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　　岩体的结构

　　(一)岩体的构成

　　岩体是由岩石受结构面切割的岩块或土构成的，岩体的性质取决于岩石或土和结构面的性质。

　　1.岩石

　　(1)岩石的主要矿物。矿物是存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。其中构成岩石的矿物，称为造岩矿物。组成地壳的岩石，都是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石发生影响。例如，岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。

　　由于成分和结构的不同，每种矿物都有自己特有的物理性质，如颜色、光泽、硬度等。物理性质是鉴别矿物的主要依据，例如，依据颜色鉴定矿物的成分和结构，依据光泽鉴定风化程度，依据硬度鉴定矿物类别

　　在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为2-2.5度，小刀约为5～5.5度，玻璃约为5.5～6度，钢刀约为6～7度。

　　(2)岩石的成因类型及其特征。组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。

　　1)岩浆岩。岩浆岩(火成岩)是岩浆通过地壳运动，沿地壳薄弱地带上升冷却凝结后形成的岩石。岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小与形状，以及它们的相互组合关系不同，形成岩浆岩的不同结构。岩石中的矿物在空间的排列、配置和充填方式不同，形成岩浆岩的不同构造。根据形成条件，岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。侵入岩是侵入到周围岩层中形成的岩浆岩。根据形成深度，侵入岩叉分为深成岩(形成深度大于5km)和浅成岩(形成深度小于5km).深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一-以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩;浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与周围岩体的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩。一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均匀，比侵入岩强度低，遗水性强，抗风能力差，如流纹岩，粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。

　　2)沉积岩。沉积岩是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质，经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用面形成的层状岩石。沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构(有生物遗体组成的结构)。沉积岩的构造，是沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。常见的构造有层理构造、层面构造、结核(与

　　周围沉积岩不同的、规模不大的团块体)，生物成因构造(如生物礁体、叠层构造、虫迹、孔等)。根据沉积岩的组成成分，结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩(如砾岩、砂岩、粉砂岩)、黏土岩(如泥岩、页岩)、化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、泥灰岩等)。

　　3)变质岩。变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化，所形成的新的岩石。变质岩的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。变质岩的构造主要有板状构造(平行、较密集丽平坦的破裂面分裂岩石成板状体)、千枚状构造(岩石呈薄板状)，片状构造(含大量呈平行定向排列的片状矿物)、片麻状构造(粒状变晶矿物间夹鳞片状、柱状变晶矿物并呈大致平行的断续带状分布)、块状构造(矿物均匀分布，结构均一、无定向排列，如大理岩、石英岩等)。根据上述三大类岩石的特征描述，现将它们之间的主要区别归纳如表1.1.2。

　　2.土

　　土是岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在各种自然环境中形成的堆积物。

　　(1)土的组成。土是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和气(气相)所组成的三相体系，各种土的颗粒太小和矿物成分差别很大，土的三相间的数量比例也不尽相同，而且土粒与其孔隙水溶液及环境水之间又有复杂的物理化学作用。根据组成土的固体颗粒矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同·组成土的固体颗粒矿物可分为原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质四种。

　　(2)土的结构和构造。土的结构是指土颗粒本身的特点和颗粒间相互关联的综合特征，一般可分为两大基本类型：

　　1)单粒结构。也称散粒结构，是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。

　　2)集合体结构。也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土所特有。黏性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，沉积过程中粒间引力大干重力，并形成结合水膜连接，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来，而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。

　　土的构造，是指整个土层(土体)构成上的不均匀性特征的总合，反映土体力学性质和其他工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性，是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。这种构成上的不均匀性是由于土的矿物成分及结构变化所造成的。一般土体的构造在水平方向或竖直方向变化往往较大，受成因控制。土的构造特征和结构特征一样，也是在它生成过程中各有关因素作用下形成的。对于每种成因类型的土体，都具有其各自特有的构造。

　　(3)土的分类。

　　1)根据有机含量分类。根据土中有机质含量，分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。

　　2)根据颗粒级配和塑性指数分类。根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土，根据颗粒级配和颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾;砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不

　　超过全重50%，且粒径大于0-075mm的颗粒含量超过全重50%的土，黏性土是塑性指数

　　大于10的土。分为粉质黏土和黏土;粉土是粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%，且

　　塑性指数小于或等于10的土。

　　3)根据地质成因分类。土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等。

　　4)根据颗粒大小及含量分类。土可分为巨粒土、粗粒土、细粒土等。

　　3.结构面

　　结构面是切割岩体的各种地质界面的统称，是一些具有一定方向，延展较广较薄的二维地质界面，如层面、沉积间断面，节理，裂隙、裂缝、断层等，也包括厚度较薄的软弱夹层。结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素，一般从方位、间距、延续性、粗糙度、结构面侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数，块体大小等方面来描述结构面的特征。层面，节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产状。结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素表示，如图1.1.2所示。并且，层面的产状还代表所在岩层的产状，即表示所在岩层的空间位置。

　　(1)结构面走向，即结构面在空间延伸的方向，用结构面与水平面交线即走向线的方位角或方向角表示。走向线两端延伸方向均是走向，虽相差1800，但是表示的是同一走向。

　　(2)结构面的倾向，即结构面在空间的倾斜方向，用垂直走向顺倾斜面向下引出的一条射线对水平面投影的指向。

　　(3)结构面的倾角，即结构面在空间倾斜角度的大小，用结构面与水平面所夹的锐角表示。

　　另外，近似平面的坡面和壁面的空间位置，也可这样用其走向、倾向、倾角表示。节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型，表1.1.3是根据节理组数划分的结构面发育程度来予以分级的。

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