岩石的工程性质
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4 岩石的工程性质及工程分类
膨胀土工程地质问题实例
据文献资料介绍，全国铁路每年围整治膨胀土 地区路基病害，花费的投资额均在一亿元以上， 而且各种膨胀土路基的新生病害还在不断发生。 尤其是南方几条铁路干线在施工中即产生浴塌、 滑坡等严重病害，造成施工受R，以至被迫停 工先期抢修病害，再行施工。例如，成员铁路 北段，铁路通过成都膨胀土地段；变渝铁路中 段，铁路通过安康膨胀土地段等，膨胀土灾害 不仅严重影响了施工进度，而且因整治这些铁 路病害，使工程造价成倍增大，造成巨大经济 损。
4）工程地质问题及防治
（1）黄土地基湿陷性 防水 地基处理 （2）黄土陷穴 加强排水 改善地表性质 灌砂回填
6 特殊土的工程性质--膨胀土
定义 1.膨胀土的特征及其分布 特征
（1）颜色多为灰白、棕黄、棕红、褐色等 （2）粒度成分以粘粒为主，含量在35％ ~ 50％以上，其次是 粉粒，砂粒最少； （3）粘粒的粘土矿物以蒙脱石、伊利石为主，高岭石最少； （4）具有强烈的膨胀、收缩特性，吸水时膨胀，产生膨胀 压力，失水收缩时产生收缩裂隙，干燥时强度较高， 多次反复胀缩强度降低。 （5）膨胀土中各种成因的裂隙十分发育。 （6）早期生成的膨胀土具有超固结性。 分布：我国分布很广。主要分布在云贵高原到华北平原之间各 流域形成的平原、盆地、河谷阶地以及山间地块和丘陵等地。
影响岩石风化的因素----成因
(1)岩石风化是在地表及其附近的环境条件下进 行的，从这个角度看，风化作用的实质是由于岩 石生成时的环境条件与目前所处的环境条件的差 异造成的。 (2)岩石生成时的环境条件与今天发生风化作用 的环境条件越接近，抵抗风化能力越强，反之越 弱。 (3)喷出岩浅>成侵入岩>深成侵入岩 (4)沉积岩>岩浆岩变质岩
岩石的工程地质性质
第五节 岩石的工程地质性质
一、岩石的工程地质性质指标
物理性质 密度，孔隙率，吸水性 力学性质 强度，变形 水理性质 透水性，溶解性，软化性，抗冻性
(一)物理性质
1.密度 岩石单位体积的质量。
2.相对密度 固体岩石的质量与同体积4℃水的质量的比值。
3.岩石的孔隙率 岩石中孔隙、裂隙的体积与岩石总体积的比值。
2.变形模量 应力与总应变的比值。
3.泊松比 轴向压力作用下的模向应变和纵向应变的比值。
(三)水理性质
1.透水性 2.溶解ห้องสมุดไป่ตู้ 3.软化性 4. 抗冻性
二、影响岩石工程性质的因素
1. 矿物成分 2. 结构
岩石按结构分类：结晶联结、胶结物联结 强度上的一般规律：
结构：结晶联结＞胶结物联结 胶结物：
硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结 胶结方式(图1-4)：
接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结
二、影响岩石工程性质的因素
3. 构造 一些强度底、易风化的矿物，多沿一定的
方向富集，或成条带状风布，或成局部的聚集体， 从而使岩石的强度在这些部位出现弱化。
4. 水的作用
5. 风化
4.吸水率 指在常压条件下岩石所吸水分质量与干燥岩石质量 的比值。
(二)力学性质
强度指标
1.抗压强度 岩石在单向压力作用下，抵抗压碎破坏的能力。
2.抗拉强度 岩石单向拉伸时，抵抗拉断破坏的能力。
3.抗剪强度 岩石抵抗剪切破坏的能力。可分为抗剪断强度、抗 剪强度和抗切强度。
(二)力学性质
变形指标
1.弹性模量 应力与弹性应变的比值。
一、岩石的工程地质性质指标
物理性质 密度，孔隙率，吸水性 力学性质 强度，变形 水理性质 透水性，溶解性，软化性，抗冻性
(一)物理性质
1.密度 岩石单位体积的质量。
2.相对密度 固体岩石的质量与同体积4℃水的质量的比值。
3.岩石的孔隙率 岩石中孔隙、裂隙的体积与岩石总体积的比值。
2.变形模量 应力与总应变的比值。
3.泊松比 轴向压力作用下的模向应变和纵向应变的比值。
(三)水理性质
1.透水性 2.溶解ห้องสมุดไป่ตู้ 3.软化性 4. 抗冻性
二、影响岩石工程性质的因素
1. 矿物成分 2. 结构
岩石按结构分类：结晶联结、胶结物联结 强度上的一般规律：
结构：结晶联结＞胶结物联结 胶结物：
硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结 胶结方式(图1-4)：
接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结
二、影响岩石工程性质的因素
3. 构造 一些强度底、易风化的矿物，多沿一定的
方向富集，或成条带状风布，或成局部的聚集体， 从而使岩石的强度在这些部位出现弱化。
4. 水的作用
5. 风化
4.吸水率 指在常压条件下岩石所吸水分质量与干燥岩石质量 的比值。
(二)力学性质
强度指标
1.抗压强度 岩石在单向压力作用下，抵抗压碎破坏的能力。
2.抗拉强度 岩石单向拉伸时，抵抗拉断破坏的能力。
3.抗剪强度 岩石抵抗剪切破坏的能力。可分为抗剪断强度、抗 剪强度和抗切强度。
(二)力学性质
变形指标
1.弹性模量 应力与弹性应变的比值。
岩石的工程地质性质
1、岩石矿物成分 2、岩石结构、构造（矿物颗粒间的连结、颗粒大 小与形状、空隙性等） 3、岩石含水状态 4、实验条件：如试件形状、大小、高径比、加荷 速率
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t
2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
1/10
P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t
2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
