岩体力学3 [岩体的物理水理热学性质].pdf

第三章第三章岩石的物理水理与热学性质岩石的物理水理与热学性质第三章第三章岩石的物理 水理与热学性质岩石的物理 水理与热学性质 3 1岩石的物理性质岩石的物理性质 3 1岩石的物理性质岩石的物理性质 一 岩石的密度 二 岩石的空隙性 3 2岩石的水理性质岩石的水理性质 3 2岩石的水理性质岩石的水理性质 一 岩石的吸水性 二 岩石的软化性 三 岩石的抗冻性三 岩石的抗冻性 四 岩石的透水性 岩的热学性质岩的热学性质 3 3 3 3岩岩石石的热学性质的热学性质 3 1 3 1 岩石的物理性质岩石的物理性质 岩石和土一样 也是由固体 液体和 气体三相组成的 定义 物理性质是指岩石由于三相组成 定义 物理性质是指岩石由于三相组成 的相对比例关系不同所表现的物理状态 岩石的密度1 岩石的密度 2 岩石的空隙性2 岩石的空隙性 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 一一 岩石的密度岩石的密度 1 颗粒密度 s s ms Vs s ms Vs 2 块体密度 V m V 注意 1 s与 的区别 s 2 s与 的单位 g cm3kN m3 2 s与 的单位 g cmkN m 3 测试方法 s 比重瓶法 量积法 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 常见岩石的物理性质指标值常见岩石的物理性质指标值 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 二 岩石的空隙性二 岩石的空隙性 大开空隙 岩石的空隙 开空隙 大开空隙 小开空隙 总空隙率 岩石的空隙 裂隙 孔隙 闭空隙 V 总空隙率 n 总开空隙率 n 0 V 100 1 100 s dv V V n 岩 总开空隙率 no 大开空隙率 nb 100 0 0 V V n v 100 V n vb b 石 空 大开空隙率 nb 小开空隙率 na 100 V n b b va a nn V V n 0 100 空 隙 率 闭空隙率 nc V 0 100nn V V n vc c 率 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 1 d s s V V V e 空隙比 3 2 3 2 岩石的水理性质岩石的水理性质 定义 岩石在水溶液作用下表现出来的 性质 称为水理性质 主要有 1 吸水性 2 软化性2 软化性 3 抗冻性 透水性4 透水性 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 一一 岩石的吸水性岩石的吸水性 定 义 岩 石 在 一 定 的 试 验 条 件 下 吸 收 水 分的能力称为岩石的吸水性分的能力 称为岩石的吸水性 1 吸水率 Wa 岩石试件在大气压力和室温条 件自由吸入水的质量 与岩样质量 件下自由吸入水的质量 mw1 与岩样干质量 ms 之比 用百分数表示 100 1 w m W 100 s a m W 100 d d a w aVb b W W V V n 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 w 2 饱和吸水率2 饱和吸水率 岩石的饱和吸水率 Wp 是指岩石试件在高压 一 力为或空条件般压力为15MPa 或真空条件下吸入水的质量 mw2 与岩样干质量 ms 之比 用百分数表示 即 100 2 s w p m m W 100 d d 0 0 Wp W V V n p V 3 饱水系数 V w 饱水系数 岩石的吸水率 Wa 与饱和吸水率 Wp 之比 称为 饱水系数它反映了岩石中大小开空隙的相对 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 饱水系数 它反映了岩石中大 小开空隙的相对 比例关系 几种岩石的吸水性指标值几种岩石的吸水性指标值 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 二二 岩石的软化性岩石的软化性 岩石浸水饱和后强度降低的性质 称为软化性 软化系数 KR 为岩石试件的饱和抗压强度 cw 与干抗压强度 c 的比值 c cw K c R K 岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物大开空 岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物 大开空 隙较多 岩石的软化性较强 软化系数较小 K 0 75岩石的软化性弱工程地质性质较好 KR 0 75 岩石的软化性弱 工程地质性质较好 KR 0 75 岩石软化性较强 工程地质性质较差 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 常见岩石的物理性质指标值常见岩石的物理性质指标值 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 三三 岩石的抗冻性岩石的抗冻性 岩石抵抗冻融破坏的能力 称为抗冻性 抗冻系数 Rd 岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 c2 与冻融前干抗压强度 c1 之比 用百分数表示 100 2 c R 100 1 c d R 质量损失率 K 冻融试验前后干质量之差 m 1 mm 质量损失率 Km 冻融试验前后干质量之差 ms1 ms2 与试验前干质量 ms1 之比 以百分数表示 100 1 21 s ss m m mm K R 75 K 2 抗冻性高 Rd 75 Km 2 抗冻性高 吸水率Wa 5 软化系数KR 0 75 饱水系数小 于0 8的岩石抗冻性高 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 于0 8的岩石 抗冻性高 四四岩石的透水性岩石的透水性四四 岩石的透水性岩石的透水性 在一定的水力梯度或压力差作用下 岩石能被水 透过的性质称为透水性透过的性质 称为透水性 一般认为 水在岩石中的流动 如同水在土中流 动一样也服从于线性渗流规律达西定律即动一样 也服从于线性渗流规律 达西定律 即 KJU KJU 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 几种岩石的渗透系数值几种岩石的渗透系数值 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 3 3 3 3 岩石的热学性质岩石的热学性质 由于热交换的发生 导致岩石力学性质 的变化 产生独特的岩石力学问题 1 比热容 2 导热系数 3热膨胀系数 3 热膨胀系数 4 温度对岩石特性的影响 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 一 岩石的比热容一 岩石的比热容 在岩石内部及其与外界进行热交换时 岩石吸收热能的能 力 称为岩石的热容性 C为岩石的比热容 J kg K 其含义为使单位质量岩石的温度升高IK 开尔文 时所需要其含义为使单位质量岩石的温度升高IK 开尔文 时所需要 的热量 TTCmQ 设干重为x1g的岩石中含有x2g的水 则比热容为 12 TTCmQ 21 21 xx xCxC C wd Cd Cw为干燥岩石与水的比热容 差示扫描量热法 DSC法 21 差示扫描量热法 法 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 二 岩石的导热系数二 岩石的导热系数 岩石传导热量的能力 称为热传导性 常用导热 系数表示系数表示 dt dx dT kAQ k为导热系数 W m K 含义为当等于1时 单位时间内通过单位面积岩石的热量 dx dx dT 单位时间内通过单位面积岩石的热量 岩石的比热容 C 与导热系数 k 间存在如下关系 dx 为岩石的密度 为岩石的热扩散率 cm2 s Ck 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 三 岩石的热膨胀系数三 岩石的热膨胀系数 岩石在温度升高时体积膨胀 温度降低时体积收 缩的性质称为岩石的热膨胀性用线膨胀 收缩 缩的性质 称为岩石的热膨胀性 用线膨胀 收缩 系数或体膨胀 收缩 系数表示 当岩石试件的温度从T1升高至了T2时 由于膨胀 使试件伸长 l 伸长量 l用下式表示 12 TTll 为线膨胀系数 l K l为岩石试件的初始长度 第三章第三章岩石的物理 水理性质岩石的物理 水理性质 四 温度对岩石特性的影响四 温度对岩石特性的影响 温度对岩