工程地质学岩石的工程地质性质

2019/8/10
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
一、岩石的密度
• 是指单位体积内岩石的质量，单位为g/cm3 ，岩石密度可分为岩石 颗粒密度和岩石块体密度。
1、岩石颗粒密度(ρs)： 是指岩石固体相部分的质量与其体积的比值。
ρs= ms/Vs
它不包括空隙，故其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。岩 石颗粒密度属实测指标，常用比重瓶进行测定。
岩体——结构面切割——岩块力学性质各向异性
土体——很少有结构面——土体可以看作各向同性
（3）岩体中具有较高的地应力。（岩体在长期地质历史过程中，遭 受地质构造作用的结果）
岩体——自重应力、构造应力——物理力学性质复杂
2019/8/10 土体——自重应力中国地质大学工程学院
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 岩石与土之间，即存在多方面的共性和联系，又有明显不同:岩石 在力学性能、抗水性、完整性等都比土好的多。但也有些岩石与 土很难区别，如粘土岩、泥灰岩、凝灰岩等。总的来说，岩石的 建筑条件比土体要优越的多，土体中出现的问题，对岩体就显得 十分微弱或不存在了。
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
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二、岩石的空隙性
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岩石的空隙
大开空隙
开空隙 小开空隙
(裂隙、孔隙) 闭空隙
• 岩石孔隙性和裂隙性的统称，用空隙率表示。岩石空隙率是岩石 中空隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。
• 岩石的空隙有的与大气相通称开空隙，有的与大气 不相通称闭空 隙。开空隙按开启程度有大、小之分，故把岩石的空隙率分为总 空隙率、总开空隙率、大开空隙率、小开空隙率和闭空隙率。其 计算公式如下：
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
岩 石 空 隙 率
隙比
• 总空隙率(n)
n Vv 100% (1 d ) 100%
V
s
•
总开空隙率(no)
n0
Vv0 V
100%
•
大开空隙率(nb)
nb
Vvb V
100%
•
小开空隙率(na)
一、岩石的吸水性
定义：岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为 岩石的吸水性。常用吸水率、饱和吸水率和饱水系数等 指标表示。
1入.吸水水的率质(量Wa()m：Ww1岩)a与石岩试样mm件干ww在12质大量1气(0m压0s)%力之和比室，温用百条分件数下表自示由吸
岩石吸水率的大小，主要取决于岩石中空隙和裂隙的数 量、大小及其开启程度，此与岩石成因及岩性有关。
na
Vva V
100% n0
nb
• 闭空隙率(nc)
e VV s 1 Vs d
nc
Vvc V
100% n n0
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第三节 岩石的水理性质
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。 主要有岩石的吸水性、软化性、抗冻性及透水性等。
工程地质学Engneering Geology
第五章 岩石的工程地质性质
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第五章 岩石的工程地质性质
第一节 岩石与土工程地质性质的差别 第二节 岩石的物理、水理性质 第三节 岩石的力学性质
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mw2
100 %
ms
岩石的饱和吸水率也是表示岩石物理性质的一个重要指
标。
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第一节 岩石与土工程地质性质的差别
• 岩石和土都是矿物的集合体，是自然地质作用的产物，并在地质 作用下相互转化。
• 土在一定温度和压力下，经过压密、脱水、胶结、重结晶等成岩 作用形成岩石。
• 岩石经Fra Baidu bibliotek化作用，形成土。
• 坚硬岩石——软弱岩石——半成岩石——坚硬土层——软弱土层
• 岩石——风化作用——土 —— 成岩作用——岩石
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2.饱和吸水率
岩石的饱 和吸水率 (Wsat) 是指 岩石试件 在高压 ( 一 般为
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:
Wsat
• 岩石与土之间的差别，主要表现在：
（1）岩石矿物颗粒间具有牢固的连结。（岩石区别于土并赋予岩石 以优良工程地质性质的主要原因）
岩石——结晶连结、胶结连结
土 ——水胶连结、水 连 结
（2）岩石具有强度高、不易变形以及整体性和抗水性好，其中存在 着结构面（带）。如断层、节理等，使岩体受到不同程度切割。 土体中一般没有这种结构面切割。
第二节 岩石的物理性质
岩石:矿物、岩屑的集合体。 结构面:指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有 一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 岩块:指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最 小岩石单元体。 岩体:指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络 组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态 和地下水等地质环境中的地质体。
2、岩石块体密度(ρ)：指岩块质量与其体积之比值，即岩块单位体积 的质量。 ρ=m/V
岩石块体密度除与矿物成分有关外，还与岩石的空隙性及含水状态密 切有关。致密而裂隙不发育的岩石，块体密度与颗粒密度接近； 随空隙、裂隙的增加，块体密度相应减少。
注意：（1）ρs与ρ的区别 (ρs>ρ)（2）ρs与ρ的单位 （g/cm3, kN/m3） （3）测试方法（ρs---比重瓶法；ρ--量积法）
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
•岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三 相组成的。
•物理性质：物理性质是指岩石由于三相组成 的相对比例关系不同所表现的物理状态。
•水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的 性质，称为水理性质