第二章岩石基本物理力学性质

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岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善的力学性质。

岩石密度：天然密度、饱和密度、质量指标密度、重力密度岩石颗粒密度孔隙性孔隙比、孔隙率含水率、吸水率水理指标渗透系数抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率抗冻性抗冻性系数单轴抗压强度单轴抗拉强度抗剪强度三向压缩强度岩石的基本物理力学性质◆岩石的变形特性◆岩石的强度理论试验方法参照标准：《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-99）。

第二章岩石的基本物理力学性质第一节岩石的基本物理性质第二节岩石的强度特性第三节岩石的变形特性第四节岩石的强度理论回顾----岩石的基本构成岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，一般而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。

岩石是构成岩体的基本组成单元。

相对于岩体而言，岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。

岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。

回顾----岩石的基本构成一、岩石的物质成分●岩石是自然界中各种矿物的集合体。

●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。

●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。

●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。

回顾----岩石的基本构成二、岩石的结构是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。

其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

回顾----岩石的基本构成●岩石结构连结结晶连结和胶结连结。

结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。

这种连结结晶颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，但随结构的不同而有一定的差异。

岩石力学课件

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3.三轴压缩试验的破坏类型
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具体破坏形式的多样化
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4.岩石三向压缩强度的影响因素
（1）侧压力的影响
围压越大，轴向压力越大
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（2）加载途径对岩石三向压缩强度影响
A、B、C三条虚线是三个不同的加载途径，加载途径对岩石的最终三轴压缩强度影响不大（？）。
我国规定加载速度为0.5－1.0MPa/s
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二岩石的三轴抗压强度
1.定义
指在三向压缩荷载作用下岩石所能承受的最大压应力。
1f2,3
2. 三向压缩试验简介
（1）真三轴 123（2）源自规三轴 1232020/4/8
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4. 单轴抗压强度的主要影响因素
岩石自身的因素：矿物成分、结晶程度、颗粒大小及胶结情况、风化程度、含水情况和周围环境（温度、湿度）层理和裂隙的特性和方向等；
❖ 含水量：含水量越大强度越低，岩石越软越明显；
温度：180℃以下不明显；大于180℃，温度越高强度越小。
D——直径
Rcw/Rc
Rcw——饱和单轴抗压强度； Rc——干燥单轴抗压强度；
η （η≤1）越小，表示岩石受水的影响越大(见表2-2）。
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(五) 耐崩解性

岩体力学考试重点(经典)分析

第二章岩石的基本物理力学性质1、全应力—应变曲线（岩石试件在（刚性试验机）单轴压缩载荷作用下产生变形的全过程）（1）OA 阶段，通常被称为孔隙裂隙压密阶段。

其特征是应力—应变曲线呈上凹型，在此阶段岩石试件中原有的张开型结构面和微裂隙逐渐闭合，横向膨胀较小，试件体积随载荷的增大而减小。

本阶段对节理裂隙丰富的岩石表现较为明显，对坚硬少裂隙的岩石不明显。

（2）AC 阶段，通常称此阶段为弹性变形阶段。

其中AB 阶段为线弹性变形阶段；BC 为非线性变形阶段。

BC 阶段中出现了微裂隙的破裂，因此也称为破裂稳定发展阶段。

（3）CD 阶段，非稳定破裂发展阶段或称累积性破坏阶段。

C 点是岩石从弹性变为塑性的转折点，称为屈服点，其相应的应力称为屈服应力（屈服极限），数值约为峰值应力的三分之二左右。

进入此阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，它们不断聚合形成了宏观裂隙，直至岩石试件完全破坏。

此时，试件由体积压缩转为扩容，轴向应变和体积应变速率迅速增大。

当达到D 点时，岩石已经破坏，此时的强度称为峰值强度。

（4）DE 阶段称为破坏后阶段。

当载荷达到D 点后，岩石试件内部结构已遭到破坏，但试件基本保持整体形状。

进入本阶段后，宏观裂隙快速发展，并且相互交叉联合形成宏观断裂面，岩块的变形主要表现为沿宏观断裂面的块体滑移，试件的承载能力迅速下降，但不会到零，岩石仍具有一定的承载能力。

