工程地质学--第五章 岩石的工程地质性质
合集下载
工程地质学--第五章-岩石的工程地质性质ppt(1)
堆积土滑坡、堆填土滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡、破 碎岩石滑坡和岩石滑坡等
4、其它分类 按滑体厚度分为：浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡。
按滑坡体的体积大小分为：小型滑坡、中型滑坡、大 型滑坡和特大型滑坡四类。
按滑坡时代分为：始滑坡、古滑坡、老滑坡和新滑 坡．
三、滑坡的发育过程
滑坡发育的三个过程：
蠕动变形阶段：边坡内部剪应力增加，岩 土强度降低，张拉、剪切、鼓张裂隙出现 并发育
四、岩石风化分布规律
风化带 岩石由表及里、由地表向下风化作用的影响逐渐
减弱以至消失。----地壳岩石发生变化的地带。 在风化剖面上，由上而下分四个带：
全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带
风化壳
五、影响风化的因素 (1)岩石性质：矿物成分、结构、构造
1)稳定性:氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫化物 2)非晶质、等粒、细粒结构比成分相同的结晶质、
1）物理风化
剥离作用、冰劈作用、
结晶胀裂作用、释荷作 用、根劈作用
2）化学风化
溶解作用、水解作用、
水化作用、碳酸化作用、 氧化作用等
3）生物风化——生物的物理风化、生 物的化学风化
花
岗
岩球 状 风 化
风化速度不同
桂林灰岩石林
张家界砂岩石林
三、岩石风化程度及分类
工程上，按风化程度将岩体分为： 全风化、强风化、弱(中）风化、微风化 和 未风化五种。
堆积阶地分为：上阶地； （c）上迭阶地；（d）内迭阶地；（e）嵌入阶地
三、河岸掏蚀破坏的预测和防治
位置：凹岸河段为掏蚀和冲刷地段。 防治措施：
1）护岸：抛石、挡墙、绿化等 2）改变水流方向、流速、流量：
导流建筑—丁坝、横墙；松散物质堆积带；增 长凹岸岸边浅滩。
4、其它分类 按滑体厚度分为：浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡。
按滑坡体的体积大小分为：小型滑坡、中型滑坡、大 型滑坡和特大型滑坡四类。
按滑坡时代分为：始滑坡、古滑坡、老滑坡和新滑 坡．
三、滑坡的发育过程
滑坡发育的三个过程：
蠕动变形阶段：边坡内部剪应力增加，岩 土强度降低，张拉、剪切、鼓张裂隙出现 并发育
四、岩石风化分布规律
风化带 岩石由表及里、由地表向下风化作用的影响逐渐
减弱以至消失。----地壳岩石发生变化的地带。 在风化剖面上，由上而下分四个带：
全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带
风化壳
五、影响风化的因素 (1)岩石性质：矿物成分、结构、构造
1)稳定性:氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫化物 2)非晶质、等粒、细粒结构比成分相同的结晶质、
1）物理风化
剥离作用、冰劈作用、
结晶胀裂作用、释荷作 用、根劈作用
2）化学风化
溶解作用、水解作用、
水化作用、碳酸化作用、 氧化作用等
3）生物风化——生物的物理风化、生 物的化学风化
花
岗
岩球 状 风 化
风化速度不同
桂林灰岩石林
张家界砂岩石林
三、岩石风化程度及分类
工程上，按风化程度将岩体分为： 全风化、强风化、弱(中）风化、微风化 和 未风化五种。
堆积阶地分为：上阶地； （c）上迭阶地；（d）内迭阶地；（e）嵌入阶地
三、河岸掏蚀破坏的预测和防治
位置：凹岸河段为掏蚀和冲刷地段。 防治措施：
1）护岸：抛石、挡墙、绿化等 2）改变水流方向、流速、流量：
导流建筑—丁坝、横墙；松散物质堆积带；增 长凹岸岸边浅滩。
5工程地质岩石的工程地质性质解析PPT课件
2020年9月28日
3
《岩土工程勘查规范》GB50021-2001（2009年版），按岩 石的饱和单轴极限抗压强度把岩石划分为坚硬岩、中硬岩、 较软岩、软岩和极软岩。
硬质岩石: 岩浆岩，硅质、钙质、铁质胶结的碎屑岩， 石灰岩，片麻岩，大理岩，石英岩。
软质岩石: 泥质岩（页岩、粘土岩），泥质胶结的碎屑 岩，板岩，千枚岩，片岩，火山凝灰岩。
2020年9月28日
20
五、三大岩类的Leabharlann 程地质性质(1) 岩浆岩的工程地质性质
绝大部分岩浆岩，力学强度高，透水性弱，抗水性强 （不软化，不溶解）。但同沉积岩相比抗风化能力较弱。 不同产状的岩浆岩略有差异： 深成岩浆岩： 矿物颗粒间结晶联结，力学强度高； 孔隙率小，透水性弱、抗水性强；岩体大、整体稳定性 好；良好的建筑地基和天然建筑石材。总体抗化学风化 能力较差。
2020年9月28日
14
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自
2020年9月28日
15
2020年9月28日
石灰岩溶蚀地貌 (Malham Cove, UK)
16
图片来自
2020年9月28日
石灰岩溶洞（图片来自）
17
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌
象 鼻 山
---
2020年9月28日
18
四、岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。
2020年9月28日
13
(3) 溶解性：决定于岩石的矿物成分 可溶解矿物： 岩盐 NaCl、KCl、石膏CaSO4·2H2O 、方解石。 方解石具微弱的溶解性，但石灰岩是地表分布最广的岩石。 在长时间的地质历史中，形成普遍的溶蚀。
➢石灰岩地区的溶隙溶洞，为地下水流动提供通道； ➢基岩存在Karst溶洞，常导致工程地质和环境地质问题。
05-第五讲--断裂构造及岩体工程性质
工程地质学 Engineering Geology
土木工程学院 主讲：李明
3.4 断裂构造
3.4.1 概念 3.4.2 裂隙 3.4.3 断层
3.4.3 断层
断层
岩体受力作用断裂后，两 侧岩块沿断裂面发生了显著的 位移，称为断层。
3.4.3 断层
断层要素
断层面－两侧岩块发生相 对位移的断裂面。
3.4.3 断层
断层的野外识别
在野外可以从地貌特征、地层特征和伴生 构造现象等来识别断层。
3.4.3 断层
地貌特征
断层崖、断层三角面 地形、沟谷或峡谷地形、 （断层破碎带易于侵蚀下 切）山脊错断或错开、河 谷跌水瀑布（如黄河壶口 瀑布）、河谷方向发生突 然转折等。
3.4.3 断层
断 层 崖
断 层 三 角 面
3.4.3 断层
断层谷
3.4.3 断层
地层特征
岩层发生重复或缺失；岩脉被错断；岩层沿 走向突然发生中断；与不同性质的岩层突然接触等。