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P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹
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。
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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
工程地质学-第二章 岩石的工程地质性质-1-岩石的物理性质
吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀，给井巷支护造 成很大压力。
在公路建筑材料中 Ks→1，石料抗冻性能差， Ks >0.85的 石料寒冷地区不用。
2、岩石的透水性
透水性：在一定的水压作用下，水穿透岩石的能 力。地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中，而且大多数岩石 的孔隙裂隙是连通的，因而在一定的水压作用下，地下水 可以在岩石中渗透。岩石的这种能透水的性能称为岩石的 透水性。岩石的透水性大小不仅与岩石的孔隙度大小有关， 而且还与孔隙大小及其贯通程度有关。
I d 2 mr / ms %
试验前的试件烘干质量 mr ； 残留在筒内的试件烘干质量 ms 。
3.岩石的膨胀性 评价膨胀性岩体工程的稳定。
1）自由膨胀率：无约
束条件下，浸水后胀变形 与原尺寸 之比 轴向自由膨胀
VH H / H （%）
H——试件高度 径向自由膨胀
VD D / D （%）
n0Leabharlann Vn0 V Ws V
Vn0 Ws
d 2 w
式中：Ws为干燥岩石重量；γd,γw干燥岩石和水的重度。
（3）岩石的饱水系数（Ks）
岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数，即
Ks
1 2
饱水系数反映了岩石中大开空隙和小开空隙的相对含量。 饱水系数越大，岩石中的大开空隙越多，而小开空隙越少。
Vnb Ws
Ws Vnb1 d1
V W1
w
式中：W s为干燥岩石的重量；γd,γw分别为干燥岩石和水的重度。
（2）岩石的饱水率（ω2）
岩石的饱水率指在高压（150个大气压）或真空
条件下，岩石吸入水的重量Wω2与岩石干重量Ws之比，
即：
岩石的工程性质与分类
c ——内聚力，MPa。
当 0 ，即岩石受剪切时无法向压应力作用，只有内聚力抵抗剪切，此时抵抗剪切的最大
能力为 c ，称其为抗切强度。当岩石试样中已存在一个光滑、平直的裂开面并在此裂面上有
法向压应力 作用时，若沿裂面进行剪切，c 0，抵抗剪切的只有岩石裂面间的摩擦阻力，此时
抵抗剪切的最大能力为 tan，称其为抗剪（摩擦）强度。通常应用最广泛的是抗剪强度。
IS 的用途包括：直接用 IS 作为岩石强度分类的指标；通过不同的换算系数，把 IS 换算为单 轴抗压或间接抗拉等其他强度参数；用点荷载试验求得各种风化岩石的 IS 值。
图1-4 点荷载试验图
2）岩石的变形特性 岩石受力后的变形过程一般可分为压密变形、 弹性变形及破裂变形三个阶段。研究岩石变形规 律通常通过试验方法获得岩石的应力—应变曲线， 从而得到表示岩石变形特性的指标：变形模量、 弹性模量和泊松比。 （1）变形模量与弹性模量 变形模量 E0 是指岩石在单轴压缩条件下轴
向应力 与轴向应变 之比，即 E0 / 。在
一般情况下，岩石破坏前的应力—应变曲线如图 1-5所示。
图1-5 岩石的应力—应变曲线
（2）泊松比
岩石在单轴压缩条件下，横向应变1 与轴向应变2 之比称为泊松比 ，即 1 /2 。
表1-7列出了常见岩石的变形指标数值。
表1-7 常见岩石的变形指标数值
掩饰的抗冻性
岩石抵抗冰冻破坏 的性能称为抗冻性。
岩岩石抵抗外力作用的性质称为石的力学性质，它主要包括岩石在外力作用下的强度和变形 特性两大方面。
1）岩石的强度特性 岩石在外力作用下发生变形，随着外力不断增大，变形也不断加剧，岩石内个别地方开始出 现微裂隙。如果外力继续增加，达到或超过某一数值，微裂缝扩展连通形成破裂面，岩石变形就 转化为岩石破坏。岩石在达到破坏前所能承受的最大应力称岩石的强度。 表示岩石强度的指标有单向外力作用下的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及抗弯强度；还有 双向、三向外力作用下的岩石强度等。此外，若试验条件和方法不同，如试样的尺寸和形状、加 载速度、试样端部的约束条件、试样含水情况等不同，得到的强度值也不相同。目前，最常用的 是根据试验规范的规定通过室内试验获得的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度。近年来，点荷 载强度也得到日益广泛的应用。
三大岩石的工程性质评述
岩浆岩的工程性质评述岩浆岩的工程地质性质主要与岩浆凝固时的环境条件有关，不同成因条件，其矿物成分、结构、构造和产状差别很大，岩石颗粒间的连接力也有很大差异。
(1)侵入岩：是岩浆在地下缓慢冷凝结晶生成的，矿物结晶良好，颗粒之间连接牢固，多呈块状构造。
因此，侵入岩孔隙率低、抗水性强、力学强度及弹性模量高，具有较好的工程性质。
常见的侵入岩有花岗岩、闪长岩及辉长岩等。
从矿物上看，石英、长石、角闪石及辉石的含量越多，岩石强度越高，云母含量增加使岩石强度降低。
从结构上看，晶粒均匀细小的岩石强度高，粗粒结构及斑状结构岩石强度相对较低。
(2)喷出岩：是岩浆喷出地表后迅速冷凝生成的，由于地表条件复杂，使喷出岩具有很不相同的地质特征。
具有隐晶质结构、致密块状构造的粗面岩、安山岩、玄武岩等，工程性质良好，其强度甚至可大于花岗岩。
