工程地质学第五章岩石的工程地质性质

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1、工程地质学概论第五章岩石的工程地质性质贾洪彪中国地质大学（武汉）工程学院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7/23/20212中国地质大学工程学院贾洪彪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

2、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。7/23/20213中国地质大学工程学院贾洪彪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）岩石中存在着结构面（带）。如断层、节理等，使

3、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——没有结构面——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7/23/20214中国地质大学工程学院贾洪彪岩石: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

4、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。第二节岩石的物理、水理性质7/23/20215中国地质大学工程学院贾洪彪7/23/20216中国地质大学工程学院贾洪彪岩石和土一样，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7/23/20217中国地质大学工程学院贾洪彪一、岩石的密度1、颗粒密度(ρs)ρs=ms/V

5、s2、块体密度(ρ)ρ=m/V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）7/23/20218中国地质大学工程学院贾洪彪二、岩石的空隙性岩石的空隙(裂隙、孔隙)闭空隙开空隙大开空隙小开空隙7/23/20219中国地质大学工程学院贾洪彪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)7/23/202110中国地质大学工程学院贾洪彪三、岩石的吸水性定义：岩石在一定的试验条件下

6、吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。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7/23/202111中国地质大学工程学院贾洪彪2.饱和吸水率岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一般压力为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:7/23/202112中国地质大学工程学院贾洪彪3.饱水系数岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为饱水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系。7

7、/23/202113中国地质大学工程学院贾洪彪四、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。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。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。7/23/202114中国地质大学工程学院贾洪彪五、岩石的抗冻性岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。抗冻系数(Rd)：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度

8、(σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示7/23/202115中国地质大学工程学院贾洪彪质量损失率(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。7/23/202116中国地质大学工程学院贾洪彪六、岩石的透水性在一定的水力梯度或