应该指出，对于坚硬的岩石来说，这一塑性阶段很短，有的几乎不存在，它所表现的是脆性破坏的特征。

所谓脆性是指应力超出了屈服应力却并不表现出明显的塑性变形的特性，而因此达到破坏，即为脆性破坏。

2、单轴压缩条件下的岩石变形特征：①岩石的变形特性通常可以从试验时所记录下来的应力—应变曲线中获得；②岩石的应力—应变曲线反映了各种不同应力水平下所对应的应变(变形)规律；③岩石试件在（刚性试验机）单轴压缩载荷作用下产生变形的全过程，可全应力-应变曲线来表示。

3、三轴压缩条件下的岩石变形特征A 、时岩石变形特征①岩石的强度随围压（）的增加，岩石的屈服应力随之提高；②总体来说，岩石的弹性模量变化不大，有随围压增大而增大的趋势；③随着围压的增加，峰值应力所对应的应变值23σσ=23σσ=有所增大，其变形特征表现出低围压的脆性向高围压的塑性转换的规律。

岩土所考博复习资料岩石力学(个人总结)第二章岩石的基本物理力学性质

第二章岩石的基本物理力学性质第一节概述第二节岩石的基本物理性质一岩石的密度指标1 岩石的密度:岩石试件的质量与试件的体积之比，即单位体积内岩石的质量。

（1）天然密度：是指岩石在自然条件下，单位体积的质量，即（2）饱和密度：是指岩石中的孔隙全部被水充填时单位体积的质量，即（3）干密度：是指岩石孔隙中液体全部被蒸发，试件中只有固体和气体的状态下，单位体积的质量，即（4）重力密度：单位体积中岩石的重量，简称重度。

2 岩石的颗粒密度：是指岩石固体物质的质量与固体的体积之比值。

公式二岩石的孔隙性1 岩石的孔隙比：是指岩石的孔隙体积与固体体积之比，公式2 岩石的孔隙率：是指岩石的孔隙体积与试件总体积的比值，以百分率表示，公式孔隙比和孔隙率的关系式：三岩体的水理性质1 岩石的含水性质（1）岩石的含水率：是指岩石孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数，即（2）岩石的吸水率：是指岩石吸入水的质量与试件固体的质量之比。

2 岩石的渗透性：是指岩石在一定的水力梯度作用下，水穿透岩石的能力。

它间接地反映了岩石中裂隙间相互连通的程度。

四岩体的抗风化指标1 软化系数：是指岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下的单轴抗压强度的比值。

它是岩石抗风化能力的一个指标，反映了岩石遇水强度降低的一个参数：2 岩石耐崩解性：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。

岩石耐崩解性指数：是通过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得的指数。

它直接反映了岩石在浸水和温度变化的环境下抵抗风化作用的能力。

3 岩石的膨胀性：岩石浸水后体积增大的性质。

（1）岩石的自由膨胀率：是指岩石试件在无任何约束的条件下浸水后所产生膨胀变形与试件原尺寸的比值。

（2）岩石的侧向约束膨胀率：是将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得膨胀率。

（3）膨胀压力:岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加的最大压力。

五岩体的其他特性1 岩石的抗冻性:岩石抵抗冻融破坏的性能。

2-2岩石力学性质-强度性质

2.5 岩块强度
2.5.1 岩石的单轴抗压强度
所谓岩石的单轴抗压强度是指岩石在单轴压缩载荷作用下，达到破坏前所能承受的最大压应力。亦即岩石受轴向力作用破坏时单位面积上所承受的荷载。即： P c （2-18）
c
式中：
A
c —单轴抗压强度；
P—只有轴向载荷时的破坏荷载； A—试件的截面面积。
图2-4 在刚性承压板之间压缩时岩石端面的应力分布图2-5 粗面岩的抗压强度与h／d的关系
（4）加载速度加载速度越大，表现强度越高) 我国规定加载速度为0.5～0.8MPa/s （5）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。温度：180℃以下不明显：大于180℃，温度越高强度越小。
由于试件端面与承压板之间的摩擦力，使试件端面部分形成了约束作用，而这一作用随远离承压板而减弱，使其表现为拉应力。在无侧限的条件下，由于侧向的部分岩石可自由地向外变形、剥离，最终形成圆锥形破坏的形态。因此，在试验时一般要求在试件的端面与承压板之间加润滑剂，以减少试验时的端部效应。
c
c
c d 0.788 0.22 h
（2-19）
由图2—5可见，当试验结果
h / d 2.0 3.0
时，曲线趋于稳定，
c