3.4.3 断层
断层的伴生构造现象
岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥、 断层擦痕、泉水、温泉呈线状出露。
3.4.3 断层
阶步（左）和反阶步（右）
3.4.3 断层
凝灰岩夹层 岩浆结构面
变质结构面 变余结构面和变成结构面 断层、裂隙、劈理及 其它小型构造动力结构面
次生结构面 风化裂隙、卸荷裂隙、 次生夹泥层及泥化夹层
逆掩断层和辗掩断层常是规模很大的区 域性断层。
3.4.3 断层
平移断层 (平推断层)
两盘发生相对水平位移， 受水平扭应力。 特点
倾角很大，断层面近于直 立;断层线比较平直。
水平错动
3.4.3 断层
土木工程学院 主讲：李明
3.4 断裂构造
3.4.1 概念 3.4.2 裂隙 3.4.3 断层
3.4.3 断层
断层
岩体受力作用断裂后，两 侧岩块沿断裂面发生了显著的 位移，称为断层。
3.4.3 断层
断层要素
断层面－两侧岩块发生相 对位移的断裂面。
3.4.3 断层
断层的野外识别
在野外可以从地貌特征、地层特征和伴生 构造现象等来识别断层。
3.4.3 断层
地貌特征
断层崖、断层三角面 地形、沟谷或峡谷地形、 （断层破碎带易于侵蚀下 切）山脊错断或错开、河 谷跌水瀑布（如黄河壶口 瀑布）、河谷方向发生突 然转折等。
3.4.3 断层
断 层 崖
断 层 三 角 面
3.4.3 断层
断层谷
3.4.3 断层
地层特征
岩层发生重复或缺失；岩脉被错断；岩层沿 走向突然发生中断；与不同性质的岩层突然接触等。
3.4.3 断层
断层的伴生构造现象
岩层牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥、 断层擦痕、泉水、温泉呈线状出露。
3.4.3 断层
阶步（左）和反阶步（右）
3.4.3 断层
凝灰岩夹层 岩浆结构面
变质结构面 变余结构面和变成结构面 断层、裂隙、劈理及 其它小型构造动力结构面
次生结构面 风化裂隙、卸荷裂隙、 次生夹泥层及泥化夹层
逆掩断层和辗掩断层常是规模很大的区 域性断层。
3.4.3 断层
平移断层 (平推断层)
两盘发生相对水平位移， 受水平扭应力。 特点
倾角很大，断层面近于直 立;断层线比较平直。
水平错动
3.4.3 断层
工程地质学-教学大纲
【英文译名】：Engineering Geology【合用专业】：地质工程【学分数】：2.5【总学时】：40【实践学时】：8一、本课程教学目的和课程性质本课程是为地质工程专业本科开设的一门专业基础课，必修课。
课程系统地讲授岩土工程地质性质及工程动力地质作用。
系统概括了工程地质学最基本的原理和方法。
在教学过程中适量安排一定时间的参观及试验。
通过本课程教学，培养学生掌握工程地质学最基本的原理与方法，了解国内外工程地质学领域的研究动态，能从系统的、动态的角度认识人类工程活动与地质环境的相互关系，为今后研究与解决工程地质、水文地质、地震地质、环境界质等方面有关的工程问题奠定坚实的基础。
二、本课程的基本要求通过本课程的学习，使学生掌握岩土的工程地质性质、工程动力地质作用等工程地质学最基本的原理和方法，并能初步应用工程地质学的基本原理分析工程地质问题，能运用力学原理进行工程地质问题的定量评价等。
为学习后继课程以及从事工程地质工作和科学研究打下一定的基础。
在教学过程中，应注意培养学生对工程地质问题分析中的地质思维逻辑，辩证唯物主义的科学思维方法和实事求是、严谨认真的工作作风。
三、本课程与其他课程的关系本课程学习前必须学习《动力地质学》、《矿物学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》、《地层学》、《地貌及第四纪地质学》、《工程力学》等课程。
四、课程内容一、工程地质学的研究对象与任务二、工程地质学的研究内容、分科及其与其它学科的关系三、工程地质学的发展历史四、本课程的内容与学习方法重点了解工程地质学的研究对象和任务，工程地质学的研究内容；了解工程地质学分科及其与其它学科的关系，工程地质学的发展历史。
重点：工程地质学、工程地质条件及工程地质问题的概念；工程地质学的意义第一节土的粒度成份粒径、粒组概念；粒组划分；粒度成份测定与表示；土按粒度成份分类；第二节土的矿物成份土中矿物成份类型；矿物成份与粒度成份的关系；黏土矿物的类型及其工程地质特征第一节土中的水与气体土中水的基本类型与特征；土中的气体第四节土的构造与构造土的结构的概念；土粒间的连结关系；土的结构类型；土的构造的概念；土的构造本章要求掌握有关的基本概念，并了解有关土的粒度成份；土的矿物成份；土中的水和气体；及土的结构、构造。
工程地质-岩石及岩体的工程地质性质
•
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• • • • • • • • （1）岩石的变形性质 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 1）弹性变形 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原 有的形状及体积的变形称为弹性变形。 2）塑性变形 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤 去后不能完全恢复其原有的形状及体积的变形称为塑性 变形。 3）黏性变形 岩石在外力作用下变形不能在瞬间完成，并且应变速率 d/dt是应力的函数，即，应力随着应变速率d/dt的增 大而增大，当外力撤去后不能恢复其原有形状及体积的 变形称为黏性变形。
• （4）岩石的含水率
• 岩石的含水率（w，%）是试件在105～110℃下烘干至 恒量时所失去的水的质量（m0-ms,g）与试件干质量（ms， 岩石在一定的条件下吸收水分的能力称为岩石的吸水 性。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和 饱水系数。 • 岩石吸水率（wa，%）是试件在大气压力和室温条件下 吸入水的质量（ m0-ms,g ）与试件固体质量（ms，g） 的比值，以百分数表示；--与孔隙度大小、孔隙张开 程度有关；吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸 湿、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水影响显著。 • 岩石饱和吸水率（wsa，%）是试件在强制状态下的最 大吸水量（mpms，g）与试件固体质量（ms，g）的比 值，以百分数表示。 • 岩石饱水系数kw是指岩石吸水率与饱水率的比值，以 百分数表示。 • 一般岩石的饱水系数 kw 介于0.5～0.8之间。饱水 系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。
