岩块的物理力学性质

nbV V Vb10% 0dW wa dW a
岩块的物理力学性质
2.饱和吸水率
Wp：高压(15MPa)或真空条件下吸入水的质量(mw2)与岩样干 质量(ms)之比，用百分数表示
Wp
mw2 ms
100%
总开空隙率 n0V V V010% 0 dW wpdWp
岩块的物理力学性质
3.饱水系数
Wa/Wp 反映岩石中大、小开空隙的相对比例关系。 饱水系数大,大开空隙越多,岩石愈易被冻坏，抗冻性差
空隙比
闭空隙率(nc)
nc V V vc10% 0nn0
e VV s 1
Vs d 岩块的物理力颗学性粒质 体积
空隙性对岩块及岩体力学性质影响
1、n愈大，岩块的强度愈小、塑性变形和渗 透性愈大； 2、空隙易造成岩石风化，工程地质性质恶 化； 3、对可溶性岩石，空隙使岩溶发育。
岩块的物理力学性质
§2.3 岩石的水理性质
V
D
C
L
B
E
A
o
(+)
性
•破坏后阶段(DE)
质
全过程曲线前过程曲线
岩块的物理力学性质
岩 块 的 变 形 与 强 度 性 质
岩块的物理力学性质
2、峰值前岩块的变形特征 （1）前过程曲线类型及特征
岩
块
的
变
形
弹性型
与
强
度
性
质
弹-塑性型
塑-弹-塑性型1 岩塑块的-物弹理力-学塑性质性型2
塑-弹性型 弹性-蠕变型
（2）变形参数
1)变形模量（modulus of deformation)是指单轴压缩条件下，
轴向压应力与轴向应变之比。
岩 应力-应变曲线为直线型
水
态。
一、岩石的密度 二、岩石的空隙性
ms
固
V0
VV VW
VS
岩块的物理力学性质
一、岩石的密度（单位体积内的岩石质量）
1、颗粒密度(ρs)：ρs= ms/Vs
2、块体密度(ρ)：岩块单位体积的质量。 按含水量的多少可分为：
天然密度： ρ= m/V
o
气
mw
水
V0 干密度：ρd= ms/V
VV VW
饱和密度:ρsat= msat/V
岩石在水溶液作用下表现出来的性质。
1.吸水性 2.软化性 3.抗冻性 4.透水性
岩块的物理力学性质
一、岩石的吸水性
岩石在一定试验条件下吸收水分的能力。 1.吸水率(Wa)：岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量 (mw1)与岩样干质量 (ms)之比，用百分数表示
Wa
mw1 ms
100%
大开空隙率
p
度
加剪力
性
t
t
t
质
岩块的物理力学性质
一、单轴压缩条件下的岩块变形
（一） 连续加载
峰值 峰值
前变 后变
岩
1、变形阶段 •空隙压密阶段(OA)
块
的
•弹性变形阶段(AB)
变 形
B点:弹性极限
•微裂隙稳定发展阶段(BC) d
与
C点:屈服强度
强
•非稳定发展阶段(CD)
度
D点:峰值强度
(-)
形阶 形阶 段段
KR＞0.75，岩石软化性弱，抗冻性和抗风化能力强； KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差。
岩块的物理力学性质
三、岩石的抗冻性
岩石抵抗冻融破坏的能力
抗冻系数(Rd)：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 (σcd2)与冻融前干抗压强度(σcd1)之比，用百分数表示
Rd
cd2 cd1
100%
岩
块 •强度、刚度 的 变 •变形弹性变形、塑性变形弹性、塑性
形 •破坏脆性破坏、塑性破坏脆性、塑性 与 强 •粘性 、延性
度
性
质 岩块的物理力学性质
§ 2.5 岩块的变形性质
单轴 连续加荷
岩 块
单轴
压缩 循环加荷 逐级一次循环加荷
的
加荷
变
加
单轴
形
荷 三轴 拉伸 p
与
方 加荷
强
式
反复循环加卸荷
p
ms
固
VS
岩块的物理力学性质
二、岩石的空隙性：孔隙+裂隙
岩石的空隙
(裂隙、孔隙)
闭空隙 开空隙
大开空隙 小开空隙
nV V v10% 0 (1 d s)10% 0
空
总空隙率(n) 总开空隙率(no)
n0
Vv0 V
100 %
隙 率
大开空隙率(nb) 小开空隙率(na)
nb
Vvb 100 % V
na V V va10% 0n0nb
空隙比(e )
2、岩石的水理性质
1).吸水性：吸水率(Wa)、饱和吸水率(Wp)、饱水系数 2).软化性：软化系数(KR) 3).抗冻性：抗冻系数(Rd)、质量损失率(Km) 4). 透水性：渗透系数(K )
岩块的物理力学性质
几个基本概念
应力、应变 应力状态、摩尔应力圆
岩 块 的 变
任 意 状 态
岩块的物理力学性质
质量损失率(Km)：冻融试验前后干质量之差(ms1-ms2)与试验
前干质量(ms1)之比，以百分数表示
Kmms1ms1ms2 10% 0
Rd＞75％，Km＜2％时，抗冻性高； Wa＜5％、KR＞0.75和Rd＜0.8时，抗冻性高。
岩块的物理力学性质
四、岩石的透水性
在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性 质。
σ
x
τ xy
τ
xz
τ yx σ y τ yz
τ zx
τ zy
σ
z
主 应 力 状 态
σ 1 0 0
0
σ2
0
0 0 σ 3
形
与
强
度
性
质
岩块的物理力学性质
y
zy yz
z zx
x
xz x
z y yx xy
1 3 2
13 2
cos
2来自百度文库
1 3 2
sin
2
(
1 3 )2 2
2
( 1 3 )2 2
水在岩石中的流动，服从线性渗流规律——达西定律，即
UKJ K：cm/s m/d
渗透流速
渗岩透块的系物理数力学性质水力梯度
§2.4 岩石的热学性质（自学）
岩块的物理力学性质
复习总结
1、岩石的物理性质 1)岩石的密度
2)岩石的空隙性
颗粒密度(ρs) 块体密度(ρ、 ρd、 ρsat) 空隙率(n n0 na nb nc )
岩块的物理力学性质
几种岩石的吸水性指标值
岩块的物理力学性质
二、岩石的软化性
岩石浸水饱和后强度降低的性质
软化系数(KR)：岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗压 强度(σc)的比值
KR
cw c
岩块的物理力学性质
岩石中含有较多亲水性和可溶性矿物，含大开空隙 较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。（软 化性与岩石矿物成分及空隙性有关）
第二章 岩块的物理力学性质
§2.1 概述 §2.2 岩石的物理性质 §2.3 岩石的水理性质 §2.4 岩石的热学性质 §2.5 岩石的变形性质（次重点） §2.6 岩块的强度性质（重点）
岩块的物理力学性质
§2.2 岩石的物理性质
岩石由固体、液体和气体三相组成。
岩石三相组成部分的相对比 o
气
例关系不同所表现的物理状 mw