c
值不随
h/d
的变化而明显变化。
国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会制定的《岩石力学试验建议方法》中，建议岩
石单轴抗压强度试验试件的高径比为2.5～3.0。
（1）单轴抗压强度的试验方法在岩石力学中，岩石的单轴抗压强度是研究最早、最完善的特性之一。按中华人民共和国岩石试验方法标准的要求，单轴抗压强度的试验是在带有上、下块承压板的试验机上进行，按一定的加载速度单向加压直至试件破坏。

岩石物理力学性质(物理力学指标)

岩石的物理力学指标（目标：掌握岩石的物理力学指标及其试验方法）密度：单位体积所具有的质量称为密度，公式ρ=m/V(kg/m 3);块体密度(或岩石密度)是指岩石单位体积内的质量，按岩石的含水状态，又有干密度、饱和密度和天然密度之分，在未指明含水状态时一般指岩石的天然密度。

试验方法：岩石颗粒密度是岩石固相物质的质量与体积的比值，采用比重瓶法或水中称量法测定。

比重瓶法测定岩石的颗粒密度，又分为土工试验方法、岩石试验方法和建筑材料试验方法三种。

岩石的块体密度是指单位体积的岩石质量，是岩石试件的质量与其体积之比。

岩石的块体密度试验量积法适用于能制备成规则试件的岩石;水中称量法适用于除遇水不崩解、不溶解和不干缩湿胀的其他各类岩石:密封法适用于不能用量积法或直接在水中称量进行试验的岩石。

岩石的比重：岩石的比重就是绝对干燥时岩石固体部分实体积(即不包含孔隙的体积)的重量与同体积水(4℃)的重量之比。

岩石的容重：单位体积内岩石(包括孔隙体积)的重量称为岩石的容重，单位（N/m ³）。

公式γ=G/V （N/m 3)，容重等于密度和重力加速度的乘积，即γ=ρg ，单位是牛/立方米（N/m ³）。

干容重：就是指不含水分状态下的容重。

一般用于表示土的压实效果，干容重越大表示压实效果越好。

最大干容重：是在实验室中得到的最密实状态下的干容重。

含水率：岩石含水率反映了岩石在天然状态下的实际情况，用烘干前的质量减去烘干后的质量与烘干后的质量之比来表示。

试验方法：烘干法。

％10000⨯-=d d m m m w岩石试件的含水率对测试成果的影响尤为明显，因为具有膨胀特性的岩石，吸水膨胀。

试验前试件的含水率应尽量接近天然含水状态，实行干法加工。

岩石膨胀特性稳定时间:膨胀试验时间一般在48h 以内，膨胀压力试验则往往超过48h 。

水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的性质；吸水性：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。

第二章物理性质

抗冻性
6.岩石的崩解性崩解性－－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。岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示。崩解现象是由于水化过程中削弱了岩石内部的结构联结引起的，常见于由可溶盐和粘土质胶结的沉积岩地层中。
湖北沪蓉西高速公路扁担垭隧道岩石物理力学试验参数
第二章岩块的物理力学性质
一、岩石的物理性质
岩石的密度（容重、比重）、空隙性
二、岩石的水理性质
岩石的吸水性、软化性、透水性、抗冻性
Physical properties of rock 一、岩石的基本物理性质
从物质成分上来说，岩石和土一样，也是由固体、液体和气 o 体三相组成的。
mw
气
V0
水
VV VW
空隙率的工程意义：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。

s

1
二、岩石的水理性质定义：岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有：吸水性、软化性、抗冻性和透水性。 1.岩石的吸水性吸水性－－指岩石在一定条件下吸收水分的能力。
天然
饱和
47.5 28.9 73.8 49.7 70.7 60.6 55.3 48.8 62.7 52.2 61.4 52.8
74.5 53.4 71.6 50.5 寒武系水井沱组粉砂质页岩 ZK44+193 2.73 ~187 YK43+793 ~740 2.74 0.85/0.69 2.31
常见岩石的物理性质指标值(部分)

