工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件
合集下载
井巷工程PPT课件-岩石的性质及其工程分级
划分。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。
2024年度《工程地质学》ppt课件
《工程地质学》ppt课 件
2024/3/23
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
2
01
工程地质学概述
2024/3/23
3
工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
15
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
16
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
25
工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
2024/3/23
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
2
01
工程地质学概述
2024/3/23
3
工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
15
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
16
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
25
工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
1.5岩石的工程地质性质
软化系数表示。 软化系数kd：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
PPT工程地质与岩土力学
4.土的三个实测指标是（密度）、（比重）及（含水量）。 5.岩石的吸水性常用（吸水率）、（饱和吸水率）与（饱和系数）表示。 6.建筑物建造之前土中应力是（自重应力），建筑物建造之后由荷载产生的应力为（附加应力），两者之和是土中某一点的（竖向总应力）。
7.土的压缩指标有（压缩系数）、（压缩指数）和（压缩模量）三种。 8. 岩石（体）的力学性质包括的岩石（破坏形式）、（强度）、（变形性质）及岩石的破坏准则。 9.土压力有（静止土压力）、（主动土压力）和（被动土压力）三种类型。 10.地震导致砂土液化的危害主要有（基础沉降和不均匀沉降）、（大面积喷水冒砂）、（地基承载力丧失）和岩土体失稳四个方面。
第十六章 水利工程中的地基处理
学习指导 一、重点掌握 1、排水固结处理方法； 2、截渗墙施工方法及高压固结灌浆的关键技术及灌浆工艺。
二、一般了解 水利水电工程中的地基处理方法，包括软弱地基的排水固结处理，水利工程中的截渗墙防渗处理及高压固结灌。
第十七章 工程地质信息获取与处理
学习指导 一、重点掌握 1、工程地质测绘、物探与勘探； 2、室内外试验的方法及坝基位移监测技术； 二、一般了解 工程地质信息的表述与存储；边坡变形监测技术及监测系统的建立。
10m
6m
a
b
c
3.49m
Pa
Pw
Pa
Pw
答案：土压力分水上和水下两部分计算。 a点：Pa＝0 b点： Pa＝ c点： Pa＝
水上部分： 水下部分： 总主动土压力：Pa＝108+171＝279kN/m。其作用点为水上、水下部分的合力作用点，距离底边3.49m处见图。 m。 水压力： 作用点距墙底4/3m，即1.333m处。
5.表示该点土体处于稳定状态的是（A）。 A. B. C.
7.土的压缩指标有（压缩系数）、（压缩指数）和（压缩模量）三种。 8. 岩石（体）的力学性质包括的岩石（破坏形式）、（强度）、（变形性质）及岩石的破坏准则。 9.土压力有（静止土压力）、（主动土压力）和（被动土压力）三种类型。 10.地震导致砂土液化的危害主要有（基础沉降和不均匀沉降）、（大面积喷水冒砂）、（地基承载力丧失）和岩土体失稳四个方面。
第十六章 水利工程中的地基处理
学习指导 一、重点掌握 1、排水固结处理方法； 2、截渗墙施工方法及高压固结灌浆的关键技术及灌浆工艺。
二、一般了解 水利水电工程中的地基处理方法，包括软弱地基的排水固结处理，水利工程中的截渗墙防渗处理及高压固结灌。
第十七章 工程地质信息获取与处理
学习指导 一、重点掌握 1、工程地质测绘、物探与勘探； 2、室内外试验的方法及坝基位移监测技术； 二、一般了解 工程地质信息的表述与存储；边坡变形监测技术及监测系统的建立。
10m
6m
a
b
c
3.49m
Pa
Pw
Pa
Pw
答案：土压力分水上和水下两部分计算。 a点：Pa＝0 b点： Pa＝ c点： Pa＝
水上部分： 水下部分： 总主动土压力：Pa＝108+171＝279kN/m。其作用点为水上、水下部分的合力作用点，距离底边3.49m处见图。 m。 水压力： 作用点距墙底4/3m，即1.333m处。
5.表示该点土体处于稳定状态的是（A）。 A. B. C.
岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质
（2）上凹型（塑-弹性岩体）
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
3
§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
36
孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
37
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
3
§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
36
孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
37
工程地质课件(地质学及土木工程专业)
地球物理勘探
通过研究和观测各种地球物理场 的变化来探测地层岩性、地质构 造等地质条件的方法。
工程地质评价原则和方法
1 2 3
工程地质评价原则 坚持综合性、主导性、动态性和实用性原则，对 工程建筑地区做出全面、客观、准确的评价。
工程地质评价方法 采用定性和定量相结合的方法，对工程地质条件 进行综合评价。包括专家评分法、模糊数学法、 灰色系统法等。
02
收集区域地质、地形地貌、水文地质、地震等资料，分
析区域稳定性。
遥感技术在工程地质测绘与调查中的应用
03
利用遥感图像解译地质构造、地貌形态、地层岩性、不
良地质现象等。
工程地质勘探与取样技术
工程地质钻探
利用钻探机械向地下钻孔，以采 取岩芯或进行原位测试，获取地 下深处地质信息。
工程地质坑探
用人工或机械方法进行挖掘坑、 槽、井、洞，以便直接观察岩土 层的天然状态以及各地层的地质 结构，并能取出接近实际的原状 结构土样。
05
不良地质现象及防治
滑坡、崩塌、泥石流等灾害现象
滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在 重力作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
崩塌
崩塌是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷） 的地质现象。
工程地质分区 根据工程地质条件的差异性和相似性，将工程建 筑地区划分为不同的工程地质区，以便针对不同 区域采取不同的工程措施。
THANKS
感谢观看
与地震活动相关的构造，如地震 断裂、地震鼓包等。
地貌形态与分类
地貌形态
地球表面各种形态的总称，包括山地、 丘陵、平原、盆地、高原等。
岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件
岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。
工程地质概论ppt课件
岩石质量指标RQD分类 - 美国伊利诺斯大学提出并发展。 - 用直径75mm钻头和双层套管在岩石中钻进，连续取 芯，以此钻进所取岩芯中大于10cm的岩芯段长度之 和与该段进尺的比值作为RQD值，以百分数表示。
2019/12/21
9
工程地质概论
1.3 风化作用
风化作用
地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生 物等风化营力的作用下，发生物理和化学变 化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用， 称为风化作用（Weathering）。
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题，是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
○ 减弱地基强度，寒冷地区易引起道路的冻胀和 翻浆。
2019/12/21
28
工程地质概论
潜水（Phreatic Water）
○ 自地表向下第一个连续稳定隔水层之上的含水 层中，具有自由水面的重力水。
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩（Sedimentary Rock）
○ 又称水成岩（Hiydrogenic Rock）岩石经风化、 剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处 沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。
○ 典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
2019/12/21
6
工程地质概论
2019/12/21
2019/12/21
17
工程地质概论
海积土
○ 海洋分类
滨海带、浅海区、陆坡区和深海区。
2019/12/21
9
工程地质概论
1.3 风化作用
风化作用
地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生 物等风化营力的作用下，发生物理和化学变 化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用， 称为风化作用（Weathering）。
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题，是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
○ 减弱地基强度，寒冷地区易引起道路的冻胀和 翻浆。
2019/12/21
28
工程地质概论
潜水（Phreatic Water）
○ 自地表向下第一个连续稳定隔水层之上的含水 层中，具有自由水面的重力水。
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩（Sedimentary Rock）
○ 又称水成岩（Hiydrogenic Rock）岩石经风化、 剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处 沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。
○ 典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
2019/12/21
6
工程地质概论
2019/12/21
2019/12/21
17
工程地质概论
海积土
○ 海洋分类
滨海带、浅海区、陆坡区和深海区。