但当这类岩石具有明显的流纹、气孔构造或含有原生节理时，工程性质变差，孔隙度增加，抗水性降低，力学强度及弹性模量减小。
在具体评述岩浆岩的工程性质时，还必须充分考虑它的节理发育程度及风化程度。
沉积岩的工程性质评述沉积岩具有层理构造，层状及层理对沉积岩工程性质的影响主要表现为各向异性。
因此，沉积岩的产状及其与工程建筑物位置的相互关系对建筑物的稳定性影响很大。
同时由于组成岩石的物质成分不同，也具有不同的工程地质特征。
(1)碎屑岩：是碎屑颗粒被胶结构胶结在一起而形成的岩石。
它的工程性质主要取决于胶结物成分、胶结方式。
从胶结物成分看，按硅质、钙质、铁质、粘土质的顺序，强度依次降低。
从胶结方式看，基底式胶结的岩石胶结紧密，强度较高，受胶结物成分控制；孔隙式胶结岩石的工程性质与碎屑颗粒成分、形状及胶结物成分有关，变化很大；接触式胶结岩石的孔隙度大，透水性强，强度低。
(2)粘土岩：是工程性质最差的岩石之一。
粘土岩强度低、抗水性差、亲水性强。
当粘土岩有较多节理、裂隙时，一旦遇水浸泡，工程性质迅速恶化，常产生膨胀、软化或崩解。
工程地质1.4岩石的工程性质
4、几种代表性的分类方案
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009)
根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值 Rc划分岩石 的坚硬程度:
5 15 30 60
Rc 坚硬岩
极软岩
软岩
较软岩
较坚硬岩
23/49
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009) 根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度:
岩体压缩波速度与岩块压缩波 速度之比的平方
1/49
吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干燥 岩石质量之比。 饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质量 与干燥岩石质量之比。 饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值越 大，岩石的抗冻性越差。
2/49
2.岩石的水理性质
软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。软化系 数(softening coefficient)为岩石在饱水状态下的极限抗压强 度与风干状态下强度之比。<0.75是强软化的岩石，工程 性质较差。 渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。
17/49
流变性:
指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。 蠕变(creep): 在一定应力下,变形随时间
持续增长。
松弛(relaxation): 在变形保持一定时,应力随 时间逐渐减小。
图 7—8 不同应力条件下岩体的蠕变曲线
18/49
强度特性
最主要是抗剪强度
Байду номын сангаас
m
cm
图 7—12 岩体抗剪强度包络线 1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围
岩 芯 采 取 率 200/250=80% RQD=157/250=63% ：
岩石的工程地质性质
➢ 断口：指非晶质矿物在受到外力打击作用后，破 裂面方向随机且极不平整光滑的性质。
➢ 裂开的不平整也不光滑的面称为断口面。 ➢ 根据断口的形态特征，常见如下类型：
①贝壳状断口； ②平坦状断口； ③参差状断口； ④锯齿状断口； ⑤刀片状断口； ⑥阶梯状断口。 值得注意：解理和断口
的性质此消彼长。
7. 密度和重度
3. 光泽
➢ 矿物光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。 它的强弱取决于矿物的折射率、吸收系数和反 射率。
➢ 在矿物学中，将矿物光泽按反射率大小分为三 个等级，即金属光泽、半金属光泽和非金属光 泽。 （1）金属光泽：如同金属抛光表面上的反射光， 闪耀夺目。 （2）半金属光泽：比新鲜金属抛光面略暗一些， 如同陈旧的金属器皿表面的反射光。 （3）非金属光泽：如同非金属抛光表面上的反 射光，光泽暗淡。它可再细分为金刚光泽和玻 璃光泽。常见特殊的非金属光泽包括珍珠光泽、 油脂光泽、丝绢光泽、蜡状光泽和土状光泽等
第二章 岩石及其工程地质性质
内容提要：
一、矿物及其特征 二、岩浆岩及其特征 三、沉积岩及其特征 四、变质岩及其特征 五、岩石的工程地质性质
➢ 岩土体作为地基或建筑结构本身或部分，其工 程地质性质将直接影响工程的设计、施工和投 资以及稳定安全性，也是地质学尤其是工程地 质学研究的重要对象。
➢ 岩石是地质作用形成矿物的集合体。
4. 透明度
➢ 矿物透明度是指矿物透过可见光的能力，其大小可用 透射系数表示。
➢ 为了消除矿物厚度对透明度的影响，一般以0.03cm薄片 厚度作为参考标准。据此，矿物透明度可分为如下三个 等级：透明、半透明和不透明。
➢ 矿物颜色、条痕、光泽与透明度之间存在相互消长的关
系。
5. 硬度
3第一章 岩石的工程地质性质
一、岩石工程地质性质的常用指标
（二）岩石的水理性质
1.岩石的透水性 1.岩石的透水性 透水性：指岩石允许水通过的能力。 透水性：指岩石允许水通过的能力。
水只沿连通孔隙渗透，渗水性大小可用渗透系数表示， 水只沿连通孔隙渗透，渗水性大小可用渗透系数表示，主 要决定于岩石孔隙的大小、数量、方向及其相互连通情况。 要决定于岩石孔隙的大小、数量、方向及其相互连通情况。
一、岩石工程地质性质的常用指标
（三）岩石的力学性质