岩石的基本物理力学性质

第一章岩石的基本物理力学性质
主讲内容：
第一节第二节第三节第四节第五节
岩石的物理性质岩石的强度性质岩石的变形特征岩石的流变特性岩石的强度理论
第一节岩石的基本物理性质
一、岩石的容重二、岩石的比重三、岩石的孔隙性四、岩石的水理性质
含水性吸水性透水性软化性抗冻性膨胀性崩解性
破坏力的一部分用来克服与正应力无关的粘结力，
使材料颗粒间脱离联系；另一部分剪切破坏力用
来克服与正应力成正比的摩摩力，使面内错动而
最终破坏。
一、库伦准则：
数学表达式： c tan
参数意义
f tan ——内摩擦系数
表示在破坏面上的正应力与剪应力的组合关系满足上式.
库仑准则的应用: 解决在压力（应力）作用下的破
第一节岩石的基本物理性质
一、岩石的容重：
岩石单位体积（包括岩石内孔隙体积）的重量称为岩石的容重，容重的表达式为：
W /V
岩石的容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙发育程度及其含水量。岩石容重的大小，在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣。根据岩石的含水状况，将容重分为天然容重、干容重、和饱和容重。
坏判推，不适应于拉破坏。
破坏判断2个方面：一个是判断材料在何种应力环
境下破坏，二是判断破坏面的方位角。当然，这种判断是在材料特征常数[ f,(), c ]为已知的条件下去判断。
C tg c f
库仑准则主要公式：
2c cos 1 1 sin c 2c cos 45 / 2
即有蠕变现象
力与应变速率一一对应，受力瞬间不变形，随时间流逝变形趋于
无限的特点
描述流变性质的三个基本元件
(3)粘性元件本构方程 d

岩石的岩石的力学性质

岩石的1岩石的力学性质－岩石的变形岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。

岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。

岩石在荷载作用下，首先发生的物理力学现象是变形。

随着荷载的不断增加，或在恒定载荷作用下，随时间的增长，岩石变形逐渐增大，最终导致岩石破坏。

岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。

▪ 1.5岩石变形性质的几个基本概念▪1）弹性(elasticity)：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。

▪弹性体按其应力－应变关系又可分为两种类型：▪线弹性体：应力－应变呈直线关系。

▪非线性弹性体：应力—应变呈非直线的关系。

▪2）塑性（plasticity）：物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质，称为塑性。

▪不能恢复的那部分变形称为塑性变形，或称永久变形，残余变形。

▪在外力作用下只发生塑性变形的物体，称为理想塑性体。

▪理想塑性体，当应力低于屈服极限时，材料没有变形，应力达到后，变形不断增大而应力不变，应力－应变曲线呈水平直线.▪3）黏性(viscosity):物体受力后变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质，称为粘性。

▪应变速率与时间有关，－>黏性与时间有关▪其应力－应变速率关系为过坐标原点的直线的物质称为理想粘性体（如牛顿流体），▪4）脆性(brittle):物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质。

▪5）延性(ductile):物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质，称为延性。

▪ 1.7岩石变形指标及其确定▪岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。

3）全应力－应变曲线的工程意义▪①揭示岩石试件破裂后，仍具有一定的承载能力。

▪②预测岩爆。

▪若A>B，会产生岩爆▪若B>A，不会产生岩爆▪③预测蠕变破坏。

▪当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。

岩石的物理力学性质讲解

4、岩石的崩解性
式中：
Id2

mr md
W2 W0 100% W1 W0
Id2 ——两次循环试验求得的耐崩解指数，在0～100% 之间变化；
md——试验前试块的烘干质量； mr——残留在圆筒内试块的烘干质量； W1 ——试验前试件和圆筒的烘干重量； W2——第二次循环后试件和圆筒的烘干重量； W0——试验结束冲洗干净后圆筒的烘干重量。
2、干密度（ρ d）和干重度(γ d )
干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积岩石的质量，相应的重度即为干重度。
d
Ws V
d d g
（g/cm3） (kN /m3)
式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
g——重力加速度。
3、饱和密度（ρ ）和饱和重度(γw)
E切＝
a a
2 2
a1 a1
割线模量：
是曲线上某一点与坐标原点连线的斜率。
E割
工程上常用E50 ：
E50