岩石的力学性质指标
MTS815.03伺服试验系统图
试件及传感器图
拉伸破坏后的试件
单轴压缩试验破坏后的部分岩石试件
1.5岩石的工程地质性质
软化系数表示。 软化系数kd：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
工程地质学--第五章 岩石的工程地质性质剖析
• 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。
2020/10/5
中国地质大学工程学院
5
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
2020/10/5
中国地质大学工程学院
6
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
2020/10/5
中国地质大学工程学院
9
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)
na
Vva V
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）
《岩石工程地质性质》课件
岩石工程地质性质PPT课 件
欢迎大家来到《岩石工程地质性质》的PPT课件。本课程将带领我们深入了 解地质工程的概念以及岩石工程地质的重要性。
地质工程的概述
什么是岩石工程地质？
岩石工程地质是将地质学原理与工程实际应用相结合的一个领域。
岩石工程地质的重要性
岩石工程地质不仅涉及到工程工地上地质情况的评估，也涉及到基础建设和环境保护方面。
岩石建筑的实例
华山玉泉寺悬空寺院等众多廊桥、铁路、道路、电站、水坝和各种建筑工程都离不开岩石 工程地质。
岩石的形成与性质
1
岩石的分类与特性
火成岩、沉积岩和变质岩
三种。
3
岩石的形成过程
岩石的形成是由于地壳和地球深部过 程的相互作用。从地球的构造与作用 来看，岩石发展可分为火成岩、沉积 岩和变质岩。
总结
通过本课程的学习，我们了解到岩石工程地质在工程建设中的重要性，随着社会的发展，其应用会 越来越广泛。相信这就是我们今后的研究方向和任务所在。
岩石的性质
岩石通常具有比较高强度、稳定性和 较差的透水性，而且在长时间的使用 以及日常的环境长期作用下可能发生 变化。
岩石工程地质勘探
勘探方法与技术
可用钻探法、地震法、电法、重力法、磁法及 高分辨率测振法等勘探技术来获取地下岩石体 力学特性等信息。
勘探数据的分析与应用
研究岩石物理性质，并进行样品分析和回归分 析，对勘探数据进行研究和分析，将数据用于 后期的岩石评价和建筑设计。
分享岩石工程地质在具体工程中的应用及其遇 到的挑战。
• 山体隧道出现塌方的处理方法。 • 海上桥梁钻探勘探过程中的应对方法。
学习与讨论案例中的
通过学习和讨论案例，提高参与者对岩石工程 地质的理解和应用能力。
欢迎大家来到《岩石工程地质性质》的PPT课件。本课程将带领我们深入了 解地质工程的概念以及岩石工程地质的重要性。
地质工程的概述
什么是岩石工程地质？
岩石工程地质是将地质学原理与工程实际应用相结合的一个领域。
岩石工程地质的重要性
岩石工程地质不仅涉及到工程工地上地质情况的评估，也涉及到基础建设和环境保护方面。
岩石建筑的实例
华山玉泉寺悬空寺院等众多廊桥、铁路、道路、电站、水坝和各种建筑工程都离不开岩石 工程地质。
岩石的形成与性质
1
岩石的分类与特性
火成岩、沉积岩和变质岩
三种。
3
岩石的形成过程
岩石的形成是由于地壳和地球深部过 程的相互作用。从地球的构造与作用 来看，岩石发展可分为火成岩、沉积 岩和变质岩。
总结
通过本课程的学习，我们了解到岩石工程地质在工程建设中的重要性，随着社会的发展，其应用会 越来越广泛。相信这就是我们今后的研究方向和任务所在。
岩石的性质
岩石通常具有比较高强度、稳定性和 较差的透水性，而且在长时间的使用 以及日常的环境长期作用下可能发生 变化。
岩石工程地质勘探
勘探方法与技术
可用钻探法、地震法、电法、重力法、磁法及 高分辨率测振法等勘探技术来获取地下岩石体 力学特性等信息。
勘探数据的分析与应用
研究岩石物理性质，并进行样品分析和回归分 析，对勘探数据进行研究和分析，将数据用于 后期的岩石评价和建筑设计。
分享岩石工程地质在具体工程中的应用及其遇 到的挑战。
• 山体隧道出现塌方的处理方法。 • 海上桥梁钻探勘探过程中的应对方法。
学习与讨论案例中的
通过学习和讨论案例，提高参与者对岩石工程 地质的理解和应用能力。
地质名词解释答案
答案1一．工程地质学p1工程地质学是地质学的一个分支，是研究与工程建设有关地质问题的学科，发展至今工程地质学已经成为一门独立的学科。
二．矿物和岩石1.矿物：矿物是天然生成的，具有一定物理性质和化学成分的物质，是组成地壳的基本物质单位。
2.岩石：矿物在地壳中按一定的规律共生组合在一起，形成由一种或几种矿物组成的天然集合体。
3.层理：是指一个岩层中，大小，形状，成分和颜色不同的层交替时显示出来的纹理。
4.岩层：在地质特性上与相邻层不同的沉积层称为一个岩层。
岩层可以是一个单层，也可以是一个组层。
5.片理：岩石中矿物呈定向排列的构造称片理构造。
它是大多数变质岩区别于岩浆岩和沉积岩的重要特征。
三．地质构造1.地质构造：构造运动引起的地壳岩石变形和变位，这种变形、变位被保留下来的形态被称为地质构造。
常见的地质构造有三种类型：倾斜岩层，褶皱和断裂。
2.岩层产状：岩层的空间分布状态被称为岩层产状。
可分为水平岩层，倾斜岩层和直立岩层。
3.褶曲：在构造运动作用下，岩层产生的连续弯曲变形形态，被称为褶皱构造。
4.节理：节理是指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移的断裂的构造。
5.断层：断层是指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面有明显的相对位移的断裂的构造。
6.地层：地史学中，将各个地质历史时期形成的岩石，称为该时代的地层。
7.地质图：地质图是把一个地区的各种地质现象，如地层、地质构造等，按一定比例缩小，用规定的符号、颜色和各种花纹、线条表示在地形图上的一种图件。
8.岩石结构：岩石颗粒形态特征及其相互关系。
四．水的地质作用1.河流（谷）阶地：河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形称阶地或台地。
2.隔水层：不能透水（或透水性很弱）且不能给重力水的岩土层。
3.含水层：能透水且含有重力水的岩土层。
4.残积层：经淋滤作用后，残留在原地的松散破碎物质称残积层。
5.地下水的硬度是指水中所含钙、镁离子的数量。
5工程地质岩石的工程地质性质