2.岩石的强度 2.岩石的强度 抗压强度： 抗压强度：岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏 的能力。 的能力。 抗拉强度： 抗拉强度：岩石在单向受拉条件下拉断时的极限 应力值。 应力值。 抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的能力。 抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的能力。
γ = ρ⋅g
一、岩石工程地质性质的常用指标
（一）岩石的物理性质
2.岩石的比重 2.岩石的比重 比重：岩石固体部分单位体积的重量， 比重：岩石固体部分单位体积的重量，即单位体积 固体颗粒的重量与4℃时同体积水的重量之比（Gs）。 4℃时同体积水的重量之比 固体颗粒的重量与4℃时同体积水的重量之比（Gs）。
ε
一、岩石工程地质性质的常用指标
（三）岩石的力学性质
1.岩石的变形特性 1.岩石的变形特性 弹性模量：单轴压缩条件下， 弹性模量：单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向 应变之比。 应变之比。 弹性模量越大，变形越小， 弹性模量越大，变形越小，说明岩石抵抗变形 的能力越高。 的能力越高。 泊松比：横向应变与轴向应变之比。 泊松比：横向应变与轴向应变之比。 泊松比越大， 泊松比越大，表明岩石受力作用后的横向变形 越大。 越大。
变形= 结构体变形+ 变形= 结构体变形+结构面变形
工程地质第7讲：岩石工程性质评价与岩石工程分类
胶结方式： 基底式胶结：受胶结物成分控制； 孔隙式胶结：与碎屑颗粒成分、形状及胶结
物成分有关，变化很大； 接触式胶结：透水性强，强度低。
结晶结构：一般情况下工程性质良好。
生物结构：常见的煤层及与之共生的煤系地层， 工程性质差。
沉积构造的影响 层理：各向异性，产状影响建筑物的稳定性。
缝合线构造、泥裂、波纹、交错层理及层间角 砾岩块等，使得岩层层面参差不齐，上下相邻 岩层相互咬合很牢，利于碎屑岩层的稳定。
结构影响: 结晶程度影响： 结晶矿物结合力强，孔隙小，孔隙度低， 稳颗定粒性大好小，影强响度：一般较高。
细粒比粗粒高：如细粒花岗岩抗压强度260 MPa，粗粒花岗岩为120 MPa。
等粒比不等粒结构强度高：如等粒花岗岩 抗拉强度为18 MPa，斑状花岗岩则为4 MPa。
构造影响: 流纹、气孔、杏仁状构造：强度较块状低
（三）常见变质岩的工程性质评述 1．片理构造： 片理构造发育，工程性质各向异性。 千枚岩、滑石片岩、绿泥石片岩、石墨片岩 等工程性质差。 片麻岩石英、正长石含量较多，工程性质较 好。 2．块状构造： 石英岩和大理岩， 有良好的工程性质。
三、岩石的工程分类 铁路:按照土、岩石开挖的难易程度，规定了《土、 石的工程分级》；为了评价岩石强度特性，采用 以饱和单轴极限抗压强度为指标的《岩石强度分 类》。
1.物理性质
密度（ρ）和重度（γ）
r、rsat、rd （γ、 γsat、γd ）等
颗粒密度（ρs）和比重（ds）
ds裂隙率（nKT）1
e
e
;
e n 1 n
ρ、ρs↑，n、e↓，岩石的工程性质↑
孔隙度多用于松散土、石，而裂隙率多 用于结晶连接的坚硬岩石。
296-4
第六章-岩石工程地质性质
正应力越大，残余强度越高，如图所示。所以只要有正应力存在， 岩石剪切破坏面仍具有抗剪切的能力。
4 三轴抗压强度
1)定义：岩石在三向压缩荷载作用下，达到破 坏时所能承受的最大压应力称为岩石的三轴抗 压强度(Triaxial compressive strength)。
与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力外， 还受侧向压力。侧向压力限制试件的横向变形， 因而三轴试验是限制性抗压强度(confined compressive strength)试验。
VP V
碎胀系数不是一个固定值，是随时间而变化的。 永久碎胀系数（残余碎胀系数）――不能再压密时 的碎胀系数称为永久碎胀系数.
§ 6岩.3石岩的强石度的：岩力石学抵抗性外质力作用的能
力，岩石破坏时能够承受的最大应力。
a.单向抗压强度 b.单向抗拉强度 c.剪切强度 d.三轴抗压强度
岩石的变形：岩石在外力作用下发生 形态（形状、体积）变化。
变形
弹性变形 塑性变形
线弹性变形 非线弹性变形
岩石强度与外力有关 a.外力性质：动载荷、静载荷 b.外力方式：拉伸、压缩、剪切 C.应力状态：单向、双向、三向
1 岩石单轴抗压强度
1）定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所 能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度 (Uniaxial compressive strength)，或称为非限制性抗 压强度(unconfined compressive strength)。如图所 示。
5) Hoek直剪仪试验装置
6）角模压剪试验及受力分析示意图 在压力P的作用下，剪切面上可分解为沿剪切面的剪
力Psinα/A和垂直剪切面的正应力Pcosα/A，如图所 示。
7）限制性剪切强度试验结果及其分析
4 三轴抗压强度
1)定义：岩石在三向压缩荷载作用下，达到破 坏时所能承受的最大压应力称为岩石的三轴抗 压强度(Triaxial compressive strength)。
与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力外， 还受侧向压力。侧向压力限制试件的横向变形， 因而三轴试验是限制性抗压强度(confined compressive strength)试验。
VP V
碎胀系数不是一个固定值，是随时间而变化的。 永久碎胀系数（残余碎胀系数）――不能再压密时 的碎胀系数称为永久碎胀系数.
