岩石及其力学性质(55页,清楚明了)

6 6 7 2~2.5 2.5~3 5~6 5~6 6.5 3.0 3.5~4 2 3~3.5 6 2~2.5 2.5
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1.1 岩石的组成与分类
正长石
主要造岩矿物标本
斜长石
白云母
黑云母
角闪母 辉 石
橄榄石
方解石
白云石
硬石膏
赤铁矿 5
1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
岩石按成因可分为火成岩、变质岩和沉积岩三大类。
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1.2 岩石的结构与构造
二、 岩石的构造
1. 火成岩的构造特征
块状构造： 矿物分布杂乱无章，呈致密块状。如花岗岩等。 流纹状构造：由于熔岩流动，由一些不同颜色条纹和拉长气孔等定
向排列所形成的流动状构造。仅出现于喷出岩中，如 流纹岩等。 气孔状构造：岩浆凝固时，挥发性气体未能及时逸出，在岩石中留 下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞。 杏仁状构造：岩石中的气孔被后期矿物（如石英、方解石等）填充 所形成的形似杏仁的构造。如某些玄武岩和安山岩。 条带状构造：矿物颗粒呈条带状分布。
按成因分
碎屑岩：由母岩风化后的碎屑物质经机械沉积作用形成。 由碎屑颗粒与胶结物胶结而成。包括砾岩、砂
岩、粉砂岩、泥岩等。
化学岩: 由母岩风化后的溶解物质经化学沉积作用形成。 包括石灰岩、白云岩、石膏、岩盐和生物化学 岩等。
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
（1）砾岩及角砾岩 由50％以上大于2mm的粗大碎
1.1 岩石的组成与分类
名称
正长石 斜长石
石英 白云母 黑云母 角闪石
辉石 橄榄石 方解石 白云石
石膏 硬石膏 赤铁矿 高岭土
岩盐
主要造岩矿物一览表
化学成分
KAlSi3O8 NaAlSi3O8
SiO2 KAl3SiO10(OH)2 K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2 Ca2(Mg,Fe,Al)5(AlSi)8O22(OH)2 Ca(Mg,Fe,Al)(Al,Si)2O6 (Mg,Fe)2SiO4
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1.2 岩石的结构与构造
一、 岩石的结构
1.岩石颗粒间的连结方式
（2）胶结结构
岩石颗粒通过胶结物胶结在一起。
按胶结物成分
泥质胶结 钙质胶结 铁质胶结 硅质胶结
胶结强度：硅质>铁质>钙质>泥质
按胶结形式分
基底胶结 孔隙胶结 接触胶结
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1.2 岩石的结构与构造
一、 岩石的结构
2.微结构面（缺陷）
CaCO3 CaMg(CO3)2 CaSO4·2H2O
CaSO4 Fe2O3 Al4(Si4O10)(OH)8 NaCl
密度 2.57 2.62 2.65 2.7~3.1 2.8~3.2 3.2 3.2~3.4 3.2~4.1 2.72 2.85 2.32 2.9 5.18 2.65 2.16
莫氏硬度
1. 火成岩（岩浆岩）
由岩浆（硅酸盐熔体）冷凝而成的岩石。其主要矿物成分 是长石、其次是石英、辉石、橄榄石和云母。
深成岩：花岗岩
侵入岩
按岩浆活动方式分
浅成岩：橄榄岩、辉长岩、花岗班岩
喷出岩（火山岩）:玄武岩、安山岩、凝灰岩
超基性岩，SiO2含量<45%，橄榄岩 根据SiO2含量分 基性岩，SiO2含量45~52%，玄武岩、辉绿岩
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
（5）泥 岩 一种由泥巴及粘土固化而成的 沉积岩，其成分和页岩相似，但 页理不明显。可分为粉砂质泥岩 ，钙质泥岩、硅质泥岩、铁质泥 岩、炭质泥岩。 颗粒粒径小于 0.01mm.
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
（6）石灰岩
屑胶结而成，胶结物的成分有钙 质、泥质、铁质及硅质等。
砾岩：由浑圆状砾石胶结而 成，岩性成分比较复杂，常由多 种岩石的碎屑和矿物颗粒组成。
角砾岩：由棱角状的角砾胶 结而成，岩性成分比较单一，主 要成分为石英和燧石。
渤海湾馆陶底砾岩
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
（2）砂岩 由50％以上粒径介于2～0.1mm
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1.1 岩石的组成与分类
一、 岩石的物质成分
2. 造岩矿物
造岩矿物：构成岩石主要成分的矿物，称为造岩矿物。 矿物: 地壳中的化学元素（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁）
在各种地质作用下形成的自然产物（单体和化合物）。具 有固定的化学成分和确定的物理性质，多为晶体结构。 目前人类已发现的矿物有3000多种，但造岩矿物种类却少，仅有 20~30种，常见的造岩矿物只有10余种。

