3.5岩石及岩体的工程地质性质解析

• 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小 决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。 • 岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 • 一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石 的强度和稳定性也比较高。
• （3）岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙) 的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。 用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的 总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。 • 岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同 时也受外力因素的影响。
（8）岩石的膨胀性
• 膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏 土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚， 或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨 胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向 约束膨胀率和岩石膨胀压力等。 • 岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径 向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石 试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限 条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形 （H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石膨胀压力（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持 原体积不变所需的压力。
பைடு நூலகம்
（9）岩石的耐崩解性
•
岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内 部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉， 因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。 岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和 浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质 量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主 要适用于黏土类岩石和风化岩石。
在数值上，等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在4℃时重 量的比。其大小，决定于岩石中矿物的比重及其在岩石中的 相对含量。 于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与其总体积(包括孔 隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物的比重，岩石的孔 隙性及其含水情况。
• （2）重度(容重），指岩石单位体积的重量，在数值上等
3.5岩石与岩体的工程地质性质
岩石与岩体的区别
• 岩石
• 岩体：岩体是工程影响范围内的地质体，它包含有
岩石块、层理、裂隙和断层等。
3.5.1 岩石的主要物理力学性质
1、岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
3、影响岩石工程性质的因素
• 1、岩石的主要物理性质指标 • （ 1） 比重： 岩石固体 ( 不包括孔隙 ) 部分单位体积的重量。
•
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。
单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）
应 力
应变
• 单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。 • 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应 的应力e为弹性极限强度或比例极限。 • 3）第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段， 岩石的应力 — 应变曲线为略向下凹的曲线，该曲线上 C 点 所对应的应力y为屈服极限。 • 4）第四变形阶段为图中CD段曲线，属于破坏阶段，岩石 的应力—应变曲线为较平缓的向下凹的曲线。曲线上D点 所对应的应力Rc为峰值强度或单轴极限抗压强度。 • 5）第五变形阶段为图中DE段曲线，属于峰值后的变形与 破坏阶段。曲线上E点所对应的应力r为残余强度。
• （7）岩石的抗冻性
岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积膨胀， 就产生巨大的压力，由于这种压力的作用，会促使岩 石的强度降低和稳定性破坏，岩石抵抗这种压力作用 的能力，称为岩石的抗冻性。一般用岩石在抗冻试验 前后抗压强度的降低率表示。抗压强度降低率小于 20%～25%的岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石， 认为是非抗冻性的。
• （6）岩石的软化性
岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质 称为岩石的软化性。指标是软化系数：等于岩石在饱 和状态下的极限抗压强度和在风干状态下的极限抗压 强度的比，用小数表示。其值越小，表示岩石在水作 用下的强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• （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，g）的比值，以百分数表示。
（5）岩石的吸水性
• 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； • 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。
岩石的变形指标