岩石力学讲义讲稿岩石的物理性质

第1章

岩石的物理性质

岩土体是地壳的物质组成。岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。岩石是由矿物的组成的，按成因岩石可划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。成因类型不一样，差别也很大，因此，工程性质极为多样。1）岩浆岩的性质岩浆岩具有较高的力学强度，可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各类岩石的工程性质差异很大。

1.1岩土体的特性：第1章

岩石的物理性质

沉积岩的性质碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著；

粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化和泥化；化学岩和生物化学岩抗水性弱，常具不同程度的可溶性。常常导致地基和边坡的失稳。

1.1岩土体的特性：第1章

岩石的物理性质

变质岩的性质变质岩的工程性质与原岩密切相关，往往与原岩的性质相似或相近。变质岩的片理构造(包括板状、千枚状、片状及片麻状构造)会使岩石具有各向异性特征，水工建筑中应注意研究其在垂直及平行于片理构造方向上工程性质的变化。岩体是地壳表层圈层，经建造和改造而形成的具一定组分和结构的地质体。岩体在一般情况下是非均质的、各向异性的不连续体。

1.1岩土体的特性：第1章

岩石的物理性质

岩石的密度岩石密度（rockdensity）是指单位体积内岩石的质量，单位为g/cm3。它是研究岩石风化、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：物理性质：1.2物理性质指标颗粒密度岩石的颗粒密度（ρs）是指岩石固体相部分的质量与其体积的比值。它不包括空隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。岩石的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。物理性质：1.2物理性质指标块体密度块体密度（或岩石密度）是指岩石单位体积内的质量，按岩石试件的含水状态，又有干密度（ρd）、饱和密度（ρsat）、和天然密度（ρ）之分，在未指明含水状态时一般是指岩石的天然密度。

ρd=（1-1）ρsat=（1-2）（1-3）物理性质：1.2物理性质指标岩石的空隙性岩石的空隙率分为总空隙率（n）、总开空隙率（n0）、大开空隙率（nb）、小开空隙率（na）和闭空隙率(nc)几种，各自的定义如下：n=100%=(1-)100%（1-4）n0=100%（1-5）nb=100%（1-6）na=100%=n0-nb（1-7）nc=100%=n-n0（1-8）物理性质：1.2物理性质指标岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有吸水性、软化性、抗冻性、渗透性、膨胀性及崩解性等。1)

岩石的吸水性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。常用吸水率，饱和吸水率与饱水系数等指标表示。(1）吸水率：岩石的吸水率（a）是指岩石试件在大气压力条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，岩石的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。岩石的水理性质：1.2物理性质指标饱和吸水率岩石的饱和吸水率（ρ）是指岩石在高压（一般压力为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，

岩石的水理性质：1.2物理性质指标

p=×100%（1-11）在高压（或真空）条件下，总开空隙率可表示为：n0=×100%==ρdP

（1-12）它反映了岩石总开空隙率的发育程度，因此亦可间接地用它来判定岩石的风化能力和抗冻性。

饱水系数岩石的吸水率（a）与饱和吸水率（p）之比，称为饱水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系。一般说来，饱水系数愈大，岩石中的大开空隙相对愈多，而小开空隙相对愈少。饱水系数大，说明常压下吸水后余留的空隙就愈少，岩石愈容易被冻胀破坏，因而其抗冻性差。

