岩体的基本特征及其工程性能

本文来源于公众号：悠游2019

作者：成永刚，博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事，中国土木工程学会非饱和土与特殊土专业委员会常务委员和交通岩土工程专业委员会委员，国际工程地质协会会员，中国国家公路建设项目评标专家，四川省交通运输专业人才教育专家。

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岩体由岩块和结构面组成，岩体分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类，不同的岩体，组成岩块的物质成分和切割岩体的结构面具有很大的差异，而这种差异与岩体建造初期的原生物质成分与结构， 以及后期改造时形成的次生物质成分与结构密切相关。

一、岩浆岩

岩浆岩是高温岩浆从地壳深部上升至地壳浅部或在地表后冷凝结晶而成，最大的特点是岩体强度普遍较高，岩体结构面产状复杂。由于岩浆岩多为热液冷凝形成，故又名火成岩。依据形成环境可分为侵入岩和喷出岩两大类。

 

1、侵入岩由于冷凝速度较慢而结晶相对较好，岩体多呈块状结构，且结构面相对不发育。因此，从组成成分和结构来看，这类岩体的工程性质相对较好，坡体稳定性相对较好。

侵入岩依据形成环境可分为深成岩和浅成岩。其中，深成岩由岩浆在深部冷凝形成矿物结，岩体的结晶程度较高，颗粒相对较为粗大，如花岗岩、闪长岩和辉长岩等；浅部冷凝形成的岩体矿物结晶程度较低，多见斑状和细晶结构，如花岗斑岩、微晶闪长岩、辉绿岩等。从岩体的组成成分和结构来看，深成岩相较于浅成岩强度较低，抗风化能力较弱。

2、喷出岩由于冷凝速度较快而结晶程度相对较差，多为隐晶质结构或玻璃质结构，如流纹岩、安山岩和玄武岩等。岩体多会出现似层状结构，且多有夹层。因此，从成分和结构看，侵入岩的岩体强度较高，抗风化能力较强，但由于结构面相对发育，故坡体的稳定性相对较差。

二、沉积岩

沉积岩是地壳浅层的物质经搬运作用、沉积作用和成岩作用形成，沉积岩具有明显的层状结构且软弱夹层发育，因此，沉积岩的工程性质相对较差，坡体稳定性相对较差。沉积岩多在水动力环境中沉积形成，故又名水成岩。依据物质来源、搬运动力和沉积环境，可分为碎屑沉积岩和化学沉积岩两大类。

 

1、碎屑沉积岩

碎屑沉积岩多在陆地、湖泊和浅海环境沉积形成。其中冰水成因岩体层理往往紊乱而颗粒大小无序，风积成因的岩体层理多具交斜特征，水环境沉积的岩体层理规则性相对较好，但因为浅水沉积环境，故往往有斜交层理或波痕特征。

碎屑沉积岩最为常见的沉积岩为泥（页）岩、砂（砾）岩。其中泥（页）岩的主要成为粘土和粉土，易风化、强亲水性、强度低。砂（砾）岩的主要成分为砂粒、砾石和硅质、铁质、钙质和泥质等胶结物，岩体力学强度呈现逐渐降低的趋势。

2、化学沉积岩

化学沉积岩多为深海相沉积，沉积环境较好而层理面相对稳定。主要有质坚硬 的硅质岩，质地均匀性较好而强度较高的碳酸岩，以及强度低而水敏性强的岩盐三大类。其中，硅质岩与白云岩、灰岩往往层厚较大、强度较高而工程性质较好。岩盐水敏性很高而工程性质较差。

三、变质岩

变质岩是地壳内部的物质在高温、高压等的接触变质、动力变质和区域变质作用下，导致原岩的组成成分和结构发生变化而形成的一种岩体。

 

变质岩由母岩为岩浆岩变质而成的岩体称为正变质岩，由沉积岩变质而成的岩体称为副变质岩。正变质岩往往由于矿物迁移、定向排列等作用往往造成岩体的工程性质较母岩相对劣化，如由花岗岩变质而来的花岗岩麻岩就是其中的代表；副变质岩由于变质往往使岩体强度出现不同程度的提高，使岩体工程性质有一定的优化，如由页岩变质而来的片岩就是其中的代表。

变质岩随着变质程度的加深，岩块强度、抗风化能力不断升高而水敏性不断降低。如片岩块的力学性能往往较板岩和千枚岩块好，而片麻岩块的力学性能又往往较片岩块好，大理岩块的力学性能往往较结晶灰岩高等。

变质岩的工程性质需从岩体性质和岩体结构两方面综合考虑。因为在不同的变质作用下，岩体多会形成片理、片麻理等构造，将会对岩体的力学性质造成不同的程度的影响。因此，从岩体的成分与结构上来看，变质岩的工程性质较为复杂。

综上，岩体的初期建造和后期改造，决定了岩体的组成成分和结构，直接影响了岩体的力学性能，及其所构成坡体的稳定程度。