50 50
初始模量反映了岩石中微裂隙的多少。切线模量反映了岩石的弹性变形特征割线模量反映了岩石的总体变形特征。
c 具有粘性的弹性岩石
由于应变恢复有滞后现象，即加载和卸载曲线不重合，加载曲线弹模和卸载弹模也不一样。P点加载弹模取过P点的加载曲线的切线斜率，P 点卸载弹模取过P 点的卸载曲线的切线斜率。
nb
Vnb V
Ws V
Vnb Ws
Ws Vnb1 d1
V W1
w
式中：W s为干燥岩石的重量；γ d,γ w分别为干燥岩石和水的重度。
（2）岩石的饱水率（ω2）

第2章岩石的物理力学性质

第二章岩石的物理力学性质
目录
1、岩石的物理性质 2、岩石的强度特性 3、岩石的变形特性 4、岩体结构面的力学性质 5、岩体的力学性质 6、工程岩体的分类 7、岩石力学性质的时间效应
2.1 岩石的物理性质
岩石由固体、液体和气体三相介质组成，其物理性质是指因岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现出来的物理状态。
（2）变角板剪切试验（图） P (cos f sin ) A P (sin f cos ) A
此法的主要缺点是a角不能太大，也不能太小。
4 岩石的三轴压缩强度（Triaxial compressive strength）
岩石试件在三向压应力作用下能抵抗的最大轴向压力。
体积变形模量：平均正应力与单位体积变形之比
e V e 1 2 3 V K

切变模量：弹性或准弹性的切变模量
E G 2(1 )
岩块的变形模量和泊松比受岩石矿物组成、结构构造、风化程度、空隙性、含水率、微结构面及其与荷载方向的关系等多种因素的影响，变化很大（图）。
f c tan
大量研究表明：当压力不大时（小于 10MPa），直线形强度包络线能够满足工程要求，是目前应用最为广泛的强度理论。
（2）二次抛物线形莫尔强度准则（图）软弱至中等硬度完整岩石，如泥灰岩、砂岩、泥岩等岩石的强度包络线近似于二次抛物线。
n( t )
VD D / D 100%
（2）岩石的侧向约束膨胀率
VHP H1 / H 100%
（3）膨胀压力
6 岩石的透水性达西定律
Vx kix
岩石的渗透系数一般都很小，新鲜致密岩石的渗透系数一般均小于10-7cm/s。裂隙发育时，渗透系数一般比新鲜岩石大4～ 6个数量级。

第二章岩石的基本物理力学性质

ms——岩石固体的质量。
试验方法：105~110℃烘24h。
1.岩石的密度
（4）重力密度：单位体积中岩石的重量，简称重度。由密度乘上重力加速度而得，单位kN/m3。
♪工程中应用最广泛的参数之一，不仅反映了岩石的致密程度，还可计算岩体的自重应力。
2.岩石的颗粒密度
岩石固体物质的质量与固体的体积之比。(比重瓶)
二、岩石的孔隙性反映裂隙发育程度的指标
1.孔隙比 e VV / Vs VV——孔隙体积（水银充填法求出）
2.孔隙率
n VV 100% V
V=Vs+VV
e~n关系
e VV Vs
VV / V Vs / V
VV V
V VV V
n 1 n
n 1 d s
三、岩石的水理性质
1.岩石的含水性质
(1)含水率：岩石孔隙中含水量mW与固体质量之比的百分数
具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形而求得的膨胀率。
VHP
H HP H
100%
3、膨胀压力：岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加的最大压力。
五、岩石的抗冻性
Kf
Rf Rs
Kf—抗冻性系数； Rf—岩石冻融后的饱和单轴抗压强度； Rs—岩石冻融前的饱和单轴抗压强度。
冻融条件下强度损失原因： 1.各种矿物的膨胀系数有差异； 2.空隙中的水结冰，体积增大。
（3）岩石的膨胀性(含有粘土矿物的岩石)
——评价膨胀性岩体工程的稳定。
1、自由膨胀率 —无约束条件下，浸水后膨胀变形与原尺寸之比。
轴向自由膨胀
VH
H H
100%
（%）H——试件高度
径向自由膨胀
VD

