岩石物理化学课件
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岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在
岩石的基本物理力学性质PPT课件
增大。
1
原因：新裂纹产生，原生裂隙扩展。
岩石越硬，BC段越短，脆性性质越显著。
脆性：应力超出屈服应力后，并不表现出明显
的塑性变形的特性，而破坏，即为脆性破坏。
第38页/共83页
b.弹性常数与强度的确定
弹 性 模 量 国 际 岩 石 力 学 学 会 （ ISRH） 建 议 三 种 方 法
初始模量 E0
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单 位体积质量（108℃烘24h）
c G1 /V （KN/m3）
G1——岩石固体的质量。
2、岩石的比重：岩石固体质量（G1）与同体积 水在4℃时的质量比
VC——固体积；
——水G的1比/(V重CW )
W
第1页/共83页
二、岩石的孔隙性：反映裂隙发育程度的指标
积上承受的荷载。
Rc P / A
式中：P——无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A——试件界面积
2.试件方法： （1）试件标准：
圆柱形试件：φ4.8－5.2cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.2cm , 高H=（2－2.5)L
试件两端不平度0.5mm；尺寸误差±0.3mm; 两端面垂直于轴线±0.25o
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第二节 岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题
1
最大承
载力——
许用应力
[
2 最大允许 变形－－许用应变[
本节讨论[ ]问题
]？ ]？
强度：材料受力时抵抗破坏的能力。
单向抗压强度
单向抗拉强度
强度
剪切强度 三轴压缩
真三轴 假三轴
第7页/共83页
一 岩石的单轴抗压强度
1.定义：指岩石试件在无侧限的条件下，受轴向压力作用破坏时单位面
《岩石化学》课件
沉积岩是由风化作用、水、冰等外力作用将原有岩石破碎、磨细，再经过搬运、 沉积和固结形成的岩石。
沉积岩的演化
沉积岩的形成过程中，由于沉积物的来源、沉积环境和沉积时间的差异，形成不 同种类的沉积岩，如砾岩、页岩等。
04
岩石的化学分析方法
化学分析方法
01
02
03
滴定法
通过滴定实验，测定岩石 中各种元素的含量。
VS
详细描述
选取具有代表性的岩石样品，采用化学分 析方法（如X射线荧光光谱、原子吸收光 谱等）对其化学成分进行测定。分析结果 可揭示该地区岩石的元素组成和含量，为 进一步研究该地区的地质特征和矿产资源 提供基础数据。
某地区岩石的分类与鉴别
总结词
根据岩石的化学成分、结构、构造等特征， 对某地区岩石进行分类和鉴别，确定其所属 的岩石类型。
变质岩的形成与演化
变质岩的形成
变质岩是由已有的岩石在高温、高压环境下经过变质作用形 成的岩石，其形成过程包括岩石受压变形、矿物成分改变和 重结晶等。
变质岩的演化
变质岩的形成过程中，由于温度和压力的变化，岩石的成分 和结构会发生演化，形成不同种类的变质岩，如片麻岩、大 理岩等。
沉积岩的形成与演化
沉积岩的形成
岩石结构
结构分类
岩石的结构可以分为砾状结构、砂状结构、粉状结构、致 密状结构和块状结构等。
结构特征
每种结构的岩石都有其特定的形成环境和地质年代，例如 砾状结构的岩石通常形成于河流沉积作用，而块状结构的 岩石则形成于高温高压的环境。
结构分析
岩石的结构对其物理性质和化学性质有很大的影响，因此 在进行岩石分析时，需要对岩石的结构进行详细的描述和 分类。
岩石分类
01
沉积岩的演化
沉积岩的形成过程中，由于沉积物的来源、沉积环境和沉积时间的差异，形成不 同种类的沉积岩，如砾岩、页岩等。
04
岩石的化学分析方法
化学分析方法
01
02
03
滴定法
通过滴定实验，测定岩石 中各种元素的含量。
VS
详细描述
选取具有代表性的岩石样品，采用化学分 析方法（如X射线荧光光谱、原子吸收光 谱等）对其化学成分进行测定。分析结果 可揭示该地区岩石的元素组成和含量，为 进一步研究该地区的地质特征和矿产资源 提供基础数据。
某地区岩石的分类与鉴别
总结词
根据岩石的化学成分、结构、构造等特征， 对某地区岩石进行分类和鉴别，确定其所属 的岩石类型。
变质岩的形成与演化
变质岩的形成
变质岩是由已有的岩石在高温、高压环境下经过变质作用形 成的岩石，其形成过程包括岩石受压变形、矿物成分改变和 重结晶等。
变质岩的演化
变质岩的形成过程中，由于温度和压力的变化，岩石的成分 和结构会发生演化，形成不同种类的变质岩，如片麻岩、大 理岩等。
沉积岩的形成与演化
沉积岩的形成
岩石结构