花岗岩
正长岩 流纹岩 闪长岩 安山岩 玄武岩 辉绿岩 砾岩 石英砂岩
100-200
80-250 120-250 100-160 120-250 120-250 160-200 40-200 70-150
砂质页岩
泥质岩 石灰岩 片麻岩 石英岩 大理岩 云母片岩 千枚岩 板岩
30-60
10-40 60-120 70-180 200-360 70-140 30-70 16-40 20-70
硬质岩石: 岩浆岩，硅质、钙质、铁质胶结的碎屑岩， 石灰岩，片麻岩，大理岩，石英岩。 软质岩石: 泥质岩（页岩、粘土岩），泥质胶结的碎屑 岩，板岩，千枚岩，片岩，火山凝灰岩。
上述软质岩类如果含有硅质成分，强度将显著提高。
常见岩石的饱和抗压强度范围
岩石名称 极限抗压强度 (MPa) 岩石名称 极限抗压强度 (MPa)
化学岩的工程地质性质 石灰岩 力学强度大多较高，抗水性弱(具溶解性)，地下 水的溶蚀形成喀斯特(Karst)空洞。是地下水的集中渗流 通道，地基中的不稳定区。 白云岩 力学强度较高，具有微弱的溶蚀性。 硅质岩 强度高，抗水性好，抗风化能力强。 沉积岩中分布最广的是石灰岩，其次是泥质岩（页岩和 粘土岩）和砂岩。
二、岩石的力学性质：单轴抗压强度
矿物成分： 硬度大的：石英、长石、角闪石、辉石、硬度中等的：方解石、白云石
硬度小的：云母、绿泥石、高岭石、滑石
《岩土工程勘查规范》GB50021-2001（2009年版），按岩 石的饱和单轴极限抗压强度把岩石划分为坚硬岩、中硬岩、 较软岩、软岩和极软岩。 坚硬程度 饱和单轴抗压强度 fr (MPa） 坚硬岩 较硬岩 较软岩 软岩 极软岩 >60 60-30 30-15 15-5 <5
岩石和岩体的工程地质性质
应力称为岩石的单轴抗压强度或极限抗压强度，简称抗压 强度（σc ,单位Pa）。
28
1.岩石的工程地质性质
抗压强度 抗剪强度 抗拉强度 点荷载强度
影响岩石抗压强度的因素： （1）岩石矿物成分、颗粒大小、胶结程度及层理、片理等 ； （2）岩石风化及裂隙发育程度； （3）岩石的含水量； （4）试验条件，如加荷速率、试样尺寸等等。
w1
Ww1 Ws
100 %
吸水率主要取决于岩石内部较大的开型空隙发育程度。
•岩浆岩和变质岩吸水率一般在0.1~1.0%之间；
•沉积岩的吸水率一般在0.2~8.2%之间，甚至可达10%以
Байду номын сангаас
上。
11
1.岩石的工程地质性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 可溶性 膨胀性
饱水率(w2) ：岩石试样在高压（一般为150个大气压）下或真 空下吸入水的重量(Ww2)与岩石干重量（Ws）之比，以百分数 表示。
沉 砾岩 砂岩 页岩 粘土岩 石灰岩 白云岩 积 岩 10~150 20~250 5~100 2~15 40~250 80~250
变 板岩 片岩 片麻岩 石英岩 大理岩 质 岩 60~200 10~100 50~200 150~350 150~250
30
1.岩石的工程地质性质
抗压强度 抗剪强度 抗拉强度 点荷载强度
➢ 岩石抵抗冻融破坏的性能。 ➢岩石强度损失率(Rl)和岩石重量损失率(Wl) 。
试验方法：饱和岩石在一定的负温下（一般-25℃）连续 冻融10~25次。
Rl
冻融前岩石饱和抗压强度 冻融后岩石饱和抗压强度 冻融前岩石饱和抗压强度
100%
Wl
冻融前干试样重量 冻融后干试样重量 冻融前干试样重量
28
1.岩石的工程地质性质
抗压强度 抗剪强度 抗拉强度 点荷载强度
影响岩石抗压强度的因素： （1）岩石矿物成分、颗粒大小、胶结程度及层理、片理等 ； （2）岩石风化及裂隙发育程度； （3）岩石的含水量； （4）试验条件，如加荷速率、试样尺寸等等。
w1
Ww1 Ws
100 %
吸水率主要取决于岩石内部较大的开型空隙发育程度。
•岩浆岩和变质岩吸水率一般在0.1~1.0%之间；
•沉积岩的吸水率一般在0.2~8.2%之间，甚至可达10%以
Байду номын сангаас
上。
11
1.岩石的工程地质性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 可溶性 膨胀性
饱水率(w2) ：岩石试样在高压（一般为150个大气压）下或真 空下吸入水的重量(Ww2)与岩石干重量（Ws）之比，以百分数 表示。
沉 砾岩 砂岩 页岩 粘土岩 石灰岩 白云岩 积 岩 10~150 20~250 5~100 2~15 40~250 80~250
变 板岩 片岩 片麻岩 石英岩 大理岩 质 岩 60~200 10~100 50~200 150~350 150~250
30
1.岩石的工程地质性质
抗压强度 抗剪强度 抗拉强度 点荷载强度
➢ 岩石抵抗冻融破坏的性能。 ➢岩石强度损失率(Rl)和岩石重量损失率(Wl) 。
试验方法：饱和岩石在一定的负温下（一般-25℃）连续 冻融10~25次。
Rl
冻融前岩石饱和抗压强度 冻融后岩石饱和抗压强度 冻融前岩石饱和抗压强度
100%
Wl
冻融前干试样重量 冻融后干试样重量 冻融前干试样重量
工程地质学第五章岩石的工程地质性质
变质岩
总结词
变质岩是由其他岩石在高温、高压等地质作用下形成的岩石，其工程地质性质主要受矿物成分、结构和构造等因 素的影响。
详细描述
变质岩的矿物成分较为复杂，包括石英、长石、云母等。其结构多为结晶结构或变晶结构，构造则表现为片状构 造或块状构造。由于变质岩的矿物成分和结构构造特点，其工程地质性质表现为较高的强度和较低的变形性。
影响因素
岩石的孔隙率和连通性、水的物 理性质等。
热学性质
比热容ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
岩石吸收或释放热量时温度的 变化量。
导热系数
岩石的热传导能力。
热膨胀系数
岩石受热膨胀的程度。
影响因素
岩石的矿物成分、结构、温度 等。
02
岩石的力学性质
弹性
弹性
是指岩石在受到外力作用时，能够恢复到原始状态的性质。弹性 常数包括弹性模量、泊松比等，是岩石工程地质性质的重要参数 。
脆性
是指岩石在受到外力作用时，会发生 突然断裂的性质。脆性常数包括脆性 系数、断裂韧性等，对于评估岩石的 稳定性具有重要意义。
韧性
是指岩石在受到外力作用时，能够抵 抗断裂的性质。韧性常数包括韧性指 数、抗剪强度等，也是岩石工程地质 性质的重要参数。
强度性质
强度性质
是指岩石能够承受的最大外力作用，是评估岩石稳定性和安 全性的重要指标。强度常数包括单轴抗压强度、抗拉强度和 抗剪强度等。
05
岩石与工程稳定性
岩石与边坡稳定性
01
02
03
边坡稳定性分析
评估边坡在各种工况下的 稳定性，包括自然条件和 人为工程活动的影响。
岩石力学性质
研究岩石的强度、变形和 破裂特性，以及其在不同 应力状态下的响应。
