巖體結構

巖體結構（structure of rock mass ^[3]  ）由結構面和結構體的形狀、規模、性質及其組合方式、連接特性所決定的巖體內在特徵。通常根據巖體的地質類別、完整性和結構面的類型、級別、組合、發育程度等，將巖體劃分為整體塊狀結構、層狀結構、碎裂結構、散體結構等。研究巖體的結構類型，對判定在工程荷載作用下巖體的穩定性有重要意義。 ^[1] 

巖體內巖塊的組合排列形式。巖體結構是由結構面和結構體2個基本單元組成。

巖體內存在的不同成因、不同特性的各種地質界面的統稱。如層面、節理、斷層、裂隙等。結構面不是幾何學上的面，而往往是具有一定張開度的裂縫，或被一定物質充填,具有一定厚度的層或帶。按成因,結構面可分為：沉積或成巖過程中產生的層面、夾層、冷凝節理等原生結構面；構造作用下形成的斷層、節理等構造結構面；變質作用下所產生的片理、片麻理等變質結構面；還有在外引力作用下形成的風化裂隙、卸荷裂隙等次生結構面。

巖體受結構面切割而成的塊體或巖塊。隨着結構面的分級，相應地結構體也可分級。視研究問題的不同，所選取的結構體等級是不一的。幾級結構體綜合疊加影響居多。由於不同級別、不同性質、不同產狀以及不同發育程度的結構面的組合，結構體幾何形態、單體大小可迥然不同。巖性的變化，也均關係着巖體的完整性、堅強性，從而決定着巖體的所屬介質類型。

按結構面和結構體組合形式，尤其是結構面性狀，可將巖體劃分如下結構類型：①整體塊狀結構，包括整體（斷續）結構、塊狀結構和菱塊狀結構；②層狀結構，包括層狀結構和薄層(板狀)結構；③碎裂結構，包括鑲嵌結構、層狀碎裂結構和碎裂結構；④散體結構，包括塊夾泥結構和泥夾塊結構；⑤ 塊狀結構等。 ^[2] 

結構對巖體力學性能的影響。巖體在力學作用和力學性質上有明顯的結構效應，結構類型不同，力學效應不一。若巖體內存在着軟弱結構面，則巖體結構力學效應主要受它控制，而且取決於它的充填度(即充填物在結構面內填充程度)、充填物成分與結構、充填物厚度以及結構面的起伏度（即結構面的起伏程度，常用起伏差即起伏最大值表示）。其中又以充填物厚度、充填度和起伏度最為重要。厚度大小與物質成分有關,一般顆粒越粗厚度越大;反之,顆粒越細,厚度越小。設充填物厚度為h,結構面起伏差為H,定義為充填度。起伏的結構面內充填物的充填度越大，結構面抗剪強度越低。當充填度大於200%左右時,結構面強度便穩定於一定的水平上；即與軟弱充填物質的強度相當，這種關係稱之為充填度的力學效應。

結構面起伏度用起伏差及起伏角表示。起伏差的力學效應常與充填度相聯繫。起伏角α 為迎着受力方向結構面的仰角，又稱為爬坡角。結構面具有爬坡角為α 的起伏時，其抗剪強度中的摩擦角φa將增加α ，即

φa=φj+α

φj為平直結構面的基本摩擦角。

多組四級結構面（如節理）發育的巖體結構類型的力學效應主要取決於結構面密度（單位尺寸上的結構面數）、結構面產狀（結構面出露的空間方位）及結構面組數 3個方面。巖體強度（變形參數也同樣）隨着巖體內含的結構面組數和結構體數增多而降低。結構面對巖體破壞影響有一定的範圍。當結構面傾角大於或小於α min時，結構面對巖體破壞便沒有影響。當結構面傾角介於和αmin之間時,巖體強度則隨着結構面傾角而變化，在α=30°±時，出現強度最低值。在多組結構面發育的巖體，結構面對巖體力學作用和力學性質的影響，是各組結構面力學效應的疊加。顯然，結構面組數越多，巖體力學性質越均勻化。

整體結構巖體的力學效應規律基本上與節理化巖體相近。以單軸抗壓強度為例，節理化巖體僅相當於巖塊抗壓強度的1/3至1/10,而整體結構巖體的單軸抗壓強度可相當於巖塊的1/2至1/3。