岩石的水理性质：1.2物理性质指标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，用软化系数（KR）表示。KR定义为岩石试件的饱和抗压强度（Rcw）与干压强度的比值，即：（1-13）KR愈小则岩石软化性愈强。研究表明：岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙性。当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。岩石的水理性质：1.2物理性质指标岩石螺的抗捡冻性岩石页抵抗送冻融暂破坏渡的能纽奉力，朴称为堡抗冻测性。亿常用冻融职系数和质量盘损失怨率来表守示。冻融耕系数捕（Rd）是指将岩石洽试件础经反党复冻泉融后今的干暖抗压拣强度粘（Rc赌2）与冻绢融前薄干抗慰压强蚊度（Rc念1）之比颗，用躁百分奋数表跌示，质量师损失关率（Km）是指拉冻融厦试验属前后绕干质蚀量之稍差（ms1-ms2）与试注验前婚干质根量（ms1）之比牺，以乘百分墙数表考示即岩石解的水科理性记质：1.隆2许物倾理性岩质指杏标岩石峡的膨挥胀性岩石疾的膨夜胀性卸是指常岩石歇浸水深后体归积增合大的唇性质寒。大多邮数结师晶岩盆和化教学岩凳是不遭具有就膨胀狭性的艳，这钢是因使为岩政石中奶的矿解物亲贼水性抚小和享结构绞联结欢力强奋的缘完故。嘱如果孕岩石郊中含押有绢争云母可、石禾墨和使绿泥卸石一饥类矿帜物，皇由于栏这些奋矿物盛结晶舞具有数片状杯结构携的特咳点，涨水可趁能渗错进片插状层卷之间汗，同娱样产辆生楔嫌劈效御应，抄有时关也会杨引起询岩石没体积太增大民。岩石鸦膨胀摩大小诸一般卧用膨扣胀力孕和膨俗胀率率两项槐指标栋表示柏，这龟些指翅标可慌通过码室内源试验码确定意。目乱前国稻内大罩多采茄用土电的固棋结仪娃和膨胀胀仪裤的方判法测鞭定岩裹石的硬膨胀酸性。岩石禾的水栏理性委质：1.基2坡物惑理性祖质指剪标岩石霸的崩固解性岩石懒的崩亲解性专是指绩岩石展与水腊相互跟作用骗时失达去粘乖结性喉并变罪成完棚全丧疑失强萄度的晕松散屑物质卫的性启能。法这种迈现象爸是由撤于水红化过展程中稍削弱川了岩豪石内皇部的捞结构锡联络胜引起口的。顿常见池于由寸可溶郑盐和气粘土惊质胶逐结的两沉积治岩地槐层中糠。岩石诊崩解须性一肥般用漠岩石蠢的耐幕崩解姐性指搏数表形示。幕这项贞指标眉可以抹在实叼验室内做袜干湿护循环药试验有确定嚼。岩石期的水弹理性纸质：1.拆2粪物穴理性摆质指单标岩体护工程忠分类干既是波工程纵岩体末稳定根性分症析的悦基础民，也绘是评长价岩怎体工届程地窗质条夸件的骡一个海重要枯途径墨。岩气体工脸程分腥类实翅际上越是通涂过岩樱体的师一些犯简单骂和容晴易实脉测的尚指标友，把庭工程瞒地质拆条件录和岩掌体的悲力学筛性质云联系辜起来村，并佳借鉴描已建右工程词设计被、施逢工和毫处理您等方村面成陈功与铺失败秋的经皆验教波训，部对岩润体进奶行归挖类的室一种次工作表方法六。其掠目的厘是通慎过分舅类，税概括姜地反鹊映各宰类工虫程岩弓体的趣质量宽好坏抗，预失测可桂能出流现的映岩体耍力学深问题东。为况工程丹设计扭、加支固、卸建筑碧物选惹型和毕施工域方法和选择哈等提哭供参暮数和坦依据颤。目前骆国内皮外已宴提出麻的岩歉体分钥类方羡案得与到大百家共巨识的蹲有数疑十种猫之多促，多挑以考篇虑地雀下洞筝室围影岩稳熊定性还为主准。有场定性主的，宿也有越定量基或半斜定量佣的，朱有单酱一因录素分罩类，扣也有仇考虑座多种海因素颤的综毕合分桥类。穷各种待方案片所考男虑的徐原则促和因犬素也背不尽栗相同乒，但删岩体厘的完萝整性测和成迫层条赚件、繁岩块骆强度辩、结肌构面喊发育让情况淹和地辩下水列等因损素都乌不同乘程度查地考锁虑到驳了。啄下面桑主要侄介绍消几种痒国内柴外在跟水工趴建设私工程粘中应志用较列广、穴影响嗓较大终的分猪类方到法。1.示3岩体球的工心程分贯类美国棋伊利丝式诺斯大大学话用岩省体质叠量指昌标RQ宿D来表麻示岩浇石的涉完整幼性。采用落直径坝为75槐mm的双挡层岩壮心管禽金刚勉石钻梢进，筐提取薄直径魔为54胞mm的岩承心，攻将长冠度小想于10滚cm的破长碎岩础心及为软弱率物质植剔除佳，然校后测膏量大诱于或环等于10短cm长柱萌状岩让心的议总长焰度(Lp)。用这稳一有螺效的柏岩心束长度锈与采坚集岩闸心段添的钻申孔总隶进尺(L)之比迟，取榨其百帅分数活就是RQ纸D。按照RQ议D值大昨小可赴把岩则石分汽成五惧个质僚量等服级按岩红体质坦量指蹲标分舒级：1.责3岩体姿的工偿程分显类由比耐尼卫孟斯基筝（Bi邮en丈aw梦sk出i，19薄73）提出孙，后断经多蔑次修厦改，漂于19衰89年发蛋表在《工程摘岩体增分类》一书示中。该分进类系腾统由猛岩块犯强度统、RQ疲D值、监节理晶间距创、节跳理条汁件及旨地下厉水5类指孝标组等成。帐分类屯时，膛根据逗各类粱指标糖的数完值，痕按表1-蛙7A的标垒准评这分，悦求和忧得总磁分RM被R值。然后村按表1-锈7B和表1-上8的规托定对何总分机作适挽当的诸修正喷。最天后用索修正赢后的莲总分梁对照绸表1-司7C求得堵所研个究岩泽体的歌类别搅及相未应的竖无支帽护地刚下洞宾的自拆稳时江间和抛岩体荷强度喜指标掏（c,照φ）值。岩体棋质量呈评分(R陈MR辜)—健—地质宪力学屿围岩吹分类：1.垒3岩体项的工镇程分现类1）岩沿石按堂坚硬缴程度跳分类懂：《岩土尖工程权勘察乌规范》（GB乞50题02则1－20贷01）规定饲岩石佩的坚虫硬程怠度可栗按表1-灯9分类剃。岩石做的工腿程分擦类1.鸣3岩体久的工谢程分芒类坚