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
岩体的工程地质性质及岩体工程分类
▪第一节 岩体的结构特征 ▪第二节 岩体的力学性质 ▪第三节 岩体的工程分类
第一节 岩体的结构特征
一、结构面的成因类型
(一)地质成因类型 ❖ 原生结构面 ❖ 构造结构面 ❖ 次生结构面 (二)力学成因类型 ❖ 张性结构面 ❖ 剪性结构面
结 构 面
岩体结构面的类型及其特征
结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影 和三角几何计算法等进行。
四、结构体特征
• 结构体(structural element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。
• 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。
• 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结 构体体积来表示结构体规模。
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
（二）结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各
段长度之和(Σa)与测线长度的比值。
a K1
a b
K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性愈
好，当K1＝1时，结构面完全贯通。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
程度有关 • 结构面的剪切刚度，
随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
二、岩体变形参数的测定及变形曲线类型
原位岩体 变形试验
静力法 动力法
承压板法 钻孔变形法 狭缝法 水压洞室法 单(双)轴压缩试验法 声波法 地震波法
• 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
▪第一节 岩体的结构特征 ▪第二节 岩体的力学性质 ▪第三节 岩体的工程分类
第一节 岩体的结构特征
一、结构面的成因类型
(一)地质成因类型 ❖ 原生结构面 ❖ 构造结构面 ❖ 次生结构面 (二)力学成因类型 ❖ 张性结构面 ❖ 剪性结构面
结 构 面
岩体结构面的类型及其特征
结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影 和三角几何计算法等进行。
四、结构体特征
• 结构体(structural element)指岩体中被结构面切 割围限的岩石块体。它不同于岩块的概念。
• 结构体的规模取决于结构面的密度，密度愈小，结 构体的规模愈大,与结构面对应,划分为五级。
• 常用块度模数（单位体积内的Ⅳ级结构体数) 或结 构体体积来表示结构体规模。
13(12(tC gjj ct3gt)gsij)n2
（二）结构面的连续性
• 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 • 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各
段长度之和(Σa)与测线长度的比值。
a K1
a b
K1变化在0～1之间，K1值愈大说明结构面的连续性愈
好，当K1＝1时，结构面完全贯通。 2、面连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面面
程度有关 • 结构面的剪切刚度，
随法向应力的增大 而增大，随结构面 的规模增大而降低。
二、岩体变形参数的测定及变形曲线类型
原位岩体 变形试验
静力法 动力法
承压板法 钻孔变形法 狭缝法 水压洞室法 单(双)轴压缩试验法 声波法 地震波法
• 静力法的基本原理：在选定的岩体表面、 槽壁或钻孔壁面上施加法向荷载，并测 定其岩体的变形值；然后绘制出压力-变 形关系曲线，计算出岩体的变形参数。
岩石及岩体的工程地质性质
括细微的裂隙 )的发育程度，对岩石的强度和 稳定性产生重要的影响。岩石的孔隙性用孔隙 度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙 （包括裂隙）的总体积与岩石总体积的比。用 百分数表示。
岩石的孔隙率的大小，主要决定于 岩石的 结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、构 造运动和变质作用的影响。
（3）吸水性 岩石的吸水性，反映岩石在一定条件下的吸
2.岩石的主要力学性质
岩石的力学性质是指岩石抵抗外力作用的 性能。岩石在外力作用下，首先发生变形，当 外力增加到某一数值时，岩石便开始破坏。所 以在研究岩石的力学性质时，既要考虑岩石的 变形特性，也要考虑岩石的强度特性。 （1）岩石的变形
岩石典型的应力～应变曲线岩石在外力作 用下产生变形，且其变形性质分为 弹性和塑性 两种。 根据曲率的变化，可将岩石变形过程划 分为四个阶段：
岩石和岩体过去统称岩石。实际上．从工程 地质观点看，岩石是矿物的集合体，没有显著软 弱面的石质材料，岩体则是岩石的地质综合体。 岩石的工程地质性质，是岩体的基础，岩体工程 地质性质，严格受其结构面的控制。
§4.1 岩石工程地质性质
就大多数的工程地质问题来看，岩石的工程 地质性质主要决定于岩体内部裂隙系统的性质及 其分布情况，但岩石本身的性质也起着重要的作 用。岩石的工程地质性质包括 物理性质和力学性 质二个主要方面。
形由压缩转变为膨胀。应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破
损范围逐渐扩大形成员通的破裂面，导致岩石“破坏”。c点对应的应力
达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
(4)峰值后阶段（图中c点之后） 岩石被环后，经过较大的变形，应力下
降到一定程度开始保持常数，d点对应的应力称为残余强度。
E
由于大多数岩石的变形具有不同程度的弹 性性质，且工程实践中建筑物所能作用于岩石 的压应力远远 低于单轴极限抗压强度。因此， 可在一定程度上将岩石看作 准弹性体，用弹性 参数表征其变形特征。
岩石的孔隙率的大小，主要决定于 岩石的 结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、构 造运动和变质作用的影响。
（3）吸水性 岩石的吸水性，反映岩石在一定条件下的吸
2.岩石的主要力学性质