§ 6岩.3石岩的强石度的：岩力石学抵抗性外质力作用的能
力，岩石破坏时能够承受的最大应力。
a.单向抗压强度 b.单向抗拉强度 c.剪切强度 d.三轴抗压强度
岩石的变形：岩石在外力作用下发生 形态（形状、体积）变化。
变形
弹性变形 塑性变形
线弹性变形 非线弹性变形
岩石强度与外力有关 a.外力性质：动载荷、静载荷 b.外力方式：拉伸、压缩、剪切 C.应力状态：单向、双向、三向
1 岩石单轴抗压强度
1）定义：岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所 能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度 (Uniaxial compressive strength)，或称为非限制性抗 压强度(unconfined compressive strength)。如图所 示。
5) Hoek直剪仪试验装置
6）角模压剪试验及受力分析示意图 在压力P的作用下，剪切面上可分解为沿剪切面的剪
力Psinα/A和垂直剪切面的正应力Pcosα/A，如图所 示。
7）限制性剪切强度试验结果及其分析
3岩石的工程地质性质_204807711
化学岩的工程地质性质 石灰岩 力学强度大多较高，抗水性弱(具溶解性)，地 下水的溶蚀形成喀斯特(Karst)空洞。是地下水的集中渗 流通道，地基中的不稳定区。 白云岩 力学强度较高，具有微弱的溶蚀性。 硅质岩 强度高，抗水性好，抗风化能力强。 沉积岩中分布最广的是石灰岩，其次是泥质岩（页岩和 粘土岩）和砂岩。
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自 /
石灰岩溶蚀地貌(Malham Cove, UK)
图片来自 /
石灰岩溶洞
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌 ---
3. 岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。 造岩矿物在地表风化条件下的化学稳定性 相对稳定性 很稳定的 较稳定的 1 较稳定的 2 较稳定的 3 不太稳定的 很不稳定的 造岩矿物 石英 白云母、正长石、酸性斜长石 白云石 (弱溶解性) 粘土矿物 (不易分解，但易软化) 方解石（易被溶蚀） 角闪石、辉石、黑云母、橄榄石、基性斜长 石 (易被分解)
5.岩石的风化带
风化作用使地表附近的岩石发生化学破坏和机械破碎，矿 物成份和完整性发生不同程度的改变，形成与原岩性质不 同的风化产物。 在垂直剖面上，从地表向下，岩石风化程度由深变浅，过 渡到新鲜岩石。
《岩土工程勘查规范》GB50021-2001划分出4种风化程 度的岩石：全风化、强风化、中等风化和微风化。
沉积岩的两种主要成分：石英和粘土矿物。 石英的化学稳定性最强； 粘土矿物在化学风化的条件下稳定性也较好，但是容易 受地下水的作用而软化，易发生物理风化。 沉积岩的组成成分，为地表风化产物，大部分具有较好 的抗化学风化能力。 岩浆岩，大部分为不稳定的硅酸盐矿物。在化学风化条 件下，易于被分解破坏。
4. 三大岩类的工程地质性质 (1) 岩浆岩的工程地质性质 绝大部分岩浆岩，力学强度高，透水性弱，抗水性强 （不软化，不溶解）。但同沉积岩相比抗风化能力较弱。 不同产状的岩浆岩略有差异： 深成岩浆岩： 矿物颗粒间结晶联结，力学强度高； 孔隙率小，透水性弱、抗水性强；岩体大、整体稳定性 好；良好的建筑地基和天然建筑石材。总体抗化学风化 能力较差。
第四节 岩石的工程地质性质
构面称为软弱结构面。
5.结构体
←岩体内不同产状的各种结构面将岩石 切割成的单元块体称为结构体。
二、岩石的水理性质
（3）饱水系数←岩石吸水率与饱水率的比值。
w1 Kw w2
饱水系数反映了岩石大小开型孔隙的相对数量，饱水系数越 小，岩石的抗冻性就越高。一般认为饱水系数小于0.8的岩石抗 冻性较高，一般岩石的抗冻系数在0.5~0.8之间。
2、岩石的透水性：渗透系数
←岩石允许水通过的能力，用渗透系数来表示。渗透系数的 大小主要取决于岩石孔隙的大小，其次还有数量、方向、连通性等。 v K——渗透系数（m/d） K v——渗透流速（m/d） I I——水力坡度
4、岩石的抗冻性：强度损失率、质量损失率
抗冻试验：饱水岩石在一定的低温（-25˚C）条件下，反复冻融 10~25次。试验前后饱和单轴抗压强度的损失比率（ 强度损失率 ） 和干燥试件的质量损失率（质量损失率）是衡量岩石抗冻性的直接 指标。强度损失率小于25%，质量损失率小于2%的岩石是抗冻的。 此外，吸水率小于0.5%，饱水系数大于0.75的岩石一般认为是抗冻 的。
四岩石的工程分类1按岩石强度分类岩石饱和单轴极限抗压强度2按岩石施工难易程度分类岩石的工程分级2按岩石风化程度分类岩石等级硬质岩石60mpa中硬岩石3060mpa软质岩石530mpa微风化弱风化强风化全风化地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用构造运动以及风化地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体
ห้องสมุดไป่ตู้
γ——岩石的重度（N/cm3） W——岩石的重力（N） m——岩石的总质量（Kg）
岩石的重度常介于23.0~31.0KN/m3之间。
一、岩石的物理性质
3、岩石的孔隙性：孔隙率（孔隙度）
5.结构体
←岩体内不同产状的各种结构面将岩石 切割成的单元块体称为结构体。
二、岩石的水理性质
（3）饱水系数←岩石吸水率与饱水率的比值。
w1 Kw w2
饱水系数反映了岩石大小开型孔隙的相对数量，饱水系数越 小，岩石的抗冻性就越高。一般认为饱水系数小于0.8的岩石抗 冻性较高，一般岩石的抗冻系数在0.5~0.8之间。
