岩体力学 教学课件 ppt 作者 刘佑荣 唐辉明 主编第2章 岩石的物理力学性质.pptx

岩石的物理力学性质

岩石的物理性质

岩石的热学性质

岩块的变形性质岩块的强度性质

§2.1

§2.2

§2.3§2.4

第二章

研究岩块力学性质的意义：

1.当岩体性质接近岩块性质时，可以通过研究岩块的性质来外推岩体的性质，解决有关的岩体力学问题；2.岩块是岩体的组成部分，当研究岩体的性质时，不能忽视岩块的性质；

3.评价石材的性能时，必须研究相关岩块的性质；

4.评价岩石的可钻性和可破碎性时，要研究岩块的性

质；

5.进行工程岩体分类时，岩块强度和变形模量被作为重要分类指标，此时也要研究岩块的物理力学性质。

§2.1岩石的物理性质

□岩石也是由固体、液体和气体三相组成的。

□定义：物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例

o

气

mw

水

↓

ms

关系不同所表现的物理状态。岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。

□岩石的密度

□岩石的空隙性

吸水性软化性抗冻性透水性

固VS

V0

VW

VV

o

气

V0

VV

mw

水

VW

↓

↓

ms

固

VS

一、岩石密度

1、颗粒密度ρs（比重Gs）

ρs=ms/Vs

岩石的比重(Gs)

岩石固体部分的重量和4°C时与同体积纯水重量的比值。无单位

ρs的单位

（g/cm3）

ρs测试方法—比重瓶法；

2、块体密度(岩石密度)－－岩块单位体积内的质量。与

矿物组成、岩石的孔隙性及含水状态有关。

容重是工程岩体稳定性分析计算及岩体压力计算的基本参数

测试方法：量积法（规则试样）

水中法或蜡封法（不规则试样）

干密度

按试

件含

水状

态分

105～110°C,烘24h

岩石容重

天然密度

饱和密度

单位：

干容重

单位：

常见岩石的物理性质指标值(部分)

总空隙率(n)

总开空隙率(no)大开空隙率(nb)小开空隙率(na)闭空隙率(nc)

□岩石的空隙

□(裂隙、孔隙)

大开空隙

小开空隙

闭空隙

开空隙

隙比

工程意义：

是岩石物理性质的一个重要指标。

对岩块和岩体的水理、热学性质及力学性质影响很大。

空隙率愈大→岩石中的孔隙和裂隙愈多→岩石的力学性质越差(岩石的强度愈小、塑性变形越大），渗透性愈大，抗风化能力愈差等。

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)

是指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，即

三、吸水性

□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

□3.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、小开空隙的相对比例关系。

•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。

•软化系数KR＞0.75时，岩石的软化性弱，同时也说明岩石的抗冻性和抗风化能力强。而KR＜0.75的岩石则是软化性较强和工程地质性质较差的岩石

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，即

四、软化性

•工程意义：

岩石的软化系数愈小，

说明岩石吸水饱和后其抗压强度降低的越多,岩石软化性愈强。如粘土岩和泥质胶结的岩石，其KR一般为0.4~

0.6。对水下建筑影响大。

另外，软化系数是评价岩石力学性质的一个重要物理性质指标。

五、抗冻性

•岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。

•抗冻系数(Rd)是指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，即

•质量损失率(Km)是指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，即

•Rd＞75％，Km＜2％时，为抗冻性高的岩石；

六、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。常用渗透系数来表征。

•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：

•渗透系数大小主要取决于岩石空隙的数量、大小、方向及其连通性等，水只能通过连同的空隙渗透。因此，裂隙岩体的渗透系数（透水性）远大于岩块的渗透系数，

渗透流速

§2.2岩