第5章 岩体的工程特性

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1、2021/10/7第5章岩体的工程特性§5.1几个基本概念§5.2岩石的基本物理和水理性质§5.3岩石的力学性质（略）§5.4结构面的特征§5.5岩体的工程特征§5.6岩体质量评价5.1几个基本的概念述岩石（Rock）是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然结合体。岩石是组成地壳的基本物质。通常也把岩石称之为岩块。岩体（Rockmass）是在漫长的自然历史过程中经受了各种地质作用,并在地营力的长期作用下形成的、内部保留了各种各样的地质构造形迹的，具有一定工程尺度的自然地质体。它由岩石和层面、节理、断层等各种性质的软弱面共同构成。通常也把岩体称之为多裂隙岩体。结构面（

2、StructuralPlane）指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。5.2岩石的物理和水理性质5.2.1岩石的基本物理性质岩石的基本性质包括了岩石的密度、比重、重度、干重度、天然重度、饱和重度、孔隙率、孔隙比等。岩石的密度是研究岩石风化、岩体稳定性、围岩压力和选取建筑材料等必需的参数；岩石密度又分为颗粒密度和块体密度。5.2岩石的物理和水理性质5.2.1岩石的水理性质岩石的水理性质是指岩石和水作用时所表现的性质，主要是岩石的吸水性、渗透性、溶解性、软化性、抗冻性等。1.岩石的吸水性岩石吸收水分的性能称为岩石的吸水性。常以吸水

3、率、饱和吸水率和饱水系数来表示。岩石的吸水率(wa)是指常压下岩石的吸水能力，以岩石所吸水分的质理与干燥岩石质量之比的百分数表示，即（5.2.1）式中wa—岩石的吸水率（％）；m0—岩石在常压下吸水后的质量（kg）；ms—干燥岩石的质量（kg）。5.2岩石的物理和水理性质岩石的饱和吸水率(wa)是指岩石在煮沸或真空条件下所吸水分的质量与干燥岩石质量之比的百分数表示，即（5.2.2）式中wsat—岩石的饱和吸水率（％）；m0—岩石在煮沸或真空条件下吸水后的质量（kg）；ms—干燥岩石的质量（kg）。岩石的吸水率与饱和吸水率的比值，称为岩石的饱水系数。一般认为饱水系数小于0.8的岩

4、石是抗冻的。2.岩石的透水性岩石的透水性是指在一定压力作用下,岩石允许水通过的能力。一般来说,岩石的孔隙、裂隙非常细小且贯通性差,透水性也很差。岩石的透水性用渗透系数（k）来表示。3.岩石的溶解性岩石的溶解性是指岩石溶解于水的性质，常用溶解度或溶解速度来表示。岩石的溶解性主要取决于岩石的化学成分。常见的可溶性岩石有石灰岩、白支岩、石膏、岩盐等。5.2岩石的物理和水理性质5.2岩石的物理和水理性质4.岩石的软化性岩石的软化性是指岩石在水的作用下，强度和稳定性降低的性质。岩石的软化性常用软化系数来表示。软化系数为岩石饱水状态的抗压强度与岩石干燥状态的抗压强度之比，用小数表示，即（5

5、.2.3）式中KR—岩石的软化系数；RW—岩石饱水状态的抗压强度，kPaRd—岩石干燥状态的抗压强度，kPa岩石软化性的强弱主要与岩石的矿物成分、结构、构造等特征有关。岩石中粘土矿物的含量越高、孔隙率越大、吸水率越高，则遇水后越容易被软化，岩石浸水后的强度和稳定性损失越大，其软化系数越小。5.2岩石的物理和水理性质岩石软化系数常用来间接评价岩石的抗风化性的抗冻性。一般地讲：<0.75软化性强、抗水、抗风化和抗冻性弱的岩石>0.75软化性弱、抗水、抗风化和抗冻性强的岩石KR5.岩石的抗冻性岩石抵抗冰冻作用的能力，称为岩石的抗冻性。抗冻性是评价高寒冰冻地区岩石工程地质性质的一个重要

6、指标。岩石的抗冻性，有不同的表示方法，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，认为是非抗冻的。岩石的抗冻性与岩石的饱水系数、软化系数和气候条件有关。一般是饱水系数、软化系数愈小，岩石的抗冻性愈强。温度变化剧烈，岩石反复冻融，会降低岩石的抗冻能力。5.2岩石的物理和水理性质5.4结构面的特征5.4.1岩体中的结构面分类1.成因类型(1)地质成因类型原生结构面构造结构面次生结构面(2)力学成因类型张性结构面剪性结构面(1)地质成因类型原生结构面即在成岩过程中形成的结构面。可分为：a.沉积结构面--如层理、

7、层面、假整合面和不整合面等b.火成结构面--如岩浆岩的流层、流纹、冷却收缩而形成的张裂隙、火成岩体与围岩的接触面等c.变质结构面--如片理、板理等构造结构面指在各种构造应力作用下所产生的结构面,如节理、断裂、劈理以及由层间错动引起的破碎带等。生结构面指在各种次生应力作用下形成的结构面，如风化裂隙、冰冻裂隙、卸荷裂隙等.5.4结构面的特征5.4结构面的特征岩体结构面的类型及其特征成因类型地质类型主要特征工程地质评价产状分布性质原生结构面沉积结构面1层理层面2软弱夹层3不整合面、假整合面4沉积间