第一章岩石的性质及其工程分级优秀课件

吸水、透水、软化、溶蚀、膨胀、崩解。
1）岩石的吸水率w：
—岩石试件在大气压力下吸入水的质量g与试件
烘干质量G之比。
w
g
G
*表1-1列出一些岩石的比重、密度、孔隙比和 吸水率等指标
表 1—1 某些岩石的比重、密度、孔隙比、以及吸水率标准
岩石名称 花岗岩
闪长岩
岩
辉绿岩
浆
安山岩
岩
玄武岩
凝灰岩
砾岩
沉
砂岩
积
（6）表土 ——覆盖在地壳上部的第三纪、第四纪沉积物,如黄土、 粘土、流砂、淤泥、砾石的统称。
（7）基岩 ——表土以下的固结性岩石统称为基岩。
（8）煤系地层 ——煤层周围一定范围内的地层。 多为沉积岩，如砂岩、灰岩、页岩、泥岩等。
1.2 岩石的物理性质
• 1.2.1 岩石的相对密度和密度 • 1.2.2 岩石的孔隙性 • 1.2.3 岩石的水理性 • 1.2.4 岩石的碎胀性
表 1—2 几种岩石的碎胀系数
岩石名称 胀碎系数K
砂、砾石 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
中硬岩石 1.3~1.5
第一章岩石的性质及其工程分 级
1 岩石性质与工程分级
引子 • 井巷施工最基本的工作
——破岩与井巷维护 • 为什么要了解岩石与岩体的物理力学性质? • 如何在开挖和支护中利用岩石的强度？ • 为什么要对岩石进行工程分级?
第1章 岩石的性质及其工程分级
1.1 概述 1.2 岩石的物理性质 1.3 岩石的力学性质 1.4 岩石的工程分级
三相图
岩石是颗粒、水和空气三者所组成的。岩石的物理性质就是岩石的三相 的质量与体积的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的各种性质。 反映岩石的三相在数量上的相对比例关系的物理量称为岩石的三相比例指标。 岩石的三相比例指标是物理性质的反映，但与其力学性质有内在联系。
1.2.1 岩石的相对密度和密度
2）密度ρ
• 岩石单位体积〈包括岩石内孔隙体积在内〉的质量 ，又称质量密度 ρ，具有干密度与湿密度之分。
• a 干密度：
是单位体积岩石绝对干燥后的质量。
• b 湿密度：
是天然含水或饱和水状态下的密度。 3）重度（容重）γ ：
G c V
G1 V
指单位体积岩石所受的重力，又称重力密度。
γ= ρg
单位
1.1概述
（4）弱面 ——层理、节理、断面及裂隙面与所研究岩体的岩块比较 ,具有强度低、易变形的特点,称为弱面。 岩体与岩块的差异： 岩体的强度小，岩块的强度大； 岩块的各向同性与岩体的各向异性。 岩石是不分岩块和岩体的泛称。
（5）围岩 ——井巷附近受到扰动的岩体。
岩块
岩体
张裂
剪裂
1.1 概述
N/m3
1.2.2 岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性 ——是指岩石的孔隙和裂隙的发育程度，常用孔隙度
（率）n和孔隙比e来表示。 1）孔隙度n
岩石试件内各种孔隙、裂隙的体积之和与试件总体积之 比。
n V V C 1 V c 1 V cG 1 C (1 C) 1% 00 V V G V dw dw
页岩
岩
石灰岩
片麻岩
变
片岩
质
石英岩
岩
大理岩
比重 △ 2.50~2.84
2.60~3.10 2.60~3.10 2.40~2.80 2.60~3.30 2.56~2.76
2.67~2.71 2.60~2.75 2.57~2.77 2.48~2.85 2.63~3.01 2.75~3.02 2.53~2.84 2.80~2.85
2）孔隙比e 岩石试件内各种孔隙、裂隙的体积总和与试件内固体矿 物体积之比。
eVV C VCV VC1dC W1
1.2.2 岩石的孔隙性
3）孔隙度n和孔隙比e的关系
n e 1 e
e n 1 n
4）孔隙性的作用 ——对岩石其它性质有显著影响，如：
密度和强度；风化程度，透水性，力学强度等。
1.2.3 岩石的水理性质
习题
1.1 概述
（1）岩石 • ——组成地壳的基本物质，由一种或多种矿物或岩屑在地
质作用下按一定规律而形成的自然地质体，包括岩浆岩、 沉积岩、变质岩。 • 岩石的性质：与其矿物组成、结构有关。 （2）岩体
——地下工程周围较大范围内的自然地质体。 特点：非均质、各向异性、不连续、赋存地质因子。
（3）岩块 ——从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体 中的地质遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为 各向同性的连续介质。
1）相对密度(曾称比重)
岩石的相对密度是指岩石固体实体积(不包括孔隙体积)的质量与同 体积水的质量的比值。
计算公式为： 式中：
G d
VcW
d —岩石的相对密度(无量纲量);
G—绝对干燥时体积为VC的岩石质量，g； VC—岩石固体实体积(不包括孔隙体积) ，cm3；
ρW—水的密度，g／cm3。
1.2.1 岩石的相对密度和密度
0.29 0.31~2.69 0.12~7.45
0.20~5.00 0.20~12.19 1.80~3.10 0.10~4.45 0.10~3.15 0.08~0.55 0.10~1.46 0.10~0.80
1.2.3 岩石的水理性质
2）岩石的软化性 • 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化
系数k表示。 • k定义为水饱和岩石试件的单向抗压强度(Rb)与干燥试件
的单向抗压强度(Rc)的比值，即
k Rb 1 Rc
表1.2 （7页）
1.2.4 岩石的碎胀性
（1）碎胀性 岩石破碎后因孔隙或裂隙增多而总体积增大的性质。
（2）碎胀系数K 岩石破碎后的总体积V1与原岩破碎前整体状态下的体积V之比。
密度ρ,g/cm3 2.30~2.80
2.52~2.96 2.53~2.97 2.30~2.70 2.50~3.10 2.29~2.50
2.42~2.66 2.20~2.71 2.30~2.62 2.30~2.77 2.30~3.05 2.69~2.92 2.40~2.80 2.60~2.70
孔隙比e, % 0.04~0.92
0.25~3.00 0.40~6.38 1.09~2.19 0.35~3.00 1.50~4.90
0.34~9.30 1.60~2.83 1.46~2.59 0.53~2.00 0.7Fra Baidu bibliotek~4.20 0.70~2.92 0.50~0.80 0.22~1.30
吸水率w,% 0.10~0.92
0.30~0.48 0.22~5.0