岩体特征

　　对建设工程而言，岩石的好坏（如强度等）虽然重要，但岩石的完整性、岩块间的组合关系和地下水的作用等多种因素更重要，从而提出了岩体的概念。

　　岩体和岩石的概念不同，岩石是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。岩体是由一种岩石或多种岩石甚至可以是不同成因岩石的组合体。现成的岩体已经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等各种内外力地质作用的破坏和改造，是经常被节理、断层、层面及片理面等结构面所切割，具有一定结构的、受地下水影响的多裂隙综合体。

　　工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三类。在工程施工和使用过程中，工程岩体的稳定性直接影响部分工程甚至整个工程的安全与稳定，决定工程的成功与失败，应高度重视。

　　一、岩体结构分析

　　岩体是由结构面和结构体两部分组成的。结构面是指切割岩体的各种地质界面的统称，如层面、沉积间断面、节理、断层、软弱夹层等。由数组结构面切割而成的岩石块体称为结构体。结构面强度及其他性能对工程建设影响很大，结构面的工程性质取决于结构面的方位（产状）、延续性、粗糙度、侧壁强度、两壁间的张开度和充填物、相邻结构面的间距、节理组数、结构体块体的形状和大小，以及岩体内的渗流。岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。

　　（1）整体块状结构。结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，整体强度高，变形特征接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力一般也较强。因而，这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及洞室围岩。

　　（2）层状结构。岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多闭合或微张状、一般风化微弱、结合力较弱，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体总体变形模量和承载能力均较高。作为上程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显低于垂直层面方向的，当有软弱结构面存在时更甚。这类岩体作为边坡岩体时，结构面倾向坡外比倾向坡里的工程地质性质差得多。

　　（3）碎裂结构。岩体中节理、裂隙发育、常有泥质充填物质，结合力不强，其中层状岩体常有平行层面的软弱结构而发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大。其中镶嵌结构岩体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。

　　（4）散体结构。岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类，可按碎石土类考虑。

　　二、岩体力学特征

　　岩体的力学特征不仅取决于岩石的性质，更受结构面工程性质的影响。岩体的力学特征主要是岩体的变形、流变和强度特征。

　　（1）岩体的变形特征。就大多数岩体而言，一般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值。因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。由于岩体中发育有各种结构面，所以岩体的弹塑性变形较岩石更为显著。

　　（2）岩体的流变特征。试验和工程实践表明，岩石和岩体均具有流变性。特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，蠕变特征显著。有些工程建筑的失事，往往不是因为荷载过高，而是在应力较低的情况下岩体产生了蠕变。

　　（3）岩体的强度特征。一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是二者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如果岩体沿某、—结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。 [NextPage] 

　　三、地下水特征

　　地下水也往往给工程建设带来一定的困难和危害。根据埋藏条件，地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。根据含水层的空隙性质，地下水又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，雨季水量多，旱季水量少；潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，受气候条件影响，季节性变化明显，也受地形、地质、气象、水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的一致性；承压水是地表以下充满两个稳定隔水层之间具有一定压力的重力水，不受气候的影响，动态较稳定。

　　向斜构造盆地和单斜构造适宜形成承压水；裂隙水是指埋藏在基岩裂隙中的地下水，这种水运动复杂，水量变化较大，与裂隙发育及成因有密切关系。根据基岩裂隙成因，裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。风化裂隙水分布在风化裂隙中，相互连通，若上覆透水性很差的岩层，也可能形成一定的承压性，主要受大气降水的补给，有明显季节性循环交替，常以泉水的形式排泄于河流中：

　　成岩裂隙水是具有成岩裂隙的岩层出露地表时所赋存的成岩裂隙潜水，多呈层状，在一定范围内相互连通；构造裂隙水，在比较密集均匀且相互连通的张开性构造裂隙中，多为层状构造裂隙水，层状构造裂隙水可以是潜水，也可以是承压水。在不连续、不连通的张开性构造裂隙中，则为脉状构造裂隙水。脉状构造裂隙水各有自己独立的系统、补给源及排泄条件；岩溶水赋存和运移于可熔岩的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中。地下水对建设工程可能造成很大的影响，必须予以重视。

　　（1）地下水位下降引起软土地基沉降。一般在沿海软土层中进行基础施工时，需要人工降低地下水位。若降水措施不当，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降，重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物开裂，进而危及安全使用。

　　（2）动水压力产生流砂和潜蚀。流砂是在地下渗流动水压力作用下细小颗粒随着地下水渗漏穿过缝隙而流失，造成地层塌陷或崩溃的破坏现象。当地下渗流动水压力不足以导致流砂，但细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带走，在土层中形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这就是机械潜蚀。