工程地质1.4岩石的工程性质
4、几种代表性的分类方案
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009)
根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值 Rc划分岩石 的坚硬程度:
5 15 30 60
Rc 坚硬岩
极软岩
软岩
较软岩
较坚硬岩
23/49
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009) 根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度:
岩体压缩波速度与岩块压缩波 速度之比的平方
1/49
吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干燥 岩石质量之比。 饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质量 与干燥岩石质量之比。 饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值越 大，岩石的抗冻性越差。
2/49
2.岩石的水理性质
软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。软化系 数(softening coefficient)为岩石在饱水状态下的极限抗压强 度与风干状态下强度之比。<0.75是强软化的岩石，工程 性质较差。 渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。
17/49
流变性:
指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。 蠕变(creep): 在一定应力下,变形随时间
持续增长。
松弛(relaxation): 在变形保持一定时,应力随 时间逐渐减小。
图 7—8 不同应力条件下岩体的蠕变曲线
18/49
强度特性
最主要是抗剪强度
Байду номын сангаас
m
cm
图 7—12 岩体抗剪强度包络线 1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围
岩 芯 采 取 率 200/250=80% RQD=157/250=63% ：
工程地质学
第二章岩体特性：裂隙性非均质性、各向异性.固结性.较土体强度高，变形小岩石( rock) :经地质作用形成的由矿物或岩屑组合而成的集合体。
矿物( mineral) 是地质作用形成的天然单质或化合物, 它具有一定的化学成分和物理性质。
自然界中的绝大多数矿物是结晶质。
非结晶质随时间增长可自发转变为结晶质。
矿物的物理性质, 取决于矿物的化学成分和内部构造。
由于不同矿物的化学成分或内部构造不同, 因而反映出不同的物理性质。
形态、颜色、条痕、光泽、硬度、解理、断口、透明度和重度等。
矿物的物理性质特征是鉴别矿物的重要依据。
岩石的类型与特征：岩石的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关岩浆岩多以硬度大的粒、柱状硅酸盐类、石英等矿物为主，所以其岩石物理力学性质一般都很好。
沉积岩中的粗碎屑岩，如砂砾岩等，其碎屑多为硬度大的粒、柱状矿物，岩石的力学性质除与碎屑成分有关外，在很大程度上取决于胶结物成分及其类型。
变质岩的矿物组成与母岩类型及变质程度有关。
一、岩浆岩：1、概念：岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。
２、特征结构全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构；３、特征构造：块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。
二、沉积岩：1、概念：地表或近地表不太深地方形成的一种岩石类型。
它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石；２、特征结构：碎屑结构（碎屑与胶结）、泥质结构、结晶结构、生物结构３、特征构造：层理构造（水平层理、平行层理、斜层理、交错层理、波形层理）层面构造（泥裂、雨痕、生物构造）化石构造层理构造：沉积岩在产状上的成层构造是与岩浆岩显著不同的特征。
层面构造是指在沉积岩层面上保留有沉积时水流、风、雨、生物活动等作用留下的痕迹，如波痕、泥裂、雨痕。
三、变质岩：1、定义：岩石在地壳中受高温、高压或化学成分的加入或析出影响，发生了矿物成分和结构构造的变化而形成的新岩石2、变质岩基本特征：出现变质矿物和特殊的变质构造；不同的变质矿物表明不同的变质环境3、变质岩结构：变晶结构、变余结构、碎裂结构、交代结构4、变质岩构造：板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造工程地质性质：岩石的工程地质性质, 主要包括物理性质和力学性质两个方面。
工程地质学基础 第五章 岩、土体工程性质.
1.影响岩石工程性质的内部因素
岩石是具有一定结构和构造特征的矿物集合体，因此矿物成 份、结构、构造就是影响岩石工程性质的内部因素。
A. 矿物成份对岩石工程性质的影响
比重：辉长岩（辉石和角闪石）〉花岗岩（石英和正长石的） 强度和抗风化的能力：石英岩（石英）〉大理岩（方解石）。 注意： a.含有高强度矿物的岩石，其强度不一定就高。 如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力的传递必然 会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示出高的强度。 b. 应该特别注意那些可能降低岩石强度的矿物成份。 花岗岩中的黑云母，石灰岩、砂岩中粘土类矿物
碳酸化作用 ：水中CO2从矿物中夺走盐基，破坏了原有岩 石中的矿物，生成新的碳酸盐。 2 KAlSi308 ( 正 长 石 ) 十 C02+3H2O K2C03 ( 碳 酸 钾 ) +4Si02.H20 (胶体二氧化硅) +A12Si205(0H)4 (高岭土) 这就使花岗岩破坏成为石英及高岭土颗粒，残留原地，其余 成分流失。
A.地质构造对岩石工程性质的影响
层理、裂隙和各种成因的孔隙，使岩石连续性与整体性 受到一定程度的影响，从而使岩石的强度和透水性在不同的 方向上发生明显的差异。一般来说，垂直层面的抗压强度大 于平行层面的抗压强度，平行层面的透水性大于垂直层面的 透水性。 层理、节理和破碎带使岩石破碎并且扩大了岩石与空气、 水的接触面积，大大促进了岩石风化作用。在褶曲轴部和断 层破碎带及其附近裂隙密集发育的岩石中，都是非常有利于 进行风化作用的部位，如背斜褶皱的转折端附近很容易风化 变形