结构分类
岩石的结构可以分为砾状结构、砂状结构、粉状结构、致 密状结构和块状结构等。
结构特征
每种结构的岩石都有其特定的形成环境和地质年代，例如 砾状结构的岩石通常形成于河流沉积作用，而块状结构的 岩石则形成于高温高压的环境。
结构分析
岩石的结构对其物理性质和化学性质有很大的影响，因此 在进行岩石分析时，需要对岩石的结构进行详细的描述和 分类。
岩石分类
01
第4章 岩石ppt
4)杏仁状构造。具气孔的岩石，气孔后期 被方解石、二氧化硅、沸石等矿物充填，形 如杏仁，称为杏仁状构造，多见于喷出岩中。
35
第四章 岩石
气 孔 状 构 造
36
第四章 岩石
浮 岩 或 浮 石
37
第四章 岩石
杏 仁 状 构 造
38
第四章 岩石
5)晶洞构造。侵入岩中由于岩浆冷凝 时体积收缩或因气体逸出而形成的浑圆 或椭圆形的孔洞，孔洞大小不一。晶洞 中常有发育完好的晶体，形成晶簇，常 见于花岗岩中。
4
第四章 岩石
熔融的岩浆可以在上地幔或地壳深处运移， 并沿深部的断裂向上入侵。当岩浆向上运移， 由于温度和压力的降低，岩浆逐渐冷凝而未 到达地表，称为岩浆的侵入作用。由侵入作 用所形成的岩石称为侵入岩。侵入岩是被周 围原有岩石封闭起来的三维空间的实体，故 又称为侵入体。包围侵入体的原有岩石称为 围岩。按形成深度可分深成侵入体（＞5km） 和浅成侵入体（＜5km）。一般深成侵入体 规模大，浅成侵入体规模小。
41
第四章 岩石
按SiO2的含量可将岩浆岩分为以下四类： 1)酸性岩。SiO2＞65%。 2)中性岩。SiO2含量为52％～65%。 3)基性岩。SiO2含量为45％～52%。 4)超基性岩。SiO2含量＜45%。 从酸性岩到超基性岩，SiO2、K2O和Na2O 含量逐渐减少，FeO、MgO含量逐渐增加。
斑 状 结 构
玻璃基质
斑晶
32
第四章 岩石
3．岩浆岩的构造 岩浆岩的构造是指岩石中矿物在空间的分 布、集合体的形态和充填方式，常见有： 1)块状构造。矿物晶粒在岩石中分布均匀， 无定向排列，结构均一，是岩浆岩中常见的 构造。 2)流纹构造。岩浆在地表流动过程中，由 于颜色不同的矿物、玻璃质和被拉长的气孔 相间平行排列，称为流纹构造，常见于酸性 喷出岩，尤以流纹岩为典型。2Βιβλιοθήκη 四章 岩石岩浆岩沉积岩
35
第四章 岩石
气 孔 状 构 造
36
第四章 岩石
浮 岩 或 浮 石
37
第四章 岩石
杏 仁 状 构 造
38
第四章 岩石
5)晶洞构造。侵入岩中由于岩浆冷凝 时体积收缩或因气体逸出而形成的浑圆 或椭圆形的孔洞，孔洞大小不一。晶洞 中常有发育完好的晶体，形成晶簇，常 见于花岗岩中。
4
第四章 岩石
熔融的岩浆可以在上地幔或地壳深处运移， 并沿深部的断裂向上入侵。当岩浆向上运移， 由于温度和压力的降低，岩浆逐渐冷凝而未 到达地表，称为岩浆的侵入作用。由侵入作 用所形成的岩石称为侵入岩。侵入岩是被周 围原有岩石封闭起来的三维空间的实体，故 又称为侵入体。包围侵入体的原有岩石称为 围岩。按形成深度可分深成侵入体（＞5km） 和浅成侵入体（＜5km）。一般深成侵入体 规模大，浅成侵入体规模小。
41
第四章 岩石
按SiO2的含量可将岩浆岩分为以下四类： 1)酸性岩。SiO2＞65%。 2)中性岩。SiO2含量为52％～65%。 3)基性岩。SiO2含量为45％～52%。 4)超基性岩。SiO2含量＜45%。 从酸性岩到超基性岩，SiO2、K2O和Na2O 含量逐渐减少，FeO、MgO含量逐渐增加。
斑 状 结 构
玻璃基质
斑晶
32
第四章 岩石
3．岩浆岩的构造 岩浆岩的构造是指岩石中矿物在空间的分 布、集合体的形态和充填方式，常见有： 1)块状构造。矿物晶粒在岩石中分布均匀， 无定向排列，结构均一，是岩浆岩中常见的 构造。 2)流纹构造。岩浆在地表流动过程中，由 于颜色不同的矿物、玻璃质和被拉长的气孔 相间平行排列，称为流纹构造，常见于酸性 喷出岩，尤以流纹岩为典型。2Βιβλιοθήκη 四章 岩石岩浆岩沉积岩
第一节岩石的物理性质(共9张PPT)
总空隙比（e）
no
VVO100% V
nb
VVb100% V
e VV s 1 Vs d
说明：
一般提到的岩石空隙率系指总空隙率。
岩石的空隙性指标一般不能实测，只能通过密度与吸水性 ，其计算方法将在水理性质一节中讨论。 等指标换算求得 （常3见）岩测石试的方颗法粒：密量度积与法块（体规密则度试样）、蜡封法、水中称量法 （不规则试样）。
2.60~3.30 2.50~3.10 绿泥石片岩 2.80~2.90 2.10~2.85
2.56~2.78 2.29~2.50
千枚岩 2.81~2.96 2.71~2.86
2.67~2.71 2.40~2.66 泥质板岩 2.70~2.85 2.30~2.80
2.60~2.75 2.20~2.71
因（此1），定岩义石：中块的体空密隙度有是开指型岩空石隙单和位闭体空积隙内之的分质，量开。型空隙按其开启程度又有大、小开型空隙之分。 块V—体—密岩度石（的g/体cm积3（）cm3）。 与因此相 ，对岩应石，中可的把空岩隙石有的开空型隙空率隙分和为闭空: 隙之分，开型空隙按其开启程度又有大、小开型空隙之分。
