MPa。

圖6-10 剪切面起伏角測試曲線

圖6-11 起伏角對剪切破壞強度的影響曲線

(3)攜剪面特徵

主要從攜剪面的粗糙程度、起伏程度,有無擦痕、階步和摩擦鏡面,染不染手等方面進行系統闡述。同時,還需對剪切錯動後殘留在攜剪面上,細粒岩石碎屑的研磨程度以及其分布情況等作進一步的細化。

(4)剪切方向

剪切錯動方向,是順傾向錯動還是沿走向滑移或切層混合剪切等,關繫到抗剪強度指標的各向異性問題。

(5)岩性特徵

剪切面附近的岩性特徵,顏色、有無夾層、夾煤線,岩脈的展布情況等進行綜合描述。岩性的差異是影響軟弱結構面抗剪強度的一個重要因素。

具體描述結果見表6-4。

表6-4 攜剪試樣剪切面特徵描述

續表

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8. 軟弱圍岩隧道變形特徵及控制措施有哪些

隧道施工中Ⅳ級以下圍岩為軟弱圍岩。

圍岩分級是指根據岩體完整程度和岩石強度等指標將無限的岩體序列劃分為具有不同穩定程度的有限個類別，即將穩定性相似的一些圍岩劃歸為一類，將全部的圍岩劃分為若干類。在圍岩分類的基礎上再依照每一類圍岩的穩定程度給出最佳的施工方法和支護結構設計。圍岩分類是選擇施工方法的依據、是進行科學管理及正確評價經濟效益、確定結構上的荷載（鬆散荷載）、確定襯砌結構的類型及尺寸、制定勞動定額、材料消耗標准等的基礎。

性質：規范將隧道圍岩分成六級，分別是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，數字越小的圍岩性質越好。

Ⅰ類：岩石新鮮完整、構造影響輕微、節理裂隙不發育或稍發育, 閉合且延伸不長,無 或很少軟弱結構面、斷層帶寬<0.1米， 與洞向近正交、 岩體呈整體或塊狀砌體結構。
Ⅱ類：岩石新鮮或微風化，受構造影響一般。節理裂隙稍發育或發育。有少量軟弱結構面、層間結合差。斷層破碎帶寬<0.5米、與洞向斜交或正交、岩體呈塊狀砌體或層狀砌體結構 。
Ⅲ類：岩石微風化或弱風化，受地質構造影響裂隙發育、部分張開充泥。軟弱結構面分布較多、斷層破碎帶<1米，與洞線斜交或平行、岩石呈碎石狀鑲嵌結構。
Ⅳ類：與III類同。斷裂及軟弱結構面較多，斷層破碎帶<2米，與洞平行，岩體呈碎石狀鑲嵌結構，局部呈碎石狀壓碎結構 。
Ⅴ類：散體：砂層滑坡堆積及碎、卵、礫質土。

9. 圍岩地質特徵包括哪些

根據圍岩地質特徵，將圍岩分為五類。

一、I類：穩定圍岩
岩石新鮮完整，受地質構造影響輕微、節理裂隙不發育或稍發育，多系閉合且延伸不長，沒有或僅有寬度一般小於0．lm的軟弱結構面。結構面無不穩定組合，斷層走向與洞線正交，地下水活動輕微，岩體呈塊狀整體結構或塊狀砌體結構。

二、Ⅱ類：基本穩定圍岩
岩石新鮮或微風化，受地質構造影響一般，節理裂隙稍發育或發育，有少數寬度不大於0．5～0．6m的軟弱結構面，層間結合差，岩體呈塊狀砌體或層狀砌體結構。結構面組合基本穩定，僅局部有不穩定組合，斷層等軟弱結構面走向與洞線斜交或正交。洞壁潮濕有滲水或滴水。

三、Ⅲ類：穩定性較差的圍岩
岩石微風化或弱風化，受地質構造影響嚴重，節理裂隙發育，部分張開且充泥，軟弱結構面分布較多，寬度小於1．0m，岩體呈碎石狀鑲嵌結構。結構面組合不利於圍岩穩定的較多，斷層等主要軟弱結構面走向與洞線斜交或近平行。地下水活動顯著，沿結構面有滲水、滴水或線狀涌水。

四、Ⅳ類：穩定性差的圍岩
圍岩岩體狀態同第Ⅲ類，但軟弱結構面分布較多，寬度小於2．0m，節理裂隙局部極發育，岩體呈碎石狀鑲嵌結構，局部呈碎石狀壓碎結構。結構面組合不利於圍岩穩定，斷層等軟弱結構面走向與洞線近平行。地下水活動顯著，沿結構面有滲水、滴水或線狀涌水。

五、Ⅴ類：極不穩定圍岩
強風化或全風化岩體，受地質構造影響嚴重，節理裂隙極發育，斷層破碎帶寬度大於2m，裂隙中多充泥。岩體呈角礫、泥沙、岩屑狀散體結構。結構面呈零亂狀不穩定組合，斷層等主要軟弱結構面走向與洞線近平行；或鬆散土層、砂層、滑坡堆積層及一些碎、卵石土等；擠壓強烈的大斷層帶，裂隙雜亂，呈土夾石或石夾土狀。地下水活動強烈，有較大涌水量，常引起不斷塌方。

10. 常見的工程地質問題有哪些

工程地質問題是指已有的工程地質條件在工程建築和運行期間會產生一些新的變化和發展，構成威脅影響工程建築安全的地質問題稱為工程地質問題。由於工程地質條件復雜多變，不同類型的工程對工程地質條件的要求又不盡相同，所以工程地質問題是多種多樣的。就土木工程而言，主要的工程地質問題包括：
（1） 地基穩定性問題：是工業與民用建築工程常遇到的主要工程地質問題，它包括強度和變形兩個方面。此外岩溶、土洞等不良地質作用和現象都會影響地基穩定。鐵路、公路等工程建築則會遇到路基穩定性問題。
（2） 斜坡穩定性問題：自然界的天然斜坡是經受長期地表地質作用達到相對協調平衡的產物，人類工程活動尤其是道路工程需開挖和填築人工邊坡（路塹、路堤、堤壩、基坑等），斜坡穩定對防止地質災害發生及保證地基穩定十分重要。斜坡地層岩性、地質構造特徵是影響其穩定性的物質基礎，風化作用、地應力、地震、地表水、和地下水等對斜坡軟弱結構面作用往往破環斜坡穩定，而地形地貌和氣候條件是影響其穩定的重要因素。
（3） 洞室圍岩穩定性問題：地下洞室被包圍於岩土體介質（圍岩）中，在洞室開挖和建設過程中破壞了地下岩體原始平衡條件，便會出現一系列不穩定現象，常遇到圍岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建設規劃和選址時要進行區域穩定性評價，研究地質體在地質歷史中受力狀況和變形過程，做好山體穩定性評價，研究岩體結構特性，預測岩體變形破壞規律，進行岩體穩定性評價以及考慮建築物和岩體結構的相互作用。這些都是防止工程失誤和事故，保證洞室圍岩穩定所必需的工作。
（4） 區域穩定性問題：地震、震陷和液化以及活斷層對工程穩定性的影響，自1976年唐山地震後越來越引起土木工程界的注意。對於大型水電工程、地下工程以及建築群密布的城市地區，區域穩定性問題應該是需要首先論證的問題。