第二章岩石的基本物理力学性质

s ms /Vs
g / cm3
➢将岩石粉碎，使岩粉通过直径为0.25mm的筛网筛选； ➢将其烘干至恒重，称出一定得岩粉； ➢倒入已注入一定量煤油(或纯水)的比重瓶内，摇晃将空气排出； ➢静止4H后，由于岩粉使液面读数升高，读出读数，即加入岩粉 后的体积增量；
➢量测液体温度，修正温度误差，求出颗粒密度。
mw 100 %
ms
天然状态下 饱和状态下
(2)吸水率：岩石吸入水的质量与固体质量之比
自由吸水率 饱和吸水率
a
m0 ms ms
100 %
saຫໍສະໝຸດ Baidu
mp ms ms
100%
m0—试件浸水48h的质量 mp—试件煮沸或真空抽气 饱和后的质量
吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标
三、岩石的水理性质
2.岩石的渗透性
2.2基本物理性质
一、岩石的密度指标 1.岩石的密度
岩石的密度：单位体积内岩石的质量。 岩石含：固相、液相、气相。
三相比例不同而密度不同。 试验方法：称重法
1.岩石的密度
（1）天然密度：自然状态下，单位体积质量 。
m /V g / cm3
m——岩石试件总质量；V——试件总体积。
注意： 试验中应保持被测岩石的含水量； 岩石中是否含有遇水溶解、膨胀的矿物成分，若有， 则应该在试件表层涂上石蜡，然后在水中称重。
1.岩石的密度
（2）饱和密度：岩石中的孔隙被水充填时的单 位体积质量。
sa
ms
VV W
V
(g / cm3 )
ms——岩石固体的质量。 VV——孔隙体积
试验方法：水中浸48小时或抽真空法或者煮沸法 。
1.岩石的密度
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单位体 积质量
d ms /V
g / cm3
在一定的水力梯度作用下，水穿透岩石的能力。反
映了岩石中裂隙间相互连通的程度，大多渗透性可用达
西（Darcy）定律描述：
dh qx AK dx
（m3/s）
dh dx ——水头变化率； qx——沿x方向水的流量；h——水头高度； A——垂直x方向的截面面积；k——岩石沿x方向渗透系数。
四、岩石的抗风化指标（3类）
第二章 岩石的基本物理力学性质
岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的 性质之一，也是岩石力学学科中研究最早、最完善 的内容之一。 描述完整岩石的物理力学性质的参数： (1) 质量指标 (2) 水理性质指标 (3) 岩石抗风化能力的指标 (4) 单轴抗压强度、抗拉强度、剪切强度、三向压缩 强度 (5) 与各种受力状态对应的变形特征
1.软化系数（表示抗风化能力的指标）
Rcc / Rcd 1
Rcc——饱和单轴抗压强度； Rcd——干燥单轴抗压强度。 η越小，表示岩石受水的影响越大。表2-1软化系数
四、岩石的抗风化指标（3类）
(2)岩石耐崩解性指数—耐崩解性指数是通过对岩石
试件进行烘干，浸水循环试验所得的指标。反映岩石在浸水和 温度变化下抵抗风化的能力。
具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向 膨胀变形而求得的膨胀率。
VHP
H HP H
100%
3、膨胀压力：岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所 施加的最大压力。
五、岩石的抗冻性
Kf
Rf Rs
Kf—抗冻性系数； Rf—岩石冻融后的饱和单轴抗压强度； Rs—岩石冻融前的饱和单轴抗压强度。
冻融条件下强度损失原因： 1.各种矿物的膨胀系数有差异； 2.空隙中的水结冰，体积增大。
二、岩石的孔隙性 反映裂隙发育程度的指标
1.孔隙比 e VV / Vs VV——孔隙体积（水银充填法求出）
2.孔隙率
n VV 100% V
V=Vs+VV
e~n关系
e VV Vs
VV / V Vs / V
VV V
V VV V
n 1 n
n 1 d s
三、岩石的水理性质
1.岩石的含水性质
(1)含水率：岩石孔隙中含水量mW与固体质量之比的百分数
ms——岩石固体的质量。
试验方法：105~110℃烘24h。
1.岩石的密度
（4）重力密度：单位体积中岩石的重量，简称重度。 由密度乘上重力加速度而得，单位kN/m3。
♪工程中应用最广泛的参数之一，不仅反映了岩石的致 密程度，还可计算岩体的自重应力。
2.岩石的颗粒密度
岩石固体物质的质量与固体的体积之比。(比重瓶)
（3）岩石的膨胀性(含有粘土矿物的岩石)
——评价膨胀性岩体工程的稳定。
1、自由膨胀率 —无约束条件下，浸水后膨胀变形与原尺寸之比。
轴向自由膨胀
VH
H H
100%
（%）H——试件高度
径向自由膨胀
VD
D D
100%
（%） D——直径
四、岩石的抗风化指标（3类）
（3）岩石的膨胀性(含有粘土矿物的岩石)
——评价膨胀性岩体工程的稳定。 2、岩石的侧向约束膨胀率
试验步骤： 将烘干的试块，约500g，分成10份，放入带有筛孔的圆筒内； 使圆筒在水槽中以20r／min速度连续转10分钟； 然后将留在圆筒内的石块取出烘干称重。 如此反复进行两次，按下式计算耐崩解性指数：
Id2
mr ms
100 %
试验前的试件烘干质量 ms ；残留在筒内的试件烘干质量 mr 。
四、岩石的抗风化指标（3类）