P
Y
o

典型岩石的应力应变曲线
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1.3 岩石的工程力学性质
一、 岩石的力学性质
1.简单应力条件下岩石的变形特性
在弹塑性变形阶段(YP)。岩石内部产生新裂纹并不断扩展，当细 小裂纹越来越多并互相连通，最终形成较大的贯穿裂缝时，即将达到 岩石的强度极限。
在YP段，岩石的变形是不可逆的，应力卸除后变形得不到完全 恢复。从弹性到发生塑性行为的过渡点Y，通常称为屈服点，相应的 应力称为屈服应力。峰值点P的应力值称为强度极限，简称强度。
屑成分划分为石英粉砂岩、长石粉砂岩、岩屑粉砂岩（少见）和它 们间的过渡类型。根据胶结物成分划分为泥质粉砂岩、铁质粉砂岩 、钙质粉砂岩和白云质粉砂岩等。
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
（4）页 岩 由粘土脱水胶结而成，以
粘土矿物为主，大部分有明显 的薄层理，呈页片状。可分为 硅质页岩、粘土质页岩、砂质 页岩、钙质页岩及炭质页岩。 除硅质页岩强度稍高外，其余 岩性软弱，易风化成碎片，强 度低，与水作用易于软化而丧 失稳定性。
简称灰岩。矿物成分以方解石为 主，其次含有少量的白云石和粘土矿 物。常呈深灰、浅灰色，纯质灰岩呈 白色。结晶结构，晶粒极细。由生物 化学作用生成的灰岩，常含有丰富的 有机物残骸。石灰岩中一般都含有一 些白云石和粘土矿物，当粘土矿物含 量达25％～50％时，称为泥灰岩；白 云石含量达25％～50％时，称为白云 质灰岩。
的砂粒胶结而成。按砂粒的矿物组 成，可分为石英砂岩、长石砂岩和 岩屑砂岩等。按砂粒粒径的大小， 可分为粗砂岩、中砂岩和细砂岩。 根据胶结物的成分。又可将砂岩分 为硅质砂岩、铁质砂岩、钙质砂岩 及泥质砂岩几个亚类。
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1.1 岩石的组成与）粉砂岩 主要由50%以上的粒径为0.1～0.01毫米的粉砂碎屑组成。按碎
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
（7）白云岩 是一种沉积碳酸盐岩。主要由白
云石组成，常混入石英、长石、方解 石和粘土矿物。呈灰白色，性脆，外 貌与石灰岩很相似，但强度比石灰岩 高，遇稀盐酸缓慢起泡或不起泡 。 按结构可分为结晶白云岩、残余异化 粒子白云岩、碎屑白云岩、微晶白云 岩等。
经区域变质作用形成的具明显片麻状构造的变质岩。 主要矿物成分由石英、长石、云母、角闪石等。
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
2. 变质岩
石英岩
大理岩 板岩
片麻岩
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
3. 沉积岩
母岩风化后产物经过搬运、沉积及成岩作用而形成的岩石。 主要造岩矿物为：长石、石英、云母、粘土矿物、碳酸盐、硫 酸盐和岩盐矿物。
岩石从开始受力到最终破坏经历了弹 性变形阶段（OY段）、弹塑性变形阶段（YP段） 和脆性破坏阶段（P点以后）。
在弹性变形区(OY段)，应力只引起岩石 中孔隙、微裂纹的压密和骨架的压缩变形，应 力卸除后全部变形得以恢复。弹性应变的量级 很小，一般在0.005以下。
OY段的斜率是常数或接近常数，其斜率 定义为岩石的杨氏弹性模量，应力应变关系服 从虎克定律。
中性岩，SiO2含量52~65%，安山岩、闪长岩 酸性岩，SiO2含量>65%，花岗斑岩，花岗岩
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
1. 火成岩
安山岩
橄榄岩
花岗岩
玄武岩
正长岩
凝灰岩
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1.1 岩石的组成与分类
二、 岩石分类
2. 变质岩
火成岩、沉积岩由于高温高压作用或外来物质的加入，改变 了原来的成分、结构，变成新的岩石。
常见变质岩类型：
大理岩：由石灰岩或白云岩经重结晶变质而成，主要矿物成 分为方解石，遇稀盐酸强烈起泡。
石英岩：由较纯的石英砂岩变质而成，主要矿物成分石英。 板 岩：由粘土岩、粉砂岩或凝灰岩经区域低温动力变质作
用形成的板状劈理发育的变质岩。 片麻岩：由酸性或中性喷出岩、浅成岩、长石砂岩、泥质岩
1.2 岩石的结构与构造
二、 岩石的构造
岩石的构造是由岩石组分在空间上的分布方式及相互间的 位置关系所决定的宏观组织特征。典型的构造特征有：流纹 构造、层理、片理、节理和孔隙度等。
构造对岩石工程力学性质的影响： 1）流纹构造、层理和片理等常造成岩石的各向异性； 2）岩石孔隙度愈大，其强度和硬度愈低；
微结构面（或缺陷），是指存在于岩石中矿物颗粒内部、矿物 颗粒及矿物颗粒集合体之间微小的弱面及空隙。包括矿物的解理、 晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂纹等。
岩石为微结构面发育的多孔介质。微结构面对岩石力学性质有着重 要的影响：
① 大大降低岩石的强度 ② 微结构面具有方向性时，常导致岩石的各向异性。
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岩石及其工程力学性质
1.1 岩石的组成与分类 1.2 岩石的结构与构造 1.3 岩石的工程力学性质
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1.1 岩石的组成与分类
一、 岩石的物质成分