岩石物理性质与岩体结构 ppt课件.pptVIP

热膨胀性 指温度变化时,引起岩石的形状和尺寸改变的性质。 膨胀系数：岩石的温度升高1℃所引起的线性伸长量（或 体积增长量）与其在温度为0℃时的长度（或 体积）之比值。 线膨胀系数： 或 L0——0℃时的岩石试件长度（m） Lt——t℃时的岩石试件长度（m） t——温度 体积膨胀系数： 或 V0——0℃时的岩石试件体积（m3） Vt——t℃时的岩石试件体积（m3） 岩石的体积膨胀系数大致为线膨胀系数的3倍 α值随岩石中矿物成分而变化: 粗粒花岗岩的α值在(0.6－6)×10－5(1/℃), 矿物成分单调的石英岩,α值在（1－2）×10－5(1/℃) 岩石结构致密,α值小，如灰岩小于花岗岩。 α作用：岩石风化速度，岩石开挖后，是否需要及时喷护； 在选择砼骨料中应特别注意α值， 因为温度不仅引起尺寸变化， 还会引起岩石内部应力的变化，即温度应力： E——岩石弹模（Mpa） 由虎克定律： 。 虎克定律 二、水对岩石的作用 水普遍存在于岩石之中，水通过 力学的、物理的及化学的作用形式 促使岩石性状发生变化， 同时岩石对水的作用又有一定程度的阻抗作用， 从而表现出不同的水理和水化性质： 渗透性、膨胀性、崩解性、溶解性、软化性等 这些性质就造成了水对岩石的各种作用，如： 渗漏、渗透压力、膨胀、崩解、溶解、软化等 这些作用对工程将产生各种不利影响。 1、岩石的渗透性 有利——水资源、石油、地热开发 渗透作用 产生渗透压力，破坏岩体和建筑物 不利 渗漏、涌水、污染、核素迁移 岩石的渗透性是指在水压力作用下， 岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。 岩块的渗透性 裂隙的渗透性 岩块的渗透性 岩块中的渗流是水通过岩块中的孔隙进行渗透的， 这种渗透可由达西公式表示： 其中, K为渗透系数, 为水力梯度 达西流 V J0 J K H1 H2 L 从岩石浸水开始直到岩石饱水，并在压力梯度达到J0 后才会发生流动。 考虑不同岩石的渗流时，岩石会表现为各向异性，即各方向的渗透系数各异。 这时的达西公式表示为： 渗透系数表明了岩石的透水能力和阻力，阻力大，则K小，即 K H1 H2 h 裂隙渗透性 岩体是由裂隙切割的岩块所组成的集合体。 岩块渗流主要是通过岩块中的孔隙渗透，且岩块的渗透性一般很小，远小于裂隙的渗透性。 因此，岩体渗流实质上是以裂隙渗流为主导。 对任一条裂隙，可将其简化为平行板之间的窄缝， 水在裂隙中的流动可用流体力学中的 单裂隙渗流公式（由 Navier－Stokes 导出） 在xy平面内稳定流方程导出： y x b 连续方程 粘性阻力张量： 对窄缝来说， 则有： y x b 在渗流方向上，压力梯度与流体运动反向的粘性摩擦阻力相等，则有： 因此， 积分，当 时 有 y x b 断面流量： 平均速度： 其中：I——水力梯度，b——裂隙开度（m）， μ——水的粘滞系数（Pa·s）， γ——水容重（KN/m3） 与达西公式 `对比 则裂隙的渗透系数可写成： 与达西公式形式相同， 即裂隙渗流仍服从达西定律。 y x b 渗透系数是介质对某种流体的渗透能力，裂隙开度 b 大，K 值越大。当b足够大时，渗透就偏离达西定律，用雷诺数为标准， d——裂隙间距（m） v——速度（m/s） γ——水的运动粘性系数（m2/s） 2、岩石的遇水膨胀性 岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。 某些含粘土矿物成分 （如蒙脱石、水云母、高岭石等） 的软质岩石，经水化作用后使粘土矿物膨胀， 对工程不利，岩土膨胀对建筑物产生较大压力， 破坏建筑物。 3、岩石的崩解性 指岩石与水相互作用时失去粘结性， 并变成完全丧失强度的松散物质的性能。 这是由于水化过程中削弱了岩石内部的结构 连接引起的，常见于可溶盐和粘土胶结的沉 积岩中。 4、岩石的溶解性 指岩石与水相互作用时某些矿物成分为水溶 解的性质。 如，石灰岩分布区的溶洞等。 水库位于这些地区易产生库区渗漏。 5、岩石的软化性 岩石的软化是指岩石与水相互作用时降低强度的性能。