生物风化作用： 生物活动（包括各种动植物及人类的活动）而
引起的岩石的破坏作用 。可以分为生物物理风化作用和生物化 学风化作用两种基本形式。 生物物理风化作用 ：由于生物产生的机械力造成的岩石破碎。例
第5章 岩石的工程地质性质
岩石的空隙
(裂隙、孔隙)
闭空隙 大开空隙
开空隙
小开空隙
n Vv 100% (1 d ) 100% V s
总空隙率(n)
岩 总开空隙率(no) n0 Vv 0 100% V 石 V n 100 % 空 大开空隙率(nb) V 隙 小开空隙率(na) n V 100% n n V 率 Vvc 闭空隙率(nc) nc V 100% n n0
1、颗粒密度(ρ s) ρ s= ms/Vs • 2、块体密度(ρ ) ρ =m/V • 注意： （1）ρ s与ρ 的区别 (ρ s>ρ ) （2）ρ s与ρ 的单位 （g/cm3 kN/m3） （3）测试方法（ρ s---比重瓶法；ρ --量积法）
•
二、岩石的空隙性
• 岩石的空隙性系指岩石孔隙性和裂隙性 的统称。用空隙率表示(为岩石中空隙体 积与岩石总体积之比)。 • 岩石中的空隙有的与大气相通，称为开 空隙；有的与大气不相通，称为闭空隙。 开空隙又有大小之分。因此，可将岩石 的空隙率分为总空隙率、总开空隙率、 大开空隙率、小开空隙率及闭空隙率5种。
土的主要工程地质特征
• 多孔性和散体性：土由三相组成，
具多孔性和散体性，这是与其它 连续固体介质相区别的最主要特 征。
• 土具多样性
由于成土母岩不同和风化作用的历史不 同，在自然界中，土的种类繁多、分布 复杂、性质各异。 甚至在同一地区或同一地点，地基中可 能埋藏着多种土层。 同一土层的性质也因其所处环境不同而 有所差异。
vb b va a 0
b
空隙比 e VV s 1
Vs
d
工程意义： 是岩石物理性质 的一个重要指标。 对岩块和岩体的 水理、热学性质及 力学性质影响很大。 空隙率愈大→岩 石中的孔隙和裂隙 愈多→岩石的力学 性质越差(岩石的强 度愈小、塑性变形 越大），渗透性愈 大，抗风化能力愈 差等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2015-4-22 中国地质大学工程学院 贾洪彪 18
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
一、单轴压缩条件下的岩石变形
（一） 连续加载
1、变形阶段 •空隙压密阶段(OA)：曲线呈上凹型 •弹性变形阶段(AB) B点:弹性极限 •微裂隙稳定发展阶段(BC) C点:屈服强度 •非稳定发展阶段(CD) D点:峰值强度 (-) d B A V
2015-4-22
中国地质大学工程学院
3
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。 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 土体——自重应力 2015-4-22 4 中国地质大学工程学院
2015-4-22
中国地质大学工程学院
15
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 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
Km
m s1 m s 2 100% m s1
•Rd＞75％，Km＜2％，抗冻性高; •吸水率Wa＜5％、软化系数KR＞0.75，饱水系数小于 0.8的岩石，抗冻性高。
i
E
i i
o i
2015-4-22 中国地质大学工程学院
L
21
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 当应力-应变曲线为“S”型 ， 常用的有初始模量、切线模量 和割线模量。 • 初始模量(Ｅi)指曲线原点处切 线斜率： Ei i
i
2 50
Ei
Et
2 1 2 1
2015-4-22 中国地质大学工程学院 9
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 总空隙率(n)
n
岩 石 空 隙 率
隙比
2015-4-22
Vv 100% (1 d ) 100% V s
• 总开空隙率(no) • 大开空隙率(nb) • 小开空隙率(na) • 闭空隙率(nc)
2015-4-22 中国地质大学工程学院 11
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
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
mw 2 100 % ms
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。
2015-4-22
中国地质大学工程学院
5
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
2015-4-22
中国地质大学工程学院
6
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
2015-4-22
中国地质大学工程学院
7
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。 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）
2015-4-22 中国地质大学工程学院 17
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第三节 岩石的力学性质
• 岩石的力学性质是岩石在外力作用下所表现出来的性质。 • 在外力作用下，岩石首先产生变形，这种变形可分为弹性变形和 塑性变形。弹性变形是物体受力发生的全部变形，在外力解除的 同时立即消失。因而是可逆变形；塑性变形是物体受力后，在外 力解除后，变形不再恢复，是不可逆变形，又称为永久变形或残 余变形。 • 随着力的不断增加，当达到或超过某一极限值时，岩石便产生破 坏。岩石抵抗外力破坏的能力称为强度。根据破坏的应力类型， 岩石破坏有拉破坏、剪破坏和流动破坏。由于受力状态和破坏形 式的不同，岩石强度又可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、抗 剪强度等。 • 研究岩石的力学性质，一般是通过室内岩石力学试验进行研究， 主要研究岩石的变形破坏与强度性质。
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。
2015-4-22