岩石物理力学性质和影响的主要因素

15. 环全加应载力条应件变下曲的线岩的石三破个坏。用途？
第二章岩石物理力学性质-习题
16试论述岩石应力-应变曲线类型及成因，并画出相应的曲线图。
类型I 直线型弹性应力与应变关系是一直线或近似直线，直到试件发生突然破坏为止。具有这种变形性质的岩石有玄武石、石英岩、白云岩以及极坚固的石灰岩。由于塑性阶段不明显，这些材料被称为弹性体。
第二章岩石物理力学性质-习题
类型II 下凹型弹塑性应力较低时，应力-应变曲线近似于直线，当应力增加到一定数值后，应力-应变曲线向下弯曲，随着应力逐渐增加而曲线斜率也就越变越小，直至破坏。具有这种变形性质的岩石有较弱的石灰岩、泥岩以及凝灰岩等，这些材料被称为弹-塑性体。
类型III 上凹型塑弹性在应力较低时，应力-应变曲线略向上弯曲。当应力增加到一定数值后，应力-应变曲线逐渐变为直线，直至发生破坏。具有这种变形性质的代表岩石有砂岩、花岗岩、片理平行于压力方向的片岩以及某些辉绿岩等，这些材料被称为塑-弹性体。
4. 岩石受力后表现为何种形式的破坏下列那个因素没有关系( C ) A）岩石自身性质（B）岩石赋存环境（C）最大主应力（D围压
第二章岩石物理力学性质-习题
5. 在岩石单向抗压强度试验中，岩石试件高与直径的比值h/d和试件端面与承压板之间的磨擦力在下列哪种组合下，最容易使试件呈现锥形破裂。（ B ）
第三章岩体力学性质
了解岩体结构分类依据和分类方案，各类岩体结构的地
质特征及对工程岩体结构分类；了解结构面类型及特征，掌握结构面分级的依据，岩体质量评价及其分类。重点掌握： 1、岩体结构的基本定义； 2、岩体的强度特征及强度测定； 3、岩体的变形特征； 4、岩体分类与质量评价方法。 5、结构面的剪切变形特征； 6、结构面的抗剪强度； 7、结构面的力学效应。 8、岩体的水力学性质

