岩石的基本物理力学质.ppt

2004-4-14 岩体力学之 岩石的基本物理力学性质 基本内容 1.1 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的相对比例关系不同所表现的物理状态。 1、岩石的密度 2、岩石的空隙性 一、岩石的密度 1、颗粒密度(ρs) ρs= ms/Vs 2、块体密度(ρ) ρ=m/V 注意： （1）ρs与ρ的区别 (ρsρ) （2）ρs与ρ的单位 （g/cm3 kN/m3） （3）测试方法（ρs---比重瓶法；ρ--量积法） 3、饱和密度（ρ ）和饱和重度(γw) 二、比重(Δ) 三、岩石的空隙性 常见岩石的物理性质指标值 1.2 岩石的水理性质 一、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。 1.吸水率(Wa)：岩石试件在大气压力和室温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 几种岩石的吸水性指标值 二、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(σcw)与干抗压强度(σc)的比值 三、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(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示 四、岩石的透水性 地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中，而且大多数岩石的孔隙裂隙是连通的，因而在一定的压力作用下，地下水可以在岩石中渗透。岩石的这种能透水的性能称为岩石的透水性。岩石的透水性大小不仅与岩石的孔隙度大小有关，而且还与孔隙大小及其贯通程度有关。 衡量岩石透水性的指标为渗透系数(K)。一般来说，完整密实的岩石的渗透系数往往很小。岩石的渗透系数一般是在钻孔中进行抽水或压水试验而测定的。 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 几种岩石的渗透系数值 五、岩石的耐崩解性 岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并变为完全丧失强度的松散物质的性质。 岩石的崩解性一般用耐崩解指数 Id2 的表示。其指标可在实验室用干湿循环试验确定。 五、岩石的耐崩解性 岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并变为完全丧失强度的松散物质的性质。 岩石的崩解性一般用耐崩解指数 Id2 的表示。其指标可在实验室用干湿循环试验确定。 六、岩石的膨胀性 七、岩石的碎胀性 2 岩石的强度特性 应力、应变 应力状态、莫尔应力圆 2 岩石的强度特性 工程师对材料提出两个问题 1 最大承载力——许用应力[ ] ？ 2 最大允许变形－－许用应变[ ]？ 本节讨论[ ]问题 强度：材料受力时抵抗破坏的能力。Strength of rock 2 岩石的强度特性 2 岩石的强度特性 2.1　岩石的单轴抗压强度 2.1　岩石的单轴抗压强度 2.1　岩石的单轴抗压强度 2.1　岩石的单轴抗压强度 2.1　岩石的单轴抗压强度 2.1　岩石的单轴抗压强度 破坏方式或形态分析： 破坏形态有两类： （1）圆锥形破坏 原因：压板两端存在摩擦力，箍作用（又称端部效应），　　在工程中也会出现。 （2）柱状劈裂破坏 张拉破坏（岩石的抗拉强度远小于抗压强度） 是岩石单向压缩破坏的真实反映（消除了端部效应） 消除试件端部约束的方法 润滑试件端部（如垫云母片；涂黄油在端部） 加长试件 5、影响单轴抗压强度的主要因素 （1）岩石自身的性质（ 矿物组成 、 粒间连接、 岩性、结构特征 、颗粒大小及形状、风化程度 、微结构面） （2）承压板端部的摩擦力及其刚度（加垫块的依据） （3）试件的形状和尺寸 形状：圆形试件不易产生应力集中，好加工。强度:圆形六多边形四边形三边形试件 　　尺寸：大于矿物颗粒的10倍； φ50的依据。高径比：研究表明；h/d≥(2－3)较合理。尺寸效应：尺寸越大，岩块强度越低。试件的高径比h/D增大，岩块强度降低 。 　　加工精度： （3）加载速度 加载速度越大，表现强度越高(如图) 我国规定加载速度为0.5－1.0MPa/s （4）环境 含水量：含水量越大强度越低；岩石越软越明显，对泥岩、粘土等软弱岩体，干燥强度是饱和强度的2－3倍。(如表) 温度度：180℃以下部明显：大于180℃，湿度越高强度越低。 （5）层理结构?强度各向异性 2.2 岩石的抗拉强度 1. 定义：岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏时的单位面积上所