岩石的力学性质是指岩石抵抗外力作用的 性能。岩石在外力作用下，首先发生变形，当 外力增加到某一数值时，岩石便开始破坏。所 以在研究岩石的力学性质时，既要考虑岩石的 变形特性，也要考虑岩石的强度特性。 （1）岩石的变形
岩石典型的应力～应变曲线岩石在外力作 用下产生变形，且其变形性质分为 弹性和塑性 两种。 根据曲率的变化，可将岩石变形过程划 分为四个阶段：
岩石和岩体过去统称岩石。实际上．从工程 地质观点看，岩石是矿物的集合体，没有显著软 弱面的石质材料，岩体则是岩石的地质综合体。 岩石的工程地质性质，是岩体的基础，岩体工程 地质性质，严格受其结构面的控制。
§4.1 岩石工程地质性质
就大多数的工程地质问题来看，岩石的工程 地质性质主要决定于岩体内部裂隙系统的性质及 其分布情况，但岩石本身的性质也起着重要的作 用。岩石的工程地质性质包括 物理性质和力学性 质二个主要方面。
形由压缩转变为膨胀。应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破
损范围逐渐扩大形成员通的破裂面，导致岩石“破坏”。c点对应的应力
达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
(4)峰值后阶段（图中c点之后） 岩石被环后，经过较大的变形，应力下
降到一定程度开始保持常数，d点对应的应力称为残余强度。
E
由于大多数岩石的变形具有不同程度的弹 性性质，且工程实践中建筑物所能作用于岩石 的压应力远远 低于单轴极限抗压强度。因此， 可在一定程度上将岩石看作 准弹性体，用弹性 参数表征其变形特征。
工程地质问题ppt
滑坡特征-landslide features
【1】冠crown：主断壁【2】最高处附 近仍停留在原地未发生变位的岩土体。 【2】主断壁main scarp：滑坡上部边 缘未受扰动场地上的一个陡面，由于滑 移物质脱离未扰动场地而形成。它是破 坏面【10】的可见部分。 【3】顶top：滑移体【13】与主断壁 【2】接触界线的最高点。 【4】头head：滑坡上部滑移体【13】 与主断壁【2】相接触的部分。 【5】次断壁minor scarp：滑坡滑移体 上的陡面，由于滑移体内的差异运动不协调变形而形成。 【6】主滑体main body：滑坡滑移体的 一部分，它覆盖与主断壁【2】与破坏 面【10】之上。
顶top
头head
冠crown 主断壁main scarp
次断面minor scarp
滑坡特征-landslide features
【6】主滑体
【7】足
【13】滑移体=【6】主滑体+【7】足=【17】减损体+【18】加积体
滑坡特征-landslide features
破坏面趾 趾尖
滑覆面 趾
滑坡特征-landslide features
6.5 溶洞与土洞
6.1 岩石的风化
风化营力：引起岩石风化的因素。
岩石是热的不良导体，表层受热膨胀，而内部不热→表层膨胀→夜间外层冷却收缩，而内 部受热→产生径向裂缝→表里不协调膨胀和收缩作用，表层剥落。
岩石颜色、矿物成分和矿物颗粒大小对温度的不协
调响应：
A、含深色矿物的岩石对温度响应敏感；
B、岩石中不同矿物的热膨胀系数不同，当温度变化 时，在矿物之间产生很大的温度应力，消弱晶粒间 的联结，导致岩石结构破坏； C、矿物颗粒小而且均匀的岩石的风化速度慢。
岩土工程地质分级与分类-PPT
沉积年代
老粘土 一般粘性土
塑性指数
粉质粘土
新近沉积的粘性土
粘土
34
我国主要特殊土的基本特性
黄土 红粘土 软土 膨胀土 冻土 盐渍土
35
1、黄土的成因
气候条件：第四纪干旱和半干旱气候
颜色：多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色
成因分类
原生黄土：不具层理 次生黄土具有层理，并含有砂砾和细砾。
天然状态下土质坚硬、压缩性小、强度较高
下更新世Q1 中更新世Q2
老黄土大孔结构已退化，一般仅在黄土的上部有轻微 的湿陷性，或在大压力下有湿陷性；而离石黄土分布 普遍，厚度为50—70m，在黄河中游最厚可达170m。
40
马兰黄土 10万—0.5万 新黄土
晚更新世Q3
Q41黄土 5000年以内 全新世早期Q4
马兰黄土Q41黄土土质相近，均匀、疏松，大孔和 虫孔发育，具垂直节理，有较强烈的湿陷性，与工 程建设关系最为密切。
61
软土的工程性质
触变性
流变性
高压缩性
低强度
低透水性
不均匀性
62
触变性 当原状土受到振动以后，破坏了结构连接，降低了土
的强度或很快地使土变成稀释状态。 流变性
软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体 还会发生缓慢而长期的剪切变形。
63
高压缩性 软土是属于高压缩性的土，压缩系数大，反映在建
45
7.2 土的工程分类
2、红粘土的定义 碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的棕
红、褐黄等色的高塑性粘土称为红粘土。其液限一般大 于50，上硬下软，具明显的收缩性，裂隙发育。经再搬 运后仍保留红粘土基本特征，液限大于45小于50的土称 为次生红粘土。
工程地质 地质图 PPT课件
地形地貌 总体西北高（最高550米在图区的西北角），东南低（最 低100米在图区的东南角），有2条NNW走向的山沟在图区 的东西两半。
地层岩性
古生代地层泥盆系D为石灰岩、页岩和石英砂岩，石炭系C 为页岩和石灰岩。古生代地层分布在图区东南部地势较低 处。条带状分布，总体走向NEE方向，中间有两处被断层 切断，成为3部分，每一部分都明显表现出地层的对称重 复，从而判断为褶皱。东部古生代地层中有一个花岗岩体 侵入。
沉积接触 -- 冷接触
5
3
4
3
1
2
1
地层接触关系
5．地质图的阅读分析
方法和步骤： 图名、 比例尺和图例， 地形地貌， 地层的分布及产状， 地质构造分析。
黑山寨地区地质图的阅读分析
比例尺 图上1cm=实际100m。这个11cm×8.5cm印刷图幅的地质图 相当于实际1100m×850m。
图例 主要看地层图例。最古老地层为下泥盆系D1，最年轻地层 为第三系R。中间地层存在不连续，缺失二叠系P和侏罗系 J。这两个时段可能存在地层不整合。
4．常见地质现象在地形地质图上的表现
水平岩层，倾斜岩层，岩墙和直立岩层，褶皱，断层， 深成岩浆岩体，第四系沉积物，各种地层接触关系。
1）水平岩层
地层分界线与地形等高线平 行或者重合。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化 。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化
3） 褶皱 不同时代的地层对称地重复分布： 向斜，中间地层新，两侧地层老； 背斜，中间地层老，两侧地层新。
5 43 2 1 2 3 4