　　（3）地下水的浮托作用。当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水浮托力。浮托力减少地基对基础底面的正压力，即减小对墓础滑动的抗滑力，严重影响基础的抗滑稳定性。

　　（4）承压水对基坑的作用。当深基坑下部有承压含水层时，承压水头可能会冲毁基坑底部的黏性土层，破坏地基。

　　（5）地下水对钢筋混凝土的腐蚀。混凝土和钢筋都会受到地下水的腐蚀，造成结构破坏。

　　四、地下洞室围岩稳定性

　　要高度重视地下洞室围岩的稳定性问题，防止围岩掉块、片帮乃至塌方等事件。围岩稳定受区域、山体稳定性和地形、岩性、地质构造、地下水及地应力等多方面的影响。例如，山体完整性差、洞顶及傍山侧山体厚度不足、洞口地段的边坡上陡下缓甚至有滑坡、崩塌等现象存在、岩层倾向山外，围岩是黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩、破碎松散及风化岩体、吸水易膨胀的岩体，围岩处于向斜褶曲核部、断层破碎带及断层交汇区，洞室轴线沿亢填胶结差的大断层或断层带布置，洞室走向与缓倾岩层走向平行，围岩处于地下水量大、有高压含水层的岩体内，围岩内压应力集中或出现拉应力，这些都对围岩的稳定性不利。

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　　五、边坡岩体稳定性

　　（一）影响边坡稳定因素

　　影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用；外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。

　　1.地貌条件

　　深沟峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。例如，我国西南山区，沿金沙江、岷江、雅砻江及其支流等河谷地区，边坡松动破裂、蠕动、崩塌、滑坡等现象十分普遍。一般来说，坡度越陡，坡高越大，对稳定越不利。例如，崩塌现象均发生在坡度大于60°的斜坡上。

　　2.地层岩性

　　地层岩性对边坡稳定性的影响很大，软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时，最易造成边坡失稳。底层岩性的不同，所形成的边坡变形破坏类别及能保持稳定的坡度也不同。

　　（1）侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳定程度是较高的。只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。

　　（2）喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，其原生的节理，尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。

　　（3）含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

　　（4）千枚岩、板岩及片岩，岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。当受节理切割遭风化后，常出现顺层（或片理）滑坡。

　　（5）具有垂直节理且疏松透水性强的黄土，浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象。

　　（6）崩塌堆积、坡积及残积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当有地下水在此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。

　　3.地质构造与岩体结构

　　地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破坏的形成和规模。

　　4.地下水

　　地下水是影响边坡稳定较为重要的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水的活动有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，原因在于降水渗入岩土体后，产生不良影响所致。地下水的作用是很复杂的，主要表现在以下几个方面：

　　（1）地下水会使岩石软化或溶蚀，导致上覆岩体塌陷，进而发生崩塌或滑坡。

　　（2）地下水产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。

　　（3）地下水增加了岩体重量，可使下滑力增大。

　　（4）在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。

　　（5）地下水产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。 [NextPage]

　　（二）不稳定边坡防治措施

　　为了确保工程的安全，针对不稳定的边坡，必须采取一些有效的防治措施。目前国内外常用的方法有：防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡、上部减重，修建支挡建筑，锚固等。

　　1.防渗和排水

　　防渗和排水足整治滑坡的一种重要手段，只要布置得当、合理，均能取得较好效果。为了防止大气降水向岩体中渗透，一般是在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流。大的滑坡体尚应在其上布置一些排水沟，同时要整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走。针对已渗入滑坡体的水，通常是采用地下排水廊道，利用它可截住渗透的水流或将滑坡休中的积水排出滑坡体以外。另外也有采用钻孔排水的方法，即利用若干个垂直钻孔，打穿滑坡体下部的不透水层，将滑坡体中的水流到其下伏的另一个透水性较强的岩层巾去。

　　2.削坡

　　削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。采用这种方法时，要注意滑动面的位置，否则不仅效果不显著，甚至更会促使岩体不稳。

　　3.支挡建筑

　　支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙（或墩），也是一种应用广泛而有效的方法。材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排水措施，效果更好。

　　4.锚固措施

　　锚固措施，有锚杆（或锚索）和混凝上锚固桩两种类型，其原理都是提高岩体抗滑（或抗倾倒）能力。预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法，适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。锚固桩（或称抗滑桩）适用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大门径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土。垂直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为1～3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1/4—1/3.

　　除上述几项较多采用的防治措施外，还可采用喷混凝土护面、注浆及改善滑动带土石的力学性质等措施。在进行边坡防治处理时，如数种措施同时采用，效果更为显著。