中国地质大学工程学院
12
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
3.饱水系数
• 岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wsat)之比，称为饱水 系数。
Ks Wa / Wsat
• 它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系。
2015-4-22
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。 • 岩石经风化作用，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 • 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。
2015-4-22
中国地质大学工程学院
23
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
（二） 循环加载
1. 卸荷点（P）的应力低于岩石的 弹性极限 (A) ，则卸荷曲线将基本 上沿加荷回到原点，表现为弹性恢 复（图）。 2. 卸荷点（P）的应力高于岩石 的弹性极限 (A) ，则卸荷曲线从 原来的加荷曲线偏离出来。
• 切线模量(Ｅt)指曲线上任一点 处切线的斜率，在此特指中部 直线段的斜率： 2 1
Et
2 1
1 i o
50 50
Ei
i i
• 割线模量(Ｅs)指曲线上某特定 点与原点连线的斜率，通常取 σc／２处的点与原点连线的斜 率： Ei 50
50
2015-4-22
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
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
中国地质大学工程学院 贾洪彪
弹性-蠕变型
20
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
3、岩石的变形参数
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。 • 当应力-应变为直线关系时，变形模量为常量，数值 上等于直线的斜率。该模量又称为弹性模量)
工程地质学Engneering Geology
第五章 岩石的工程地质性质
中国地质大学（武汉）工程学院
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
2015-4-22
中国地质大学工程学院
2
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
2015-4-22 中国地质大学工程学院 14
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
三、岩石的抗冻性
• 岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性和质量损失率来 表示。 • 抗冻系数 (Rd) ：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 (σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示
Rd
c2 100% c1
中国地质大学工程学院
13
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
二、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 化系数表示。 • 软化系数 (KR) 为岩石试件的饱和抗压强度 (σcw) 与干抗 压强度(σc)的比值。 cw KR c • 显然KR 愈小，岩石软化性愈强，岩石的软化性取决于 岩石的矿物组成与空隙性，当岩石中含有较多的亲水 性和可溶性矿物，大开空隙较多，岩石的软化性较强， 软化系数较小。 • KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好； • KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差。
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。
一、岩石的吸水性
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
一、单轴压缩条件下的岩石变形
（一） 连续加载
1、变形阶段 •空隙压密阶段(OA)：曲线呈上凹型 •弹性变形阶段(AB) B点:弹性极限 •微裂隙稳定发展阶段(BC) C点:屈服强度 •非稳定发展阶段(CD) D点:峰值强度 (-) d B A V
2015-4-22
中国地质大学工程学院
3
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。 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 土体——自重应力 2015-4-22 4 中国地质大学工程学院
2015-4-22
中国地质大学工程学院
15
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 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
Km
m s1 m s 2 100% m s1
•Rd＞75％，Km＜2％，抗冻性高; •吸水率Wa＜5％、软化系数KR＞0.75，饱水系数小于 0.8的岩石，抗冻性高。
i
E
i i
o i
2015-4-22 中国地质大学工程学院
L
21
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 当应力-应变曲线为“S”型 ， 常用的有初始模量、切线模量 和割线模量。 • 初始模量(Ｅi)指曲线原点处切 线斜率： Ei i
i
2 50
Ei
Et
2 1 2 1
2015-4-22 中国地质大学工程学院 9
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
• 总空隙率(n)
n
岩 石 空 隙 率
隙比
2015-4-22
Vv 100% (1 d ) 100% V s
• 总开空隙率(no) • 大开空隙率(nb) • 小开空隙率(na) • 闭空隙率(nc)
2015-4-22 中国地质大学工程学院 11