5
43 2
1
地层岩性
古生代地层泥盆系D为石灰岩、页岩和石英砂岩，石炭系C 为页岩和石灰岩。古生代地层分布在图区东南部地势较低 处。条带状分布，总体走向NEE方向，中间有两处被断层 切断，成为3部分，每一部分都明显表现出地层的对称重 复，从而判断为褶皱。东部古生代地层中有一个花岗岩体 侵入。
沉积接触 -- 冷接触
5
3
4
3
1
2
1
地层接触关系
5．地质图的阅读分析
方法和步骤： 图名、 比例尺和图例， 地形地貌， 地层的分布及产状， 地质构造分析。
黑山寨地区地质图的阅读分析
比例尺 图上1cm=实际100m。这个11cm×8.5cm印刷图幅的地质图 相当于实际1100m×850m。
图例 主要看地层图例。最古老地层为下泥盆系D1，最年轻地层 为第三系R。中间地层存在不连续，缺失二叠系P和侏罗系 J。这两个时段可能存在地层不整合。
4．常见地质现象在地形地质图上的表现
水平岩层，倾斜岩层，岩墙和直立岩层，褶皱，断层， 深成岩浆岩体，第四系沉积物，各种地层接触关系。
1）水平岩层
地层分界线与地形等高线平 行或者重合。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化 。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化
3） 褶皱 不同时代的地层对称地重复分布： 向斜，中间地层新，两侧地层老； 背斜，中间地层老，两侧地层新。
5 43 2 1 2 3 4
5
43 2
1
《工程地质》PPT课件
第一章 工程地质
2018/11/25
1
土的生成
由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震 等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程
量 物理风化
岩石
搬运沉积
大小、 形状和 成分都 不相同 的松散 颗粒集 合体 土
化学风化 量质
岩体与空气、水和各种水溶液相互作用使岩 石成分发生变化，形成粘粒和可溶盐的过程
2018/11/25
15
多级井点降水
流砂现象的防治原则 （２）增长渗流路径 沿坑壁打入板桩，它一方面可 以加固坑壁，同时增加了地下水 的渗流路径，减小水力坡降
钢板桩 透水材料
（３）平衡渗流力 在向上渗流出口处地表用 透水材料覆盖压重以平衡渗 流力 （４）土层加固处理。如冻结 法、注浆法等。
2018/11/25
16
在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动， 以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的 颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管 道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。在自然界中这种现象叫 潜蚀（分为机械潜蚀和化学潜蚀）。 管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是
1.5.4 地下水的运动
法国学者达西于1856年通过砂土 的渗透实验，发现地下水的运动 规律，称为达西定律。
层流：即相邻两个水分子运动的轨迹相互平行而不混流。 达西定律：在层流条件下，土中水渗流速度与能量（水头）损失之间的关系 的渗流规律 达西根据实验发现，单位时间内的渗 出水量q与圆筒断面积A和水力梯度i成正 比，且与土的透水性质有关
承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充 满的在压地下水。
2018/11/25
2018/11/25
1
土的生成
由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震 等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程
量 物理风化
岩石
搬运沉积
大小、 形状和 成分都 不相同 的松散 颗粒集 合体 土
化学风化 量质
岩体与空气、水和各种水溶液相互作用使岩 石成分发生变化，形成粘粒和可溶盐的过程
2018/11/25
15
多级井点降水
流砂现象的防治原则 （２）增长渗流路径 沿坑壁打入板桩，它一方面可 以加固坑壁，同时增加了地下水 的渗流路径，减小水力坡降
钢板桩 透水材料
（３）平衡渗流力 在向上渗流出口处地表用 透水材料覆盖压重以平衡渗 流力 （４）土层加固处理。如冻结 法、注浆法等。
2018/11/25
16
在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动， 以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的 颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管 道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。在自然界中这种现象叫 潜蚀（分为机械潜蚀和化学潜蚀）。 管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是
1.5.4 地下水的运动
法国学者达西于1856年通过砂土 的渗透实验，发现地下水的运动 规律，称为达西定律。
层流：即相邻两个水分子运动的轨迹相互平行而不混流。 达西定律：在层流条件下，土中水渗流速度与能量（水头）损失之间的关系 的渗流规律 达西根据实验发现，单位时间内的渗 出水量q与圆筒断面积A和水力梯度i成正 比，且与土的透水性质有关
承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充 满的在压地下水。
2018/11/25
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性 质称为岩石的软化性。软化学性主要决定于岩 石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含 量高、孔隙度大 、吸水率高的岩石，与水作 用容易软化而丧失其强度和稳定性。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
性。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和 饱水系数。
• 岩吸入石水吸的水质率量（（wa，m0%-）ms是,g试）件与在试大件气固压体力质和量室（温ms条，件g）下