2、岩石的透水性：渗透系数
←岩石允许水通过的能力，用渗透系数来表示。渗透系数的 大小主要取决于岩石孔隙的大小，其次还有数量、方向、连通性等。 v K——渗透系数（m/d） K v——渗透流速（m/d） I I——水力坡度
4、岩石的抗冻性：强度损失率、质量损失率
抗冻试验：饱水岩石在一定的低温（-25˚C）条件下，反复冻融 10~25次。试验前后饱和单轴抗压强度的损失比率（ 强度损失率 ） 和干燥试件的质量损失率（质量损失率）是衡量岩石抗冻性的直接 指标。强度损失率小于25%，质量损失率小于2%的岩石是抗冻的。 此外，吸水率小于0.5%，饱水系数大于0.75的岩石一般认为是抗冻 的。
四岩石的工程分类1按岩石强度分类岩石饱和单轴极限抗压强度2按岩石施工难易程度分类岩石的工程分级2按岩石风化程度分类岩石等级硬质岩石60mpa中硬岩石3060mpa软质岩石530mpa微风化弱风化强风化全风化地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用构造运动以及风化地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体
ห้องสมุดไป่ตู้
γ——岩石的重度（N/cm3） W——岩石的重力（N） m——岩石的总质量（Kg）
岩石的重度常介于23.0~31.0KN/m3之间。
一、岩石的物理性质
3、岩石的孔隙性：孔隙率（孔隙度）
岩石的工程性质及工程分类
§3.５ 岩石的工程性质 及工程分类
一、岩石的工程性质 二、岩石的工程分类
一、岩石的工程性质
重量性质 物理性质 孔隙性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 强度性质 变形性质
水理性质
力学性质
物理性 质
密度（ρ）和重度（γ）
r、rsat、rd （γ、 γsat、γd ）等
颗粒密度（ρs）和比重（ds） ds=ρs /ρw 孔隙比（e）与孔隙度（n） 裂隙率（KT）
强度性质
干燥试样抗压强度 抗 压 强 度 (R) 抗 拉 强 度 (Rt) 抗 剪 强 度(τ) 点荷载强度（Is）
饱和试样抗压强度
冻融试样抗压强度 t sn tgj+c
P Is 2 D
回 弹 强 度（N）
变形性质
OA段：裂隙压密阶段 AB段：弹性变形阶段
BC段：塑性变形、裂隙 扩展阶段
岩石变形性质的指标
n e ; 1 e e n 1 n
ρ、ρs↑，n、e↓，岩石的工程性质↑
孔隙度多用于松散土、石，而裂隙率多 用于结晶连接的坚硬岩石。
水理性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 可溶性 膨胀性 岩石在浸水过程中具有的吸水性能 岩石容许水透过的能力 岩石浸水后强度降低的性能 岩石抵抗冻融破坏的性能 岩石被水溶解的性能 岩石吸水后体积增大引起岩石结构 破坏的性能 崩解性 岩石被水浸泡，内部结构遭到完全 破坏呈碎块状崩开散落的性能
思考题：
1.影响岩石工程性质的因素有哪些？ 2.论述影响岩体工程性质的因素有哪些？
表示岩石吸水性的指标
吸水率（w1） 饱和吸水率（w2）
饱和系数（kw） 岩石的吸水性取决于本身所含裂隙、孔隙 的数量、大小、开闭程度及分布情况。
一、岩石的工程性质 二、岩石的工程分类
一、岩石的工程性质
重量性质 物理性质 孔隙性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 强度性质 变形性质
水理性质
力学性质
物理性 质
密度（ρ）和重度（γ）
r、rsat、rd （γ、 γsat、γd ）等
颗粒密度（ρs）和比重（ds） ds=ρs /ρw 孔隙比（e）与孔隙度（n） 裂隙率（KT）
强度性质
干燥试样抗压强度 抗 压 强 度 (R) 抗 拉 强 度 (Rt) 抗 剪 强 度(τ) 点荷载强度（Is）
饱和试样抗压强度
冻融试样抗压强度 t sn tgj+c
P Is 2 D
回 弹 强 度（N）
变形性质
OA段：裂隙压密阶段 AB段：弹性变形阶段
BC段：塑性变形、裂隙 扩展阶段
岩石变形性质的指标
n e ; 1 e e n 1 n
ρ、ρs↑，n、e↓，岩石的工程性质↑
孔隙度多用于松散土、石，而裂隙率多 用于结晶连接的坚硬岩石。
水理性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 可溶性 膨胀性 岩石在浸水过程中具有的吸水性能 岩石容许水透过的能力 岩石浸水后强度降低的性能 岩石抵抗冻融破坏的性能 岩石被水溶解的性能 岩石吸水后体积增大引起岩石结构 破坏的性能 崩解性 岩石被水浸泡，内部结构遭到完全 破坏呈碎块状崩开散落的性能
思考题：
1.影响岩石工程性质的因素有哪些？ 2.论述影响岩体工程性质的因素有哪些？
表示岩石吸水性的指标
吸水率（w1） 饱和吸水率（w2）
饱和系数（kw） 岩石的吸水性取决于本身所含裂隙、孔隙 的数量、大小、开闭程度及分布情况。
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于岩石孔隙、裂隙的大小和连通情况。岩石的透水性用渗透系数（K）来表示。 岩石名称 花岗岩 玄武岩 砂岩 页岩 石灰岩 白云岩 片岩 岩石渗透系数K/(m·s-1) 室内实验 野外实验 10-7~10-11 10-4~10-9 10-12 10-2~10-7 3×10-3~8×10-8 10-3~3×10-8 10-9~5×10-13 10-8~10-11 10-5~10-13 10-3~10-7 10-5~10-13 10-3~10-7 10-8 2×10-7
Vn n 100 % V
岩石中孔隙（含裂隙）的体积，cm3 岩石的总体积，cm3