岩石物理力学性质

1 岩石的物理力学性质岩石是由固体相、液体相和气体相组成的多相体系。

理论认为，岩石中固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用决定了岩石的性质。

在研究和分析岩石受力后的力学表现时，必然要联系到岩石的某些物理性质指标。

岩石物理性质：岩石由于其固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用所表现出来的性质。

主要包括基本物理性质和水理性质。

岩石在受到外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质。

岩石的力学性质主要有变形性质和强度性质，在静荷载和动荷载作用时，岩石的力学性质是有所不同的，表现在性质指标的差异上。

岩石的物理力学性质通常通过岩石物理力学性质测试才能确定。

1.1 岩石的基本物理性质指标反映岩石组分及结构特征的物理量称为岩石的物理性质指标，这里主要是指一些基本属性：密度、比重、孔隙性、水理性等。

反映了岩石的组分和三相之间的比例关系。

为了测定这些指标，一股都采用岩样在室内作试验，，必要时也可以在天然露头上或探洞(井)中进行现场试骀。

在选用岩样时应考虑到它们对所研究地质单元的代表性并尽可能地保持其天然结构。

最好采用同一岩样逐次地测定岩石的各种物理性质指标。

下面分述各种物理性质指标。

1.1.1 岩石的密度和重度(容重)1、定义密度：单位体积岩石(包括岩石内空隙体积在内)所具有的质量。

重度(容重)：单位体积岩石所受的重力。

2、计算式密度：VM =ρ(g/cm 3，t/m 3) 容重度：VMg V W ==ρ(kN/m 3) 密度与重度的关系：γ=ρg 。

上述各式中，M —岩石质量；W —岩石重量；V —岩石体积(包括空隙在内)；g 为重力加速度，g=9.8m/s 2，工程上一般取10m/s 2。

密度与容重的种类：天然密度ρ、干密度ρd 、饱和密度ρsat 。

天然密度与干密度的关系：ρ=ρd (1+0.01ω)(ω为含水率，以百分数计)。

3、影响因素影响岩石密度大小的因素：矿物成分、孔隙及微裂隙发育程度、含水量。

第二章岩石的物理性质

wsa
Ww2 100% Ws
2.2 基本性质指标
岩石的水理性质：饱水系数
岩石的吸水率（ a ）与饱和吸水率（ sa ）之比，称为饱水系数。
K
a sa
它反映了岩石中开口孔隙的发育程度。一般说来，饱水系数愈大，岩石中的开口孔隙相对愈多。
饱水系数大，说明常压下吸水后余留的孔隙就愈少，岩石愈容易被冻胀破坏，因而其抗冻性差。
Vvc nc 100% V
总孔隙率与开口和封闭孔隙率的关系
n no nc
(读2-3)
2.2 基本性质指标
岩石的水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有吸水性、抗冻性、软化性、渗透性、膨胀性及崩解性等。
岩石的吸水性
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。常用吸水率，饱和吸水率(饱水率)与饱水系数等指标表示。
导电性：岩石介质传导电流的能力，常用电导率或电阻率表示。
学科内应用较少

导电性复杂易变：矿物成分，结构，孔隙溶液的多少、化学组成、浓度等电阻率岩浆岩高，变质岩次之，沉积岩变化范围大、垂直层理较高
2.4
概述
岩石的渗透性
在水力坡降作用下，水在岩体孔隙和裂隙中的流动，即渗流；该过程称为渗透。而岩石的渗透性就是指在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。
影响因素：取决于矿物成分及含量，可作常数看。水的影响重要含水状态岩石的比热可用干试样的比热等指标来进行换算，公式如下：
CS
m C mwt Cwt m mwt
2.3
岩石的热学和电学性质
导热性：岩石传导热量的能力
导热系数(热导率)λ：温度梯度为1时，单位时间内通过单位面积岩石所传导的热量(cal/(cm2· s· ℃)) 多数造岩矿物λ介于0.40~0.80~4.00~7.00之间(2.10, 0.63, 0.021)，岩石λ与岩石密度有关(沉积岩骨架密度15~20%，一倍)，注意各向异性岩石λ的差异(顺高 10~30%)。

ch2岩石的力学性质与分级解析

爆性分级）；二是综合分级（如：坚固性分级）
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第二节
一、岩石的坚固性分级
岩石的分级
岩石的坚固性分级是目前矿山应用最为广泛的一种分级方法。基础：岩石破碎的难易程度和岩体的稳定性这两个方面趋于一致（也就是说，岩石难破碎的也较为稳定）。由普罗特基雅柯诺夫建立。普氏分级的指标：为坚固性系数f，当前常用的f值是按岩石单向抗压强度来确定。 f ＝б C/ 100 б C --矿岩的极限抗压强度 Kpa 。目前矿山应用最为广泛的分级方法之一：普氏分级优点：分级简单；缺点：误差较大。
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第一节
十、含水性：
岩石的力学性质及特性
含水性：指矿岩吸收和保持水分的性能。 ※ 矿岩含水性对放矿、运输，箕斗提升及矿仓贮存和采矿、巷道支护等带来困难。
十一：碎胀性：
碎胀性：指矿岩破碎后体积增大的性质。
※矿岩破碎后的体积与其原岩体积之比，称为碎胀系数 (或松散系数)。
※矿岩碎胀性对矿岩运输提升有影响。
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第二节
岩石的分级
采矿工程的一对基本矛盾：破碎岩石和防止岩体破坏。
原因：在凿岩、井巷掘进和开采过程中，一方面，我
们希望岩石容易破坏，以提高作业效率和降低能耗；
另一方面，又希望留在原地的岩石不易破坏，提高工程成功率、降低支护成本，保障作业的安全。岩石分级基本原则：一是按不同工程技术、工艺过程的要求进行分级（有：可钻性分级、稳定性分级、可

