岩体结构面实质为空间有厚度但很薄(相对岩体几何尺寸)的结构体,作为力学对象处理时,简化为几何面,因此采用几何面的空间特性来描述结构面几何特性。它反映了结构面外貌的几何性质。主要由以下要素组成。
产状。结构面在空间的分布状态,由走向、倾向和倾角三要素来表示,如图1、图2所示。其中,走向是指结构面与水平面相交的交线方向;倾向是与走向垂直的方向,它是结构面上倾斜线最陡的方向;倾角是指水平面与结构面之间所夹的最大角度。由于走向可根据倾向来加以推算,故一般只用倾向、倾角来表示。
连续性。结构面的连续性又称为结构面的延展性或贯通性,反映了结构面的贯通程度,它是根据现场结构面沿着结构面走向和倾斜方向而测量的尺寸,研究结构面的连续性对岩体的变形特性、破坏机理及渗透程度等都有十分重要的意义。
张开度。结构面两壁面间的垂直距离。结构面两壁面一般不是紧密接触的,而是呈点接触或局部接触,接触点大部分位于起伏或锯齿状的凸起点。实际岩体中结构面的张开度是不一样的,其分类描述见表。
描述 | 结构面张开度/mm | 状态 |
很紧密 紧密 部分张开 | <0.1 0.1~0.25 0.25~0.5 | 闭合结构面 |
张开 中等宽的 宽的 | 0.5~2.5 2.5~10 >10 | 裂开结构面 |
很宽的 极宽的 似洞穴的 | 10~100 100~1000 >1000 | 张开结构面 |
形态。通常用结构面侧壁的粗糙度和起伏度来描述。粗糙度是指结构面表面的粗糙程度,平滑的结构面较粗糙的结构面有较低的摩擦角。起伏度表征了岩体沿着结构面滑移时爬坡或顺坡的能力,起伏度包括两个要素,幅度及长度,如图3所示,幅度是指相邻两波峰连线与其下波槽的最大距离a,长度是指两相邻波峰之距离l。当幅度越大,长度越小时,表明结构面表面起伏越剧烈。