g
同时，由于岩石经受过多种地质作用，还发育有各种成因的裂隙，如原生裂隙、风化裂隙及构造裂隙等。
块体密度（g/cm3）
（3）颗粒密容度(ρs重)的测是试方法工：比程重瓶岩法 体稳定性分析计算及岩体压力计算的
基本参数
（3）测试方法：量积法（规则试样）、蜡封法、水中称量
法 （不规则试样）。
常见岩石的颗粒密度与块体密度
大理岩 2.80~2.85 2.60~2.70
2.53~2.84 2.40~2.80
二、岩石的空隙性
说明： •岩石是有较多缺陷的多晶材料，因此具有相对较多的孔隙。同时，由 于岩石经受过多种地质作用，还发育有各种成因的裂隙，如原生裂隙、 风化裂隙及构造裂隙等。所以，岩石的空隙性比土复杂得多，即除了 孔隙外，还有裂隙存在。
no
VVO100% V
nb
VVb100% V
e VV s 1 Vs d
说明：
一般提到的岩石空隙率系指总空隙率。
岩石的空隙性指标一般不能实测，只能通过密度与吸水性 ，其计算方法将在水理性质一节中讨论。 等指标换算求得 （常3见）岩测石试的方颗法粒：密量度积与法块（体规密则度试样）、蜡封法、水中称量法 （不规则试样）。
2.60~3.30 2.50~3.10 绿泥石片岩 2.80~2.90 2.10~2.85
2.56~2.78 2.29~2.50
千枚岩 2.81~2.96 2.71~2.86
2.67~2.71 2.40~2.66 泥质板岩 2.70~2.85 2.30~2.80
2.60~2.75 2.20~2.71
因（此1），定岩义石：中块的体空密隙度有是开指型岩空石隙单和位闭体空积隙内之的分质，量开。型空隙按其开启程度又有大、小开型空隙之分。 块V—体—密岩度石（的g/体cm积3（）cm3）。 与因此相 ，对岩应石，中可的把空岩隙石有的开空型隙空率隙分和为闭空: 隙之分，开型空隙按其开启程度又有大、小开型空隙之分。
g
同时，由于岩石经受过多种地质作用，还发育有各种成因的裂隙，如原生裂隙、风化裂隙及构造裂隙等。
块体密度（g/cm3）
（3）颗粒密容度(ρs重)的测是试方法工：比程重瓶岩法 体稳定性分析计算及岩体压力计算的
基本参数
（3）测试方法：量积法（规则试样）、蜡封法、水中称量
法 （不规则试样）。
常见岩石的颗粒密度与块体密度
大理岩 2.80~2.85 2.60~2.70
2.53~2.84 2.40~2.80
二、岩石的空隙性
说明： •岩石是有较多缺陷的多晶材料，因此具有相对较多的孔隙。同时，由 于岩石经受过多种地质作用，还发育有各种成因的裂隙，如原生裂隙、 风化裂隙及构造裂隙等。所以，岩石的空隙性比土复杂得多，即除了 孔隙外，还有裂隙存在。
岩石基本物理力学性质PPT课件
岩石的变形指标
E
弹模
含或水E率t
d d
泊松比
含水 x率 y
剪切模量：G E
2(1 )
拉梅常数：
E
(1 )(1 2)
E
体积模量： Kv 3(1 2)
23
第243页/共36页
1.5 影响岩石力学性质的主要因素
• 围压 •水 • 温度 • 加载速度（应变率）
24
第254页/共36页
围压对岩石力学性质的影响
岩块 非连续面
联合作用
岩体特性
岩块研究 成果丰硕
理论背景 试验基础
采样 试验设备
2
第32页/共36页
课程章节调整
岩石物理力学性质 岩石的本构模型与强度理论 岩体力学性质 地应力 三大岩石工程--洞、坡、基
3
第43页/共36页
岩石的物理性质（Physical Properties of rocks)
砂岩
4~25
玄武岩 10~30 闪长岩 10~25
砾岩
2~15
石英岩 大理岩 白云岩
10~30 7~20 15~25
安山岩 片麻岩 板岩
10~20 5~20 7~15
灰岩
千枚岩、 片岩
5~20 1~10
Rt
1 25
~
1 4
Rc
13
第143页/共36页
岩石的抗剪强度
基本概念—正应力条件下施加剪切力，岩石能抵 抗的最大剪力
D点以后：破裂后阶段
典型的应力-应变曲线 第221页/共36页
21
岩石变形性质-体积变形
岩石的扩容
岩石在荷载作用下发生破坏之前产生体积膨胀大于体积压缩的非线性体积变形
《岩石及特殊土》课件
试验目的：了解 岩石及特殊土的 物理、化学性质
试验方法：包括 室内试验和现场 试验
室内试验：包括 岩石力学试验、 岩石化学试验等
现场试验：包括 原位试验、钻孔 取样试验等
试验要点：注意试验 数据的准确性和可靠 性，确保试验结果的 准确性和可靠性
实例一：某高速公路路基勘察与试验 实例二：某桥梁基础勘察与试验 实例三：某隧道围岩勘察与试验 实例四：某水利工程特殊土勘察与试验
盐渍土：含有较高浓度的盐分，对建筑物和 基础设施有腐蚀作用
冻土：在寒冷地区，土层冻结，对建筑物和 基础设施有影响
岩石及特 殊土的物 理性质： 如密度、 硬度、耐 磨性等
岩石及特 殊土的化 学性质： 如酸碱性、 耐腐蚀性 等
