第二章 矿物与岩石.ppt

第二章 矿物与岩石 李大碚制作 一、基本概念： 1、矿物：自然界具有一定化学成分和物理性质的单质体及化合物。（不是地球上地质作用所特有的产物，而是自然界（包括宇宙）物质存在的普遍形式） 矿物是构成岩石的基本单元。目前自然界已被发现的矿物约3300多种，而主要的常见矿物约有200多种，其中常见的造岩矿物（构成岩石的矿物）也只有30多种，如石英、长石、方解石等等。 2、岩石：岩石是地壳发展过程中，由一种或多种矿物组成、在成分和结构上具有一定规律的集合体。 岩石是构成地壳的最基本单位。按其成因，分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类；按矿物组成分单矿盐、复矿盐。 一、矿物的基本知识： 1、晶体和非晶体区别：在固态矿物中，绝大部分都属结晶体。 晶体为具有格子构造的固体,晶体在形成和发育过程中，如果条件适宜，能生成具有规则的几何多面体外形-晶格，但大多数矿物晶体在发育时受到空间条件的限制，往往不具有多面体外形，或者只具有几个不完整的面，这种晶体称为晶粒或晶块。极细微的晶体，称为隐晶，组成质点不是有规则排列，没有规则的几何多面体外形也称玻璃质体. 一、矿物的类型： 2、原生矿物、次生矿物、变质矿物的本质区别： ①原生矿物也称内生矿物。在成岩或成矿的时期内，从岩浆熔融体中经冷凝结晶过程中所形成的石英、长石、云毋、角闪石、辉石和橄榄石等；或热液成矿过程中所形成的方铅矿、方解石等．均是原矿物〕 ②次生矿物也叫外生矿物。是指原生矿物遭受化学风化而形成的新矿物，如正长石经水解作用后形成高岭石，高岭石再经水解后形成铝土矿；次生矿物在化学成分上与原生矿物之间有一定的承袭关系。 ③变质矿物是指在变质作用过程中所形成的矿物，如区域变质的结晶片岩中的蓝晶石和十字石；碳酸岩围岩接触带中的硅灰石、石榴子石等。 二、岩石的工程地质性质 一、岩石的物理性质： 1、岩石的相对密度：岩石固体部分的质量（不包括孔隙）与其同体积4 C.‘水的质量的比。一般介于2. 5-3. 3 。 2、岩石的密度：包括孔隙在内的单位体积岩石的质量，大小取决于组成岩石的矿物密度、孔隙性及其含水情况；它是评价岩石密实程度和坚固性的指标。一般介于2.3-3.1之间。 3、岩石的孔隙性：指岩石孔隙和裂隙发育的程度，对岩石的强度和透水性有着重要的影响。一般用孔隙度或孔隙比来表示。 ⑴.岩石的孔隙度(n =V/V总) ：指岩石中孔隙、裂隙的体积V与岩石总体积V的百分比。 ⑵.岩石的孔隙比（e=V/U）：指岩石中孔隙、裂隙的体积V与该岩石内固体矿物颗粒的体积U的比值，一般用小数表示。 随着岩石孔隙度的增大，透水性增大，岩石的强度降低，削弱了岩石的整体性；同时，又由于孔隙的存在．加大了岩石内部与水、气接触面积，加快了风化速度，使孔隙又不断增大。 岩石的力学性质 岩石开始破坏时所能承受的荷载为极限荷载，用平均应力表示时则称为岩石的极限强度。又常简称为强度。 1、抗压强度（R）：岩石单向受压时，所能承受的最大压力，单位为Pa。 公式为：R=P/A 抗压强度通常是在室内用压力机对岩样（试件）进行加压试验。 2、抗拉强度( )： =P/A 岩石的抗拉强度= (3％ ～ 5％)R 岩石的抗弯强度=(7％～15％）R 3、抗剪切强度： ⑴抗切强度：岩样在无垂直压力只加水平推力条件下的抗剪切力的强度。实质上是直接测试岩石粘聚力（c）值的方法。 ⑵抗剪强度：两块岩样在垂直接合面上在一定压应力(6)的作用下，岩样接触面之间所能承受的最大剪切力，又称为摩擦强度。 ⑶抗剪断强度：在一定压应力(6)的作用下岩样被剪断时,剪破面上所能承受的最大剪应力。 岩石的抗剪强度=(6％--8％）R 1、岩石按强度分类： 据岩石饱和单轴（向）极限抗压强度（Rb）将岩石划分为三类 硬质岩石 Rb 30MPa 软质岩石 Rb :5--30MPa 极软岩石 Rb 5MPa 三、岩石的水理性质： 1、岩石的吸水性： ⑴吸水率：W1=（mw1 / ms ）100%(常压) ⑵饱水率W2=（mw2 / ms ）100%(真空或高压) ⑶饱水系数(Kw) =W1/W2 2、岩石的抗冻性： ⑴ 强度损失率Rl=（R2- R1）/ R2 ⑵ 质量损失率Kd=（m一m1） /m 一般认为：Rl25％,Kd2％，W1＜0.5％．＞0．75的岩石是抗冻的岩石。 3、岩石的软化性： 软化系数= Rw /Rc ＞0．75时，属弱软化或不易软化的岩石为抗水、抗风化和抗冻性强的岩石，如未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，均属此类； 当＜0．75时，一般认为属于易软化的岩石，其工程性质较差，如沉积岩类的大部分均属此类。 4.岩石的透水性：用渗透系数衡量。 四、影响岩石工程