的比值，以百分数表示；--与孔隙度大小、孔隙张开 程度有关；吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸 湿、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水影响显著。
• 岩大值吸，石水以饱量百和（分吸m数水p表率ms示（，。wgs）a，与%）试是件试固件体在质强量制（状ms，态g下）的的最比
• 岩石饱水系数kw是指岩石吸水率与饱水率的比值，以
百分数表示。
•
一般岩石的饱水系数kw介于0.5～0.8之间。饱水
系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。
• （6）岩石的软化性
去后不能完全恢复其原有的形状及体积的变形称为塑性 变形。
• 3）黏性变形 • 岩石在外力作用下变形不能在瞬间完成，并且应变速率
d/dt是应力的函数，即，应力随着应变速率d/dt的增
大而增大，当外力撤去后不能恢复其原有形状及体积的
变形称为黏性变形。
单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）
应 力
应变
• 单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）
• 岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同 时也受外力因素的影响。--砾岩、砂岩等沉积岩孔隙度 大。
• （4）岩石的含水率
• 岩石的含水率（w，%）是试件在105～110℃下烘干至
恒g）量的时比所值失，去以的百水分的数质表量示（。m0-ms,g）与试件干质量（ms，
（5）岩水
• 3）第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段，
岩石的应力—应变曲线为略向下凹的曲线，该曲线上C点 所对应的应力y为屈服极限。
• （7）岩石的抗冻性(frost resistance)
岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积
膨胀，就产生巨大的压力，由于这种压力的作 用，会促使岩石的强度降低和稳定性破坏，岩 石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻 性。一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降 低率表示。抗压强度降低率小于20%～25%的 岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石，认为 是非抗冻性的。
•
岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内
部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉，
因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。
•
岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和
浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质
量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主
要适用于黏土类岩石和风化岩石。
（8）岩石的膨胀性
•
膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏
土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚，
或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨
胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向
约束膨胀率和岩石膨胀压力等。
•
岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径
向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石
• 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小 决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。
• 岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 • 一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石
的强度和稳定性也比较高。
• （3）岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙) 的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。 用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的 总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。
工程地质-岩石及岩体的工程地 质性质
3.5.1 岩石的主要物理力学性质
1、岩石的主要物理性质指标 2、岩石的主要力学性质指标 3、影响岩石工程性质的因素
• 1、岩石的主要物理性质(physical properties)指标
• （1）比重(相对密度)(specific gravity)：岩石固体(不
试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数
表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限
条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形
（H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石膨胀压力（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持
原体积不变所需的压力。
（9）岩石的耐崩解性
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
性。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和 饱水系数。
