岩石的物理力学性质上岩石力学

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1、1§2.1岩石的结构和构造构造：各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。结构：矿物颗粒的形状、大小和联结方式所决定的结构特征。粒间联结结晶联结：矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，它是通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触。胶结联结：矿物颗粒通过胶结物联结在一起。硅质胶结＞铁质、钙质＞泥质胶结第2章岩石的物理力学性质Mar,20072第2章岩石的物理力学性质物理性质参数质量指标容重、密度、比重孔隙性孔隙率、孔隙比水理性质含水率、吸水率、饱水率、渗透性抗风化指标膨胀性、崩解性、软化性、抗冻性§2.2岩石的基本物理性质Mar,

2、20073第2章岩石的物理力学性质§2.2岩石的基本物理性质岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的重量称为容重（重度，unitweight）。岩石容重的表达式为：（2-1）式中，——岩石容重（kN/m3）；——岩样的重量（kN）；——岩样的体积（m3）。质量指标2.2.1容重和密度Mar,20074第2章岩石的物理力学性质根据岩石的含水状况，将容重分为天然容重、干容重和饱和容重。岩石容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙发育程度及其含水量。岩石容重的大小，在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣。测定岩石的容重可采用量积法（直接法）

3、、水中法或蜡封法。具体采取何种方法，应根据岩石的性质和岩样形态来确定。Mar,20075FacultyofCivilEngineering,ChongqingUniversity第2章岩石的物理力学性质Mar,20076FacultyofCivilEngineering,ChongqingUniversity第2章岩石的物理力学性质Mar,20077第2章岩石的物理力学性质岩石的密度定义为岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的质量，用表示，单位一般为kg/m3。它与岩石容重之间存在如下关系：（2-2）式中，——重力加速度，m

4、/s2。Mar,20078第2章岩石的物理力学性质岩石的比重，在数值上等于其密度，它取决于组成岩石的矿物比重及其在岩石中的相对含量。岩石的比重，可采用比重瓶法进行测定，试验时先将岩石研磨成粉末，烘干后用比重瓶法测定。岩石的比重一般为2.5~2.8。specificgravity2.2.2比重Mar,20079第2章岩石的物理力学性质孔隙性porosity2.2.3孔隙率和孔隙比Mar,200710第2章岩石的物理力学性质WaterAirRockVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积三相草图Mar,200711第2章岩

5、石的物理力学性质三相草图WaterAirRockVaVwVsVvVma=0mwmsm质量体积已知关系五个:共有九个参数:VVvVsVaVω/msmωmam剩下三个独立变量三相草图法物性指标是比例关系:可假设任一参数为1实验室测定其它指标是一种简单而实用的方法Mar,200712第2章岩石的物理力学性质水理性质2.2.4含水率、吸水率和饱水率Mar,200713第2章岩石的物理力学性质Mar,200714第2章岩石的物理力学性质岩石的渗透性是指在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。岩石的渗透性可用渗透系数来衡量。渗透

6、系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力。因此，对于水在岩石中渗流来说，渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征，例如岩石中孔隙和裂隙的大小、开闭程度以及连通情况等。根据达西（Darcy）定律，渗流速度与水力坡度成正比坚硬的花岗岩、致密的石灰岩的渗透系数低于10-10厘米/秒砂岩、多裂隙的页岩的渗透系数大于10-3厘米/秒permeability2.2.5岩石的渗透性Mar,200715第2章岩石的物理力学性质岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。某些含粘土矿物(如蒙脱石、水云母及高岭石)成分的软质岩石，经水化

7、作用后在粘土矿物的晶格内部或细分散颗粒的周围生成结合水溶剂腔(水化膜)，并且在相邻近的颗粒间产生楔劈效应，当楔劈作用力大于结构联结力，岩石显示膨胀性。岩石膨胀性大小一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示，目前国内大多采用土的固结仪和膨胀仪测定岩石的膨胀性，测定岩石膨胀力和膨胀率的试验方法常用的有平衡加压法、压力恢复法和加压膨胀法。膨胀压力曲线自由膨胀率：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径向自由膨胀抗风化指标2.2.6岩石的膨胀性Mar,200716第2章岩石的物理力学性质岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去

8、粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。这种现象是由于水化过程中削弱了岩石内部的结构联结引起的，常见于由可溶盐和粘土质胶结的沉积岩地层中。岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示，这个指标可以在实验室内做干湿循环试验确定。试验时，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