岩石物性测定

岩石物性测定
引言：
岩石是地壳中的主要构成部分，其物性参数的测定对于地质勘探、
工程建设、矿产资源开发等具有重要的意义。

岩石物性参数包括密度、孔隙度、饱和度、渗透率、抗压强度、抗拉强度、弹性模量等。

本文
将介绍常见的岩石物性测定方法及其原理和应用。

一、密度测定：
密度是岩石物性中的一个重要参数，通常分为体积密度和真实密度
两种。

体积密度可以通过测量岩石的质量和体积来确定，真实密度则
是指岩石矿物各个组成部分的密度。

常用的密度测定方法有测重法、
气浮法、全自动水浸法等。

测重法需要用到天平、测量容器等设备。

首先，我们将岩石样品放
入干燥容器中，并称量其质量。

然后，将容器降入装满水的水槽中，
记录水面的变化。

根据浸入前后的体积差和质量差，可以计算出岩石
样品的体积密度。

气浮法是通过比较岩石样品在气体和液体中的浮力来测定岩石的密度。

首先，将干燥的岩石样品置于量筒中，注入一定量的液体和气体，测量液位和压强的变化。

通过计算浸没物体的浮力和物体的体积，可
以得到岩石样品的密度。

全自动水浸法是一种相对较新的测定方法。

它通过测量岩石样品在
液体中的浸入力和浸没力的差异，计算岩石的体积密度。

这种方法具
有自动化程度高、操作简单等特点，广泛应用于实际生产和科学研究中。

二、孔隙度测定：
孔隙度是岩石中孔隙（包括微孔隙和裂隙）所占的比例。

它是表征
岩石透水性和储集性等重要指标。

常用的孔隙度测定方法有曲线法、
质量法和气体法。

曲线法是通过岩石样品的吸入曲线或排出曲线来测定孔隙度。

这种
方法可以通过测量曲线的上升段或下降段，来计算样品的孔隙度。

曲
线法简单易行，非常适用于现场测试。

质量法是利用岩石样品在称重前后的质量差异来测定孔隙度。

首先，将干燥的岩石样品放入烘箱中加热，使其中的水分全部挥发。

然后，
将样品放入测量容器中，称量质量，并记录浸泡前后的质量变化。

根
据质量差异和岩石的体积，可以计算出孔隙度。

气体法是基于气体在岩石孔隙中扩散的原理来测定孔隙度。

在实验中，我们将岩石样品置于密封的测量装置中，然后注入气体，并测量
气体的扩散速率。

根据气体扩散速率和岩石孔隙的特性，可以计算出
孔隙度。

三、渗透率测定：
渗透率是岩石中液体（通常是水）在单位面积上通过的流体量。

它
是评估岩石透水性和渗漏性能的重要指标。

常用的渗透率测定方法有
恒压法、渗流法等。

恒压法是通过施加一定的压力差，测量岩石中液体流经的时间和流
动的体积，来计算渗透率。

该方法对于岩石透水性较差的情况下，非
常有效。

但在实际应用中，渗透率的测定往往需要多次测试，并进行
统计分析，以确保数据的可靠性。

渗流法是通过在岩石样品上施加一定的流量，测量流经的压力和流
动的时间，来计算渗透率。

与恒压法相比，渗流法更适用于渗透率较
高的岩石样品。

该方法需要一定的实验装备和技术，但具有测量精度高、适用范围广等优点。

四、抗压强度测定：
抗压强度是岩石在受到压力作用下的抵抗力，是评估岩石抗压性能
的重要参数。

常用的抗压强度测定方法有岩石试样的无侧限抗压试验
和有侧限抗压试验。

无侧限抗压试验是将岩石试样置于试验机上，并向其施加等速加载，直至岩石试样破裂。

然后，通过测量加载过程中的载荷和位移变化，
来计算抗压强度和应力应变关系。

该方法适用于各种类型的岩石试样，具有操作简单、可重复性好的特点。

有侧限抗压试验是在无侧限抗压试验的基础上，增加侧限载荷。

侧
限载荷可以通过水平板、侧方绳索等装置加在岩石试样上，使其受到
更真实的应力状态。

有侧限抗压试验能够更好地模拟实际工程中的应
力状态，具有更高的可靠性和适用性。

五、抗拉强度测定：
抗拉强度是岩石在受到拉伸作用下的抵抗力，是评估岩石抗拉性能
的重要指标。

常用的抗拉强度测定方法有直接拉拔试验和间接拉拔试验。

直接拉拔试验是将两端固定的岩石试样沿着轴线方向进行拉伸，直
到岩石试样破裂。

通过测量加载过程中的载荷和位移变化，计算出抗
拉强度。

该方法适用于各种类型的岩石试样，具有操作简单、数据可
靠的优点。

间接拉拔试验是通过在岩石试样上施加横向加载，使其受到间接的
拉伸力。

试验过程中测量加载过程中的载荷和位移变化，计算出抗拉
强度。

这种方法适用于一些不适合直接拉拔的岩石样品，且具有更好
的适应性和可靠性。

六、弹性模量测定：
弹性模量是岩石在外力作用下产生弹性变形的能力，是评估岩石的
刚性和变形性能的重要参数。

常用的弹性模量测定方法有应变法、超
声波法等。

应变法是通过对岩石试样施加单调加载（或周期性加载），测量应
力和应变的关系，计算弹性模量。

该方法适用于各种类型的岩石试样，具有操作简单、数据可靠的优点。

超声波法是利用超声波在岩石中传播的速度和弹性模量之间的关系
来测定弹性模量。

在实验中，我们使用超声波仪器对岩石样品进行扫描，并记录传播时间和距离。

通过计算声速和岩石密度，可以计算出
弹性模量。

这种方法非常适用于某些特殊类型的岩石样品，具有高精度和非破坏性的优点。

总结：
岩石物性测定是地质科学和工程技术中的重要内容之一。

不同的物性参数测定方法可以配合使用，以获得更准确、可靠的结果。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法，并结合地质背景和实验条件，进行综合分析和解释。

岩石物性测定对于了解地壳结构、评估岩石工程性能、探测矿产资源等具有重要的意义，为各领域的科学研究和实际应用提供了有力的支撑。