岩石及特 殊土的力 学性质： 如抗压强 度、抗拉 强度等
岩石及特 殊土的地 质条件： 如地层结 构、地质 年代等
抗压强度：岩石抵抗压力的能力 抗拉强度：岩石抵抗拉伸的能力 抗剪强度：岩石抵抗剪切的能力
抗弯强度：岩石抵抗弯曲的能力 弹性模量：岩石抵抗变形的能力 泊松比：岩石在受力时体积变化的比例
地下工程：用于隧道、地铁、 地下停车场等工程
建筑材料：用于建造房屋、 桥梁、道路等基础设施
水利工程：用于大坝、水库、 河道治理等工程
冻土的定义：冻结状态下的土 冻土的分类：永久冻土、季节性冻土、过渡性冻土 冻土的物理性质：强度、变形、渗透性等 冻土的化学性质：酸碱度、盐分、有机质等 冻土的工程应用：地基处理、路基施工、隧道建设等
PART FIVE
岩石强度不足：可能导致地基不均 匀沉降、建筑物开裂等
岩石风化问题：可能导致岩石强度 降低、建筑物开裂等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
岩石的主要物理性质和力学性质ppt课件
c
P A
端部效应
破坏形态
岩石的单轴抗拉强度σt
直接拉伸试验
t
P A
岩石的剪切强度τf：岩石抵抗剪切破坏的能力。
十、 影响岩石力学性质的因素
（1）矿物成分对岩石力学性质的影响 矿物硬度大，岩石的弹性越明显，强度越高。 如岩浆岩，橄榄石等矿物含量的增多，弹性越明显，
强度越高； 沉积岩中，砂岩的弹性及强度随石英含量的增加而
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
六、岩石的抗冻性
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，
是评价岩石抗风化稳定性的重要指标。
岩石的抗冻性用抗冻系数Cf表示，指岩石试样在 ±250C的温度期间内，反复降温、冻结、融解、升
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
岩石的主要物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。 一、密度（ρ）和重度(γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的 重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体 积。
二、比重(Δ)
岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水 的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙 体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定， 其计算公式为：
Ws Vs w
式中：Δ——岩石的比重； Ws——干燥岩石的质量(g); Vs——岩石固体体积(cm3);
ΔW — 40C时水的密重。
W （g/cm3），γ＝ρg(kN /m3)
V
岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地，岩 石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。
第2章岩石的物理性质ppt课件
构造节理、断层、劈理以 及层间错动面等。
岩体受卸荷作用，风化作用和 地下水活动所产生的结构面。
卸荷裂隙、风化裂隙以及 各种泥化夹层、次生夹泥 等。
2.3 岩体结构
➢结构面的类型和自然特性
❖ 结构面的自然特性
是指结构面的规模、结构面上的物质组成、结构面的结合状态和 空间分布以及密集程度等等。
结构面的等级：按结构面的规模分为四个等级，每个等级都关系到岩体 的稳定性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含开口孔隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
2.2 岩石的物理性质指标
➢岩石的水理性质
❖ 岩石的渗透性
水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩 土体的渗透性。
是岩石水理性质的重要指标，也是岩体稳定性分析的基本计算参数。由 水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等 均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研 究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地 反映水在孔隙介质中的渗流的运动规律。 对于裂隙介质中的渗流研究， 则很不成熟。
wa
Ww1 Ws
100 %
2.2 岩石的物理性质指标