岩石孔隙率的大小，主要取决于岩石的结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、
构造运动及变质作用的影响。由于岩石中孔隙、裂隙发育程度变化很大，其孔隙率的
变化也很大。
常见岩石的物理性质
岩石名称 花岗岩 正长岩 闪长岩 辉长岩 辉绿岩 玄武岩 安山岩 凝灰岩 砾岩 砂岩 页岩 石灰岩 泥灰岩 白云岩 片麻岩 花岗片麻岩 片岩 板岩 大理石 石英岩 蛇纹岩 石英片岩 相对密度ds 2.50~2.84 2.50~2.90 2.60~3.10 2.70~3.20 2.60~3.10 2.50~3.30 2.40~2.80 2.50~2.70 2.67~2.71 2.60~2.75 2.57~2.77 2.40~2.80 2.70~2.80 2.70~2.90 2.60~3.10 2.60~2.80 2.60~2.90 2.70~2.90 2.70~2.90 2.53~2.84 2.40~2.80 2.60~2.80 重度λ /(kN/m-3) 23.0~28.0 24.0~28.5 25.2~29.6 25.5~29.8 25.3~29.7 25.0~31.0 23.0~27.0 22.9~25.0 24.0~26.6 22.0~27.1 23.0~27.0 23.0~27.7 23.0~25.0 21.0~27.0 23.0~30.0 23.0~33.0 23.0~26.0 23.1~27.5 26.0~27.0 28.0~33.0 26.0 28.0~29.0 孔隙率n/% 0.04~2.80 0.18~5.00 0.29~4.00 0.29~5.00 0.30~7.20 1.10~4.50 1.50~7.50 0.80~10.00 1.60~28.30 0.40~10.00 0.50~27.00 1.00~10.00 0.30~25.00 0.70~2.20 0.30~2.40 0.02~1.85 0.10~0.45 0.10~6.00 0.10~8.70 0.10~2.50 0.70~3.00
大，则水对岩石的侵蚀、软化作用就愈强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就愈显著。 岩石名称 花岗岩 玄武岩 云母片岩 砂岩 石灰岩 白云质石灰岩 吸水率ω 1 / % 0.46 0.27 0.13 7.01 0.09 0.74 饱水率ω 2 / % 0.84 0.39 1.31 11.99 0.25 0.92 饱水因数/ % 0.55 0.69 0.10 0.60 0.36 0.80
化的岩石，工程性质较差。 岩石名称 花岗岩 闪长岩 闪长玢岩 辉绿岩 砾岩 砂岩 软化因数 0.72~0.97 0.60~0.80 0.78~0.81 0.33~0.90 0.50~0.96 0.93 岩石名称 泥质砂岩、粉砂岩 泥岩 页岩 石灰岩 硅质板岩 泥质板岩 软化因数 0.21~0.75 0.40~0.60 0.24~0.74 0.70~0.94 0.75~0.79 0.39~0.52
岩石的溶解性：是指岩石溶解于水的性质。常见的可溶性岩石有石灰岩、白云岩 、石膏、岩盐等。岩石的溶解性，主要取决于岩石的化学成分，但和水的性质有 密切关系，如富含CO2的水，则具有较大的溶解能力。 岩石的软化性：是指岩石在水的作用下，强度和稳定性降低的性质。岩石的软化性 主要取决于岩石的矿物成分和结构构造特征。岩石中粘土矿物含量高、孔隙率大、吸 水率高、则易于与水作用而软化，使其强度和稳定性大大降低甚至丧失。 岩石的软化性指标为软化因数，它等于岩石在饱水状态下的极限抗压强度与岩石 风干状态下极限抗压强度的比值。未受风化影响的岩石，软化因数接近于1，是弱软 化或不软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强；软化因数小于0.75的岩石，为强软
（2）岩石的饱水率（ω 2） 是指在高压（15Mpa）或真空条件下岩石吸水能力，仍以岩石所吸水分的重力与干 燥岩石重力之比的百分数表示。 岩石饱水因数的大小与岩石的抗冻性有关 吸水率 饱水率 饱水因 数
，一般饱水因数小于0.8的岩石是抗冻的。
2、岩石的透水性：是指岩石允许水通过的能力。岩石的透水性大小，主要取决
岩石的工程性质
任务2.1
岩石的密度：
岩石的工程性质
岩石的物理性质：它是岩石的基本工程性质，主要是指岩石的密度和孔隙性。
岩石的密度
岩石相对密度 岩石固体部分（不含孔 隙）的重力与同体积水 在4ºC时重力的比值
饱和密度
干密度
岩石中的孔隙全部被
水充满时的密度
岩石孔隙中完全没有 水存在时的密度
岩石的相对密度：在数值上，它等于岩石试件的总质量（含孔隙中水的质量） 与其总体积（含孔隙体积）之比。岩石相对密度的大小，取决于组成岩石的矿物 相对密度及其在岩石中的相对含量。一般岩石的相对密度约在2.65左右，相对密 度大的可达3.3。
对于同一种岩石，若密度大的结构致密、孔隙性小，强度和稳定相对较高。
Hale Waihona Puke 岩石的孔隙性：空隙性习惯用孔隙性来代替。即岩石的孔隙性反映岩石中孔隙、裂隙的发育程度。 岩石的孔隙性
岩石的 空隙性
用空隙率、孔隙率、裂隙率来表示岩石的发
岩石的裂隙性 育程度
岩石的孔隙率（或称孔隙度）是指岩石中孔隙（含裂隙）的体积与岩石总体积之 比值，常以百分数表示 岩石的孔隙率，%。
二、岩石的水理性质
是指岩石与水作用时所表现的性质 抗冻 性
吸水 性 岩石的 水理性 质 透水 性
1、吸水性: （1）岩石的吸水率
软化 性
式中：ω 1 ——岩石吸水率，%。 Gw——岩石在常压下所吸水分的重力，kN Gs——干燥岩石的重力，kN。
溶解 性
Gw 1 100% Gs
岩石的吸水率与岩石的孔隙量、大小、开闭程度和空间分布等因素有关。岩石的吸水率愈
Vn n 100 % V
岩石中孔隙（含裂隙）的体积，cm3 岩石的总体积，cm3