岩体力学02-岩石的基本物理力学性质

一、岩石的质量指标
—描述岩石质量的参数，用单位体积岩石质量表示（一）岩石的密度 1、天然密度（）岩石天然密度越大，
岩石在天然条件下单位体积的质量，即

m V

V—岩石试件的总体积； m—岩石试件的总质量

g / cm
3
其工程性质越好。影响因素是矿物成分、孔隙与微裂隙发育程度以及含水量。

KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好 KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差
常见岩石的物理性质指标值
（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（ σ 干抗压强度（σ c1）之比，用百分数表示
c2 Rd 100% c1

3、干密度（ d）岩石空隙中液体全部蒸发，试件中仅有固体和空气的状态下，单位体积的质量，即干密度取决于 ms 3 d g / cm 矿物成分及空 V 隙发育程度

测定方法主要为烘干法，试件数量不少于3个天然密度、饱和密度和干密度是不同含水状态的岩石密度，大小关系：d sat 4、重力密度（简称重度）（）密度和重度在进行岩体工程稳定性计单位体积岩石的重量，即
性质，且受应力状态、地温、受荷时间等多种因素的影响。
强度指标单轴抗压强度单轴抗拉强度剪切强度三轴压缩强度
单向受压
受力状态
单向受拉
压剪
双（三）向受力
一、单轴抗压强度σc
1、定义岩石试件在无侧限条件下，受轴向压缩荷载作用达到破坏时，单位面积所承受的最大的荷载，即 P c A
又称无侧限抗压强度，简称抗压强度，单位： MN/m2、MPa 。 2、意义 1）衡量岩块基本力学性质的重要指标 2 ）岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标 3）用来大致估算其他强度参数 3、测定方法 P 抗压强度试验 c A

岩石物理性质与岩体结构

第二章岩石物理性质与岩体结构岩石是组成地壳的自然物体，是经过地质作用而形成的矿物集合体，在陆地和海洋广泛分布。

岩石按成因有三大类型：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

岩石的种类不同，其物理力学性质差异较大，加之不同时期、不同强度的构造作用，也就决定岩石力学问题复杂多变。

本章主要介绍：岩石的基本物理性质、岩体结构特点及工程分类。

一、岩石物理性质指标用来描述岩石地某种物理性质地某种数值就是岩石物理性质指标。

1、容重岩石单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力，称为岩石的容重。

表达式：V W=γγ —容重（KN/m 3）W —岩石的重力（KN ）V —岩石的体积（m 3）根据岩石的含水程度不同，岩石容重可分为干容重、湿容重、饱和容重。

干容重湿容重饱和容重d γ γ m γ0 天然含水量θ → n （孔隙度）多数岩石 γ 在2.6－2.8KN/m 3之间。

书中P5表1 列出部分岩石的容重。

2、密度岩石单位体积（包括孔隙体积）的质量，表达式：VM =ρ ρ —密度（Kg/m 3）M — 岩石质量（Kg ）V — 岩石体积（m 3）容重与密度关系：ργ⨯=8.93、比重岩石干的重力除以岩石实体体积（不包括孔隙）,再与4℃时水的容重的比值。

表达式： ws s s V W G γ= G s —岩石比重（无量纲），W s —绝对干燥时的岩石重力（KN ） V s —岩石实体体积（m 3）＝V －孔隙体积w γ—水容重，4℃时等于10KN/m 3岩石的比重取决于组成岩石的矿物比重，大部分岩石的比重介于2.5—2.8之间。

4、孔隙率岩石中孔隙体积与岩石总体积的百分比称为孔隙率。

表达式：%100⨯=VV n ν n —孔隙率， V ν—孔隙体积（m 3），V —岩石总体积（m 3）∵V ν＝V －V s （岩石实体体积），VW s d =γ，w s ss V W G γ=ws d ss s s s G V W V W V V V V V V V n γγν⋅-=-=-=-==111 5、岩石含水性岩石天然吸水率岩石的天然吸水率是指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下岩石吸入水的重力W w1，对岩石干重力W s 之比的百分率。

第二章 岩石基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质

岩石力学课件

岩体力学考试重点(经典)分析

岩土所考博复习资料岩石力学(个人总结)第二章 岩石的基本物理力学性质

2-2岩石力学性质-强度性质

岩石物理力学性质(物理力学指标)

第二章 物理性质

岩石的基本物理力学性质

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第2章 岩石的物理力学性质

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岩石物理力学性质和影响的主要因素

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第二章物理性质

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