➢ 岩石的水理性质
❖ 岩石的吸水性
▪ 吸水率
实验测定：烘干箱烘干12小时（1050C）求得干重Ws，水中浸润12— 24小时，称得湿重，算出吸入的水重Ww1，从而求得a 。
影响因素：孔隙的多少和细微裂隙的连通情况。
应用：工程上常用吸水率作为判断岩石的抗冻性及风化程度的指标。
▪ 抗冻性衡量指标 抗冻系数大于75%，重力损失率小于5%的岩石为抗冻性能好的岩石。
2.2 岩石的物理性质指标
岩体受卸荷作用，风化作用和 地下水活动所产生的结构面。
卸荷裂隙、风化裂隙以及 各种泥化夹层、次生夹泥 等。
2.3 岩体结构
➢结构面的类型和自然特性
❖ 结构面的自然特性
是指结构面的规模、结构面上的物质组成、结构面的结合状态和 空间分布以及密集程度等等。
结构面的等级：按结构面的规模分为四个等级，每个等级都关系到岩体 的稳定性。
当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含开口孔隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
2.2 岩石的物理性质指标
➢岩石的水理性质
❖ 岩石的渗透性
水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩 土体的渗透性。
是岩石水理性质的重要指标，也是岩体稳定性分析的基本计算参数。由 水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等 均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研 究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地 反映水在孔隙介质中的渗流的运动规律。 对于裂隙介质中的渗流研究， 则很不成熟。
wa
Ww1 Ws
100 %
2.2 岩石的物理性质指标
➢ 岩石的水理性质
❖ 岩石的吸水性
▪ 吸水率
实验测定：烘干箱烘干12小时（1050C）求得干重Ws，水中浸润12— 24小时，称得湿重，算出吸入的水重Ww1，从而求得a 。
影响因素：孔隙的多少和细微裂隙的连通情况。
应用：工程上常用吸水率作为判断岩石的抗冻性及风化程度的指标。
▪ 抗冻性衡量指标 抗冻系数大于75%，重力损失率小于5%的岩石为抗冻性能好的岩石。
2.2 岩石的物理性质指标
岩石物理学ppt课件
4500-8000
性
质
地
震
二、岩石密度的影响 由纵横波速度公式：
勘
+2 k+4/3
E(1-)
探
纵波速度 VP = --------- = ------------ = ----------------
中
(1+)(1-2)
的
E
岩
横波速度 VS = ------ = -------------
石 物
2(1+)
物 ，则可通过Gardner公式计算。
理
性
质
地 三、孔隙度的影响
震
一般说来，在其它因素相同的情况下，孔隙
勘 度大时，岩石的波速V低，也就是说，孔隙度
探 和波的传播速度V成反比。
中
Wyllie 提出了V-关系的经验公式：
的 岩 石
1
1-
------ = ----- + -------- （时间平均方程）
可知，随着增大，VP 、 VS也增大，但由公式看， 增大，VP 、 VS 应降低，为什么它反而增大？
理
这是因为增大，杨氏模量E也增大，且其增大的级
性 次比高得多，所以增大，VP 、 VS也增大。
质
地 震 勘 探 中 的 岩 石 物 理 性 质
地
震
勘
探
中
的
岩
石
物
理
性
质
砂泥岩横波速度密度关系(p=0.600Vs0.183)
勘
探
从图上可以 看出，同样的未
中
固结砂岩，水饱
的
和时的纵波速度
岩
几乎与温度没有 关系。
石
第三章岩石的风化和风化产物PPT课件
●第四纪红色粘土 指第四纪温暖潮湿气候下形成的 红色粘质残积物或运积物。质地粘重，呈红色、棕红 色，养分含量少，酸至强酸反应。
●冰川沉积物和冰水沉积物 冰川沉积物由冰川搬运 的粉砂、沙砾石和漂砾等混合的非层状沉积的物质。 冰水沉积物指由冰川搬运，以后为冰川融水的水流所 分选、沉积物质。在我国分布较广，但多不连续，呈 小片分布。
● 湖积物 湖积物指原湖泊底部的沉积物质， 以后由于湖水位的下降或陆地上升而出露的一
种母质。
.
23
●浅海沉积物 浅海沉积物指河流携带泥沙， 在海岸边沉积的物质。
● 风积物 风积物是经风搬运而堆积的物质， 如风成砂和黄土。形成的土壤肥力低。一般风 积物多为砂丘、砂岗等。
● 黄土及黄土状物质 黄土是由风搬运沉积 的第四纪陆相粉砂质富含碳酸钙的土状沉积物。 黄土形成的土壤肥力一般较高。
这种四面体相互联结的程度与矿物的稳定性有密 切关系。从硅氧四面体的联结程度来看，矿物稳定性 大小，即风化难易的次序是：
架状结构 ＞ 层状结构 ＞ 双链结构 ＞ 单链结构 ＞ 岛状结构
（石英、长石）（云母、滑石） （角闪石） (辉石) （橄榄石）
.