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
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
mw 2 100 % ms
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。
2015-4-22
中国地质大学工程学院
5
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
2015-4-22
中国地质大学工程学院
6
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
2015-4-22
中国地质大学工程学院
7
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。 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）
2015-4-22 中国地质大学工程学院 17
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第三节 岩石的力学性质
• 岩石的力学性质是岩石在外力作用下所表现出来的性质。 • 在外力作用下，岩石首先产生变形，这种变形可分为弹性变形和 塑性变形。弹性变形是物体受力发生的全部变形，在外力解除的 同时立即消失。因而是可逆变形；塑性变形是物体受力后，在外 力解除后，变形不再恢复，是不可逆变形，又称为永久变形或残 余变形。 • 随着力的不断增加，当达到或超过某一极限值时，岩石便产生破 坏。岩石抵抗外力破坏的能力称为强度。根据破坏的应力类型， 岩石破坏有拉破坏、剪破坏和流动破坏。由于受力状态和破坏形 式的不同，岩石强度又可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、抗 剪强度等。 • 研究岩石的力学性质，一般是通过室内岩石力学试验进行研究， 主要研究岩石的变形破坏与强度性质。
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。
2015-4-22
中国地质大学工程学院
12
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
3.饱水系数
• 岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wsat)之比，称为饱水 系数。
Ks Wa / Wsat
• 它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系。
2015-4-22
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。 • 岩石经风化作用，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 • 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。
2015-4-22
中国地质大学工程学院
23
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
（二） 循环加载
1. 卸荷点（P）的应力低于岩石的 弹性极限 (A) ，则卸荷曲线将基本 上沿加荷回到原点，表现为弹性恢 复（图）。 2. 卸荷点（P）的应力高于岩石 的弹性极限 (A) ，则卸荷曲线从 原来的加荷曲线偏离出来。
• 切线模量(Ｅt)指曲线上任一点 处切线的斜率，在此特指中部 直线段的斜率： 2 1
Et
2 1
1 i o
50 50
Ei
i i
• 割线模量(Ｅs)指曲线上某特定 点与原点连线的斜率，通常取 σc／２处的点与原点连线的斜 率： Ei 50
50
2015-4-22
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
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
中国地质大学工程学院 贾洪彪
弹性-蠕变型
20
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
3、岩石的变形参数
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。 • 当应力-应变为直线关系时，变形模量为常量，数值 上等于直线的斜率。该模量又称为弹性模量)
工程地质学Engneering Geology
第五章 岩石的工程地质性质
中国地质大学（武汉）工程学院
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
2015-4-22
中国地质大学工程学院
2
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
2015-4-22 中国地质大学工程学院 14
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
三、岩石的抗冻性
• 岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性和质量损失率来 表示。 • 抗冻系数 (Rd) ：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 (σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示
Rd
c2 100% c1
中国地质大学工程学院
13
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
二、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 化系数表示。 • 软化系数 (KR) 为岩石试件的饱和抗压强度 (σcw) 与干抗 压强度(σc)的比值。 cw KR c • 显然KR 愈小，岩石软化性愈强，岩石的软化性取决于 岩石的矿物组成与空隙性，当岩石中含有较多的亲水 性和可溶性矿物，大开空隙较多，岩石的软化性较强， 软化系数较小。 • KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好； • KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差。
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。
一、岩石的吸水性