岩石孔隙率的大小，主要取决于岩石的结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、
构造运动及变质作用的影响。由于岩石中孔隙、裂隙发育程度变化很大，其孔隙率的
变化也很大。
常见岩石的物理性质
岩石名称 花岗岩 正长岩 闪长岩 辉长岩 辉绿岩 玄武岩 安山岩 凝灰岩 砾岩 砂岩 页岩 石灰岩 泥灰岩 白云岩 片麻岩 花岗片麻岩 片岩 板岩 大理石 石英岩 蛇纹岩 石英片岩 相对密度ds 2.50~2.84 2.50~2.90 2.60~3.10 2.70~3.20 2.60~3.10 2.50~3.30 2.40~2.80 2.50~2.70 2.67~2.71 2.60~2.75 2.57~2.77 2.40~2.80 2.70~2.80 2.70~2.90 2.60~3.10 2.60~2.80 2.60~2.90 2.70~2.90 2.70~2.90 2.53~2.84 2.40~2.80 2.60~2.80 重度λ /(kN/m-3) 23.0~28.0 24.0~28.5 25.2~29.6 25.5~29.8 25.3~29.7 25.0~31.0 23.0~27.0 22.9~25.0 24.0~26.6 22.0~27.1 23.0~27.0 23.0~27.7 23.0~25.0 21.0~27.0 23.0~30.0 23.0~33.0 23.0~26.0 23.1~27.5 26.0~27.0 28.0~33.0 26.0 28.0~29.0 孔隙率n/% 0.04~2.80 0.18~5.00 0.29~4.00 0.29~5.00 0.30~7.20 1.10~4.50 1.50~7.50 0.80~10.00 1.60~28.30 0.40~10.00 0.50~27.00 1.00~10.00 0.30~25.00 0.70~2.20 0.30~2.40 0.02~1.85 0.10~0.45 0.10~6.00 0.10~8.70 0.10~2.50 0.70~3.00
大，则水对岩石的侵蚀、软化作用就愈强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就愈显著。 岩石名称 花岗岩 玄武岩 云母片岩 砂岩 石灰岩 白云质石灰岩 吸水率ω 1 / % 0.46 0.27 0.13 7.01 0.09 0.74 饱水率ω 2 / % 0.84 0.39 1.31 11.99 0.25 0.92 饱水因数/ % 0.55 0.69 0.10 0.60 0.36 0.80
化的岩石，工程性质较差。 岩石名称 花岗岩 闪长岩 闪长玢岩 辉绿岩 砾岩 砂岩 软化因数 0.72~0.97 0.60~0.80 0.78~0.81 0.33~0.90 0.50~0.96 0.93 岩石名称 泥质砂岩、粉砂岩 泥岩 页岩 石灰岩 硅质板岩 泥质板岩 软化因数 0.21~0.75 0.40~0.60 0.24~0.74 0.70~0.94 0.75~0.79 0.39~0.52
岩石的溶解性：是指岩石溶解于水的性质。常见的可溶性岩石有石灰岩、白云岩 、石膏、岩盐等。岩石的溶解性，主要取决于岩石的化学成分，但和水的性质有 密切关系，如富含CO2的水，则具有较大的溶解能力。 岩石的软化性：是指岩石在水的作用下，强度和稳定性降低的性质。岩石的软化性 主要取决于岩石的矿物成分和结构构造特征。岩石中粘土矿物含量高、孔隙率大、吸 水率高、则易于与水作用而软化，使其强度和稳定性大大降低甚至丧失。 岩石的软化性指标为软化因数，它等于岩石在饱水状态下的极限抗压强度与岩石 风干状态下极限抗压强度的比值。未受风化影响的岩石，软化因数接近于1，是弱软 化或不软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强；软化因数小于0.75的岩石，为强软
（2）岩石的饱水率（ω 2） 是指在高压（15Mpa）或真空条件下岩石吸水能力，仍以岩石所吸水分的重力与干 燥岩石重力之比的百分数表示。 岩石饱水因数的大小与岩石的抗冻性有关 吸水率 饱水率 饱水因 数
，一般饱水因数小于0.8的岩石是抗冻的。
2、岩石的透水性：是指岩石允许水通过的能力。岩石的透水性大小，主要取决
岩石的工程性质
任务2.1
岩石的密度：
岩石的工程性质
岩石的物理性质：它是岩石的基本工程性质，主要是指岩石的密度和孔隙性。
岩石的密度
岩石相对密度 岩石固体部分（不含孔 隙）的重力与同体积水 在4ºC时重力的比值
饱和密度
干密度
岩石中的孔隙全部被
水充满时的密度
岩石孔隙中完全没有 水存在时的密度
岩石的相对密度：在数值上，它等于岩石试件的总质量（含孔隙中水的质量） 与其总体积（含孔隙体积）之比。岩石相对密度的大小，取决于组成岩石的矿物 相对密度及其在岩石中的相对含量。一般岩石的相对密度约在2.65左右，相对密 度大的可达3.3。
对于同一种岩石，若密度大的结构致密、孔隙性小，强度和稳定相对较高。
Hale Waihona Puke 岩石的孔隙性：空隙性习惯用孔隙性来代替。即岩石的孔隙性反映岩石中孔隙、裂隙的发育程度。 岩石的孔隙性
岩石的 空隙性
用空隙率、孔隙率、裂隙率来表示岩石的发
岩石的裂隙性 育程度
岩石的孔隙率（或称孔隙度）是指岩石中孔隙（含裂隙）的体积与岩石总体积之 比值，常以百分数表示 岩石的孔隙率，%。
二、岩石的水理性质
是指岩石与水作用时所表现的性质 抗冻 性
吸水 性 岩石的 水理性 质 透水 性
1、吸水性: （1）岩石的吸水率
软化 性
式中：ω 1 ——岩石吸水率，%。 Gw——岩石在常压下所吸水分的重力，kN Gs——干燥岩石的重力，kN。
溶解 性
Gw 1 100% Gs
岩石的吸水率与岩石的孔隙量、大小、开闭程度和空间分布等因素有关。岩石的吸水率愈