岩石及岩体的工程地质性质ppt课件.ppt

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1、3.5岩石与岩体的工程地质性质岩石与岩体的区别岩石岩体：岩体是工程影响范围内的地质体，它包含有岩石块、层理、裂隙和断层等。3.5.1岩石的主要物理力学性质1、岩石的主要物理性质指标2、岩石的主要力学性质指标3、影响岩石工程性质的因素1、岩石的主要物理性质指标（1）比重：岩石固体(不包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。（2）重度(容重），指岩石单位体积的重量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物的比重，岩石的

2、孔隙性及其含水情况。岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也比较高。（3）岩石的孔隙性岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙)的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。（4）岩石的含水率岩石的含水率（w，%）是试件在105～110℃下烘干至恒量时所失去

3、的水的质量（m0-ms,g）与试件干质量（ms，g）的比值，以百分数表示。（5）岩石的吸水性岩石在一定的条件下吸收水分的能力称为岩石的吸水性。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和饱水系数。岩石吸水率（wa，%）是试件在大气压力和室温条件下吸入水的质量（m0-ms,g）与试件固体质量（ms，g）的比值，以百分数表示；岩石饱和吸水率（wsa，%）是试件在强制状态下的最大吸水量（mpms，g）与试件固体质量（ms，g）的比值，以百分数表示。岩石饱水系数kw是指岩石吸水率与饱水率的比值，以百分数表示。一般岩石的饱水系数kw介于0.5～0.8之间。饱水系数对于判别岩石的抗冻性具有重要

4、意义。（6）岩石的软化性岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质称为岩石的软化性。指标是软化系数：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石，认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。（7）岩石的抗冻性岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积膨胀，就产生巨大的压力，由于这种压力的作用，会促使岩石的强度降低和稳定性破坏，岩石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻性。一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。抗压强度降低率小于20%～25%的岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石

5、，认为是非抗冻性的。（8）岩石的膨胀性膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚，或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向约束膨胀率和岩石膨胀压力等。岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形（H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数表示。岩石膨胀压力

6、（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持原体积不变所需的压力。（9）岩石的耐崩解性岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉，因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主要适用于黏土类岩石和风化岩石。岩石的主要物理性质指标（1）岩石的变形性质岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。1）弹性变形岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原有的形状及体积的变形称为弹性变形。2）塑性变形岩石在超过

7、其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤去后不能完全恢复其原有的形状及体积的变形称为塑性变形。3）黏性变形岩石在外力作用下变形不能在瞬间完成，并且应变速率d/dt是应力的函数，即，应力随着应变速率d/dt的增大而增大，当外力撤去后不能恢复其原有形状及体积的变形称为黏性变形。2、岩石的主要力学性质指标单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）应力应变单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段，岩石中微裂隙在压力作用下逐渐