17
第三节 成土母质与类型
成土母质指岩石风化后形成的疏松碎屑物， 通过成土过程可发育为土壤。可分为残积母质 和运积母质。这种物质是形成土壤的基础，因 此称为成土母质，简称母质。 一、成土母质的特性 1．表面积的增加 2．孔隙性的发展 3．植物营养元素的释放
.
25
★ 风和流水的作用 主要风和流水把岩石表层剥 落的碎屑吹走、冲走及磨蚀。
.
5
★ 冰川作用 冰川底部和两侧的岩石会受到冰川 的压力和磨蚀作用而破碎。
★ 卸荷作用 指由岩石卸荷释重而引起的剥离作用。 在花岗岩分布区最为常见。
岩石物理岩性ppt课件
岩石物理学在油储地球物理中应用
参考文献
1. 岩石物理学，陈禺页，北京大学出版社 2. 双相介质中波的传播，Amos Nur 等，石
油工业出版社 3. 定量测井声学，唐晓明等，石油工业出
版社
4. 毛管理论在测井解释中的应用，原海 涵，石油工业出版社
岩石物理基本实验结果、基础理论
岩石物理特性—测井资料应用
高值 低值
低值
比砂岩还低
比砂岩还低
比砂岩还低 最低 最低 最低
(钾盐最高)
自然电位 (mV)
基值 异常不明显
明显负异常
明显负异常
大片负异常
大片负异常 基值 基值 基值
微电极 (Ω.m)
低平值
中等 明显正异常 较高明显
正异常 高值 锯齿正负异常 高值 锯齿正负异常
极低
电阻率 (Ω.m)
低值 高值 (无烟煤最低) 低到中等
不等粒砂岩，5×10
中砂质粗粒岩屑 长石砂岩（接触式胶结）
细粒岩屑石英砂岩（薄 膜-孔隙式胶结）
粒间扩大孔，5×10
粒间孔全貌，孔隙中无充填物
粒间孔隙被高岭石堵塞
颗粒表面生长次生石英
长石颗粒微溶蚀
碎屑颗粒粒度分级
十进制
粒级划分
颗粒直径（毫米）
巨砾
>1000
砾岩
粗砾 中砾
1000~100
100~10
岩石物理学重要性与意义
地球由岩石圈、水圈和大气层组成。而岩石是 构成地球最基本的物质，因此研究地球上的诸 多现象和过程（如地球的能源、资源、环境和 灾害等问题-人类生存的基础问题）都离不开对 岩石物理性质的清楚认识和深刻理解。它们包 括岩石力学、声学特性、电性、磁性和放射性 等，是地球物理勘探的物理基础，主要在资源 勘探、重大水利水电工程、地震预报等领域上 应用。 地质工程—地球探测与信息技术、地质勘查 地球物理学-固体地球物理学、应用地球物理学、 大地测量学和空间地球物理。
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岩石物理化学
X Y
F＝C－P＋n
岩石物理化学 PETROLOGICAL PHYSICALCHEMISTRY
（课程教学大纲）
开课学期：0.5
课内外总学时：36
课内学时：36
周 学 时：4～6
学 分：2
开 课 方 式：课堂讲授
考核方式：闭卷或开卷
听 课 对 象：地质专业 (基地班)
教学要求
本课程要求学生在熟悉相律、相图、相平衡及热力学三 大定律的基础上，重点掌握岩石学相平衡实验的基本原理 和方法，相图的判读和精细解析，了解高温高压熔融实验 与岩浆作用深部过程及上地幔物质组成的P、T、C约束；地 质温度计压力计的设计原理、适用范围及运用技能。并最 终将岩石物理化学的原理和方法与岩石学研究成果紧密结 合去获取有关岩石成因的重要信息。
总之，本课程将以基础理论的深入理解、技术方 法的合理运用，理论联系实际，注重培养学生分析 问题、解决问题的实际能力，教给学生学习方法， 最终起到使学生终身受益的作用。
课程教材及主要参考书
1、邓晋福.1987.岩石相平衡与岩石成因.武汉：武汉地质学院出版社 2、周Xun若、王方正.1983.岩石物理化学基础.武汉：武汉地质学院出 版社 3、李佩兰、余行祯.1989.地质化学热力学.长沙：中南工业大学出版社 4、曾贻善.1987.实验地球化学.北京：北京大学出版社 5 、 Eric Middlemost.1997.Magmas,Rocks and Planetary Develement.England:Longman Press. (Chapter 5. Partial melting and movement of magma) 6 、 Herzberg C, O'Hara M J.1998.Phase equilibrium constraints on the origin of basalts,picrites and komatiites.Earth Sciences Reviews,44:39-79 7 、 Patino Douce A E, McCarthy T C.1998.Melting of crustal rocks during continental collision and subduction. Netherlands:Kluwer Academic Publishers
