工程地质学--大学学习教学教案第五章岩石的工程地质性质.ppt

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1、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EngneeringGeology2021/7/21中国地质大学工程学院2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2021/7/21中国地质大学工程学院3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

2、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。2021/7/21中国地质大学工程学院4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

3、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2021/7/21中国地质大学工程学院5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

4、力状态和地下水等地质环境中的地质体。第二节岩石的物理性质2021/7/21中国地质大学工程学院62021/7/21中国地质大学工程学院7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2021/7/21中国地质大学工程学院8一、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

5、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）二、岩石的空隙性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

6、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：2021/7/21中国地质大学工程学院9岩石的空隙(裂隙、孔隙)闭空隙开空隙大开空隙小开空隙2021/7/21中国地质大学工程学院10隙比岩石空隙率总空隙率(n)总开空隙率(no)大开空隙率(nb)小开空隙率(na)闭空隙率(nc)2021/7/21中国地质大学工程学院11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。一、岩石的吸水性定义：岩石在一

7、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.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。2021/7/21中国地质大学工程学院122.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: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。2021