岩石的物理性质及工程分类.ppt

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1、第二章岩石的物理性质及工程分类0主要内容2.1岩石的工程性质2.2岩石的物理性质指标2.3岩石的非均质性和各向异性2.4岩石的工程分类11）岩浆岩的性质岩浆岩具有较高的力学强度，可作为各种建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各类岩石的工程性质差异很大。深成岩具结晶联结，晶粒粗大均匀，孔隙度小、裂隙较不发育，岩块大、整体稳定性好，但值得注意的是这类岩石往往由多种矿物结晶组成，抗风化能力较差，特别是含铁镁质较多的基性岩，则更易风化破碎。浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、抗风化性能较深成岩强，但斑状结构岩石的透水性和力学强度变化较大，特别是脉岩类，岩体小。喷出岩常具

2、有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。2.1岩石的工程性质23452）沉积岩的性质碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。化学岩和生物化学岩抗水性弱，常具不同程度的可溶性。硅质成分化学岩的

3、强度较高，但性脆易裂，整体性差。碳酸盐类岩石如石灰岩、白云岩等具中等强度，一般能满足水工设计要求，但存在于其中的各种不同形态的喀斯特，往往成为集中渗漏的通道。易溶的石膏、盐岩等化学岩，往往以夹层或透镜体存在于其他沉积岩中，质软，浸水易溶解，常常导致地基和边坡的失稳。2.1岩石的工程性质6783）变质岩的性质变质岩的工程性质与原岩密切相关，往往与原岩的性质相似或相近。一般情况下，由于原岩矿物成分在高温高压下重结晶的结果，岩石的力学强度较变质前相对增高。变质岩的片理构造(包括板状、千枚状、片状及片麻状构造)会使岩石具有各向异性特征，应注意研究其在垂直及平行于片理构造方向上

4、工程性质的变化。2.1岩石的工程性质9岩石的物理性质是指岩石的强度、密度、孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。岩石是由固体的矿物和矿物颗粒之间的孔隙组成的，孔隙中通常有孔隙流体存在。在砂岩的扫描电子显微镜照片，可以清楚地看到砂岩中的石英颗粒，并且还可以看到石英颗粒之间存在着流体流通的网络。岩石正是这样一种特殊的多孔介质，一种由固体矿物和流动的孔隙流体组成的多相体。2.2岩石的物理性质10砂岩的扫描电子显微镜照片。照片中可以看到砂岩中的石英矿物颗粒(黑色)，也可以看到它们之间的孔隙柯19-2井2867m煤岩SEM电镜照片（2500倍）以伊/蒙间层为主，且分布

5、不均匀，与其它矿物胶结差2.2岩石的物理性质111）岩石的强度（rockstrength）岩石的强度主要取决于矿物强度、结构联结形式、岩石的结构和整个构造。对于火成岩、变质岩、化学沉积岩来说，化学结构连结起主要作用，因此，其组成矿物的强度越大，岩石的强度就越大。对于碎屑沉积岩来说，其胶结（cementation）物对强度影响程度最大，即其强度主要取决于矿物颗粒间的联结强度（cementationstrength）。不同胶结物的联结强度不同：硅质、铁质＞钙质＞泥质。2.2岩石的物理性质122）岩石的密度岩石密度是指单位体积内岩石的质量，单位为g/cm3。它是研究岩石风化

6、、岩体稳定性、围岩压力和选取建筑材料等必需的参数。岩石密度又分为颗粒密度和块体密度。颗粒密度：岩石的颗粒密度(ρs)是指岩石固体相部分的质量与其体积的比值。它不包括孔隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。块体密度：块体密度(或岩石密度)是指岩石单位体积内的质量，按岩石试件的含水状态，又有干密度(ρd)、饱和密度(ρsat)、和天然密度(ρ)之分，在未指明含水状态时一般是指岩石的天然密度。2.2岩石的物理性质13岩石名称密度(g／cm3)岩石名称密度(g／cm3)花岗岩2.52～2.81石灰岩2.37～2.75闪长岩2.67～2.96白云岩2.75～2.

7、80辉长岩2.85～3.12片麻岩2.59～3.06辉绿岩2.80～3.11片岩2.70～2.90砂岩2.17～2.70大理岩2.75左右页岩2.06～2.66板岩2.72～2.842.2岩石的物理性质142.2岩石的物理性质153）岩石的孔隙度(porosity)岩石的孔隙度是岩石孔隙的总体积与岩石总体积之比，常用百分数表示。岩石的总体积V总由基质的体积V基和孔隙体积V孔两部分组成，则岩石的孔隙度φ表示为：φ=上式中，φ值为无因次量，称为绝对孔隙度。2.2岩石的物理性质16在油田开发中，参与渗流的连通孔隙才是有效的，对于那些封闭孔隙，尽管其中有油气