同时，在本课程的教学过程中还将加强对学生科研素质 的培养，有意识地引导学生开拓思路，提高他们发现问题 、分析问题和解决问题的能力。对课程内容重点要求学生 掌握其总体脉络，有一个清晰的思路，并能将所学内容有 机地联系和运用到相关学科中去，解决实际问题，并由此 开发学生的思维和创新能力。
在相图分析、运用、岩石学意义归纳的过程中，适当结 合自己十余年来的科研特色，加入一些课本上没有的新鲜 知识及近年来学科进展等内容。地质温度计压力计作为适 用性很强的技术和方法，重点强调方法原理及运用技能， 并以我们对青藏、中国东部中新生代火山岩研究内容为实 例，使学生能够准确地把握温压计的使用前提，正确地区 分岩浆源区温度压力、矿物对共结温度压力以及成岩温度 压力等不同含义的温压值，并以此有效地约束岩浆的形成 和演化过程。而这些适用性很强的方法和技能大多是科研 工作中探索和总结的结晶，教材中一般较少涉及。
当代科学技术的发展，综合化和一体化日趋强烈。多学科、 跨学科的研究方式正处于特别重要的地位。这一趋势导致了许 多新兴的交叉科学相继出现。岩石物理化学作为岩石学，尤其 是结晶岩岩理学研究的重要理论基础，已获得重大进展。在解 决岩浆来源、源区物质组成与热状态、岩浆演化机理、岩石成 因类型、结晶过程等问题上的作用日趋重要。自70年代后期， 岩石物理化学就已逐渐成为各大专院校岩石学等专业硕士研究 生学位课程之一，并成为岩石学等专业攻读博士学位研究生入 学考试的重要专业课程之一，其重要性可见一斑。鉴于我系基 地班学生已学习过物理化学基础课程，因此，本课程的重点在 于强调理论与实践的结合，通过对相律和相图的精细解析等难 点问题的深入理解和掌握，使学生最终对结晶岩岩理学、岩浆 起源与演化、源区物质组成与岩石成因的理解达到一定的深度 和广度。
前言
● 1、结晶岩岩理学研究意义 ● 2、结晶岩岩理学研究历史 ● 3、实验岩石学的建立与发展 ● 4、岩石成因与相平衡 ● 5、学科现状与发展趋势
第一章 岩石学现象的物理化学表示
● 一、体系和环境的划分
热力学中把被研究的那部分物质对象称为热力学的体系，体系以外 与体系有关的物体称为环境。
热力学中把在过程中既没有能量的带出、带入，也没有物质的带 出、带入的体系称为孤立体系。
a.Di-Ab-An系统 b.An-Ab-Or系统 c.Ab-Or-Q-H2O系统
●七、高温高压实验与岩浆起源概述
1、高温高ห้องสมุดไป่ตู้熔融实验 2、大陆壳、上地幔及楔形地幔区中岩浆的形成
●八、地质温度计压力计概述
1、地质温度计压力计的基本原理 2、地质温度计压力计的主要类型及运用技能
课程内容的重点、难点、深度和广度
●四、一元系相图及其岩石学意义
SiO2系统
●五、二元系相图及其岩石学意义
1、Ab-An系统
2、Or-Ab系统
3、Di-An系统
4、Di-Ab系统
5、Lc-SiO2系统 6、Ne-SiO2系统 7、Fo-Fa系统
8、Fo-Q系统
9、Fa-Q系统
●六、三元系相图类型及典型相图的解析
1、浓度三角形概述 2、具低共熔点的相图 3、具一致熔融二元化合物的相图 4、具一致熔融三元化合物的相图 5、具分解熔融二元化合物的相图 6、具分解熔融三元化合物的相图 7、具多形转变的相图 8、典型三元相系的解析
课程主要内容
●一、前言
岩石相平衡与岩石成因研究历史与发展趋势
●二、岩石学现象的物理化学表示
1、体系和环境的划分 2、状态和状态函数 3、矿物、岩石成分的化学计量法 4、岩石形成及演化过程中化学反应的类型 5、再造岩石形成及演化过程中化学反应的方法 6、岩石中矿物的平衡与稳定
●三、相律与相图
1、相律的基本概念 2、相图的制作方法
X Y
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岩石物理化学 PETROLOGICAL PHYSICALCHEMISTRY
（课程教学大纲）
开课学期：0.5
课内外总学时：36
课内学时：36
周 学 时：4～6
学 分：2
开 课 方 式：课堂讲授
考核方式：闭卷或开卷
听 课 对 象：地质专业 (基地班)
教学要求
本课程要求学生在熟悉相律、相图、相平衡及热力学三 大定律的基础上，重点掌握岩石学相平衡实验的基本原理 和方法，相图的判读和精细解析，了解高温高压熔融实验 与岩浆作用深部过程及上地幔物质组成的P、T、C约束；地 质温度计压力计的设计原理、适用范围及运用技能。并最 终将岩石物理化学的原理和方法与岩石学研究成果紧密结 合去获取有关岩石成因的重要信息。
总之，本课程将以基础理论的深入理解、技术方 法的合理运用，理论联系实际，注重培养学生分析 问题、解决问题的实际能力，教给学生学习方法， 最终起到使学生终身受益的作用。
课程教材及主要参考书