• 岩吸入石水吸的水质率量（（wa，m0%-）ms是,g试）件与在试大件气固压体力质和量室（温ms条，件g）下
的比值，以百分数表示；--与孔隙度大小、孔隙张开 程度有关；吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸 湿、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水影响显著。
• 岩大值吸，石水以饱量百和（分吸m数水p表率ms示（，。wgs）a，与%）试是件试固件体在质强量制（状ms，态g下）的的最比
• 岩石饱水系数kw是指岩石吸水率与饱水率的比值，以
百分数表示。
•
一般岩石的饱水系数kw介于0.5～0.8之间。饱水
系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。
• （6）岩石的软化性
去后不能完全恢复其原有的形状及体积的变形称为塑性 变形。
• 3）黏性变形 • 岩石在外力作用下变形不能在瞬间完成，并且应变速率
d/dt是应力的函数，即，应力随着应变速率d/dt的增
大而增大，当外力撤去后不能恢复其原有形状及体积的
变形称为黏性变形。
单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）
应 力
应变
• 单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）
• 岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同 时也受外力因素的影响。--砾岩、砂岩等沉积岩孔隙度 大。
• （4）岩石的含水率
• 岩石的含水率（w，%）是试件在105～110℃下烘干至
恒g）量的时比所值失，去以的百水分的数质表量示（。m0-ms,g）与试件干质量（ms，
（5）岩水
• 3）第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段，
岩石的应力—应变曲线为略向下凹的曲线，该曲线上C点 所对应的应力y为屈服极限。
• （7）岩石的抗冻性(frost resistance)
岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积
膨胀，就产生巨大的压力，由于这种压力的作 用，会促使岩石的强度降低和稳定性破坏，岩 石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻 性。一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降 低率表示。抗压强度降低率小于20%～25%的 岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石，认为 是非抗冻性的。
•
岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内
部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉，
因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。
•
岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和
浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质
量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主
要适用于黏土类岩石和风化岩石。
（8）岩石的膨胀性
•
膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏
土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚，
或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨
胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向
约束膨胀率和岩石膨胀压力等。
•
岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径
向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石
• 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小 决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。
• 岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 • 一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石
的强度和稳定性也比较高。
• （3）岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙) 的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。 用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的 总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。
工程地质-岩石及岩体的工程地 质性质
3.5.1 岩石的主要物理力学性质
1、岩石的主要物理性质指标 2、岩石的主要力学性质指标 3、影响岩石工程性质的因素
• 1、岩石的主要物理性质(physical properties)指标
• （1）比重(相对密度)(specific gravity)：岩石固体(不
试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数
表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限
条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形
（H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石膨胀压力（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持
原体积不变所需的压力。
（9）岩石的耐崩解性