1、邓晋福.1987.岩石相平衡与岩石成因.武汉：武汉地质学院出版社 2、周Xun若、王方正.1983.岩石物理化学基础.武汉：武汉地质学院出 版社 3、李佩兰、余行祯.1989.地质化学热力学.长沙：中南工业大学出版社 4、曾贻善.1987.实验地球化学.北京：北京大学出版社 5 、 Eric Middlemost.1997.Magmas,Rocks and Planetary Develement.England:Longman Press. (Chapter 5. Partial melting and movement of magma) 6 、 Herzberg C, O'Hara M J.1998.Phase equilibrium constraints on the origin of basalts,picrites and komatiites.Earth Sciences Reviews,44:39-79 7 、 Patino Douce A E, McCarthy T C.1998.Melting of crustal rocks during continental collision and subduction. Netherlands:Kluwer Academic Publishers
同时，在本课程的教学过程中还将加强对学生科研素质 的培养，有意识地引导学生开拓思路，提高他们发现问题 、分析问题和解决问题的能力。对课程内容重点要求学生 掌握其总体脉络，有一个清晰的思路，并能将所学内容有 机地联系和运用到相关学科中去，解决实际问题，并由此 开发学生的思维和创新能力。
在相图分析、运用、岩石学意义归纳的过程中，适当结 合自己十余年来的科研特色，加入一些课本上没有的新鲜 知识及近年来学科进展等内容。地质温度计压力计作为适 用性很强的技术和方法，重点强调方法原理及运用技能， 并以我们对青藏、中国东部中新生代火山岩研究内容为实 例，使学生能够准确地把握温压计的使用前提，正确地区 分岩浆源区温度压力、矿物对共结温度压力以及成岩温度 压力等不同含义的温压值，并以此有效地约束岩浆的形成 和演化过程。而这些适用性很强的方法和技能大多是科研 工作中探索和总结的结晶，教材中一般较少涉及。
当代科学技术的发展，综合化和一体化日趋强烈。多学科、 跨学科的研究方式正处于特别重要的地位。这一趋势导致了许 多新兴的交叉科学相继出现。岩石物理化学作为岩石学，尤其 是结晶岩岩理学研究的重要理论基础，已获得重大进展。在解 决岩浆来源、源区物质组成与热状态、岩浆演化机理、岩石成 因类型、结晶过程等问题上的作用日趋重要。自70年代后期， 岩石物理化学就已逐渐成为各大专院校岩石学等专业硕士研究 生学位课程之一，并成为岩石学等专业攻读博士学位研究生入 学考试的重要专业课程之一，其重要性可见一斑。鉴于我系基 地班学生已学习过物理化学基础课程，因此，本课程的重点在 于强调理论与实践的结合，通过对相律和相图的精细解析等难 点问题的深入理解和掌握，使学生最终对结晶岩岩理学、岩浆 起源与演化、源区物质组成与岩石成因的理解达到一定的深度 和广度。
前言
● 1、结晶岩岩理学研究意义 ● 2、结晶岩岩理学研究历史 ● 3、实验岩石学的建立与发展 ● 4、岩石成因与相平衡 ● 5、学科现状与发展趋势
第一章 岩石学现象的物理化学表示
● 一、体系和环境的划分
热力学中把被研究的那部分物质对象称为热力学的体系，体系以外 与体系有关的物体称为环境。
热力学中把在过程中既没有能量的带出、带入，也没有物质的带 出、带入的体系称为孤立体系。
a.Di-Ab-An系统 b.An-Ab-Or系统 c.Ab-Or-Q-H2O系统
●七、高温高压实验与岩浆起源概述
1、高温高ห้องสมุดไป่ตู้熔融实验 2、大陆壳、上地幔及楔形地幔区中岩浆的形成
●八、地质温度计压力计概述
1、地质温度计压力计的基本原理 2、地质温度计压力计的主要类型及运用技能
课程内容的重点、难点、深度和广度
●四、一元系相图及其岩石学意义
SiO2系统
●五、二元系相图及其岩石学意义
1、Ab-An系统
2、Or-Ab系统
3、Di-An系统
4、Di-Ab系统
5、Lc-SiO2系统 6、Ne-SiO2系统 7、Fo-Fa系统
8、Fo-Q系统
9、Fa-Q系统
●六、三元系相图类型及典型相图的解析
1、浓度三角形概述 2、具低共熔点的相图 3、具一致熔融二元化合物的相图 4、具一致熔融三元化合物的相图 5、具分解熔融二元化合物的相图 6、具分解熔融三元化合物的相图 7、具多形转变的相图 8、典型三元相系的解析
课程主要内容
●一、前言
岩石相平衡与岩石成因研究历史与发展趋势
●二、岩石学现象的物理化学表示
1、体系和环境的划分 2、状态和状态函数 3、矿物、岩石成分的化学计量法 4、岩石形成及演化过程中化学反应的类型 5、再造岩石形成及演化过程中化学反应的方法 6、岩石中矿物的平衡与稳定
●三、相律与相图
1、相律的基本概念 2、相图的制作方法