《岩土的工程性质》PPT课件.ppt

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1、工程地质学基础EngineeringGeology4.岩、土体工程性质4.1概述4.2岩石的工程性质4.3岩体的工程性质4.4土的工程性质4.1概述1.岩石、岩体、土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。(1)岩石矿物颗粒之间具有牢固的连接，这既是岩石重要的结构特征，也是岩石区别于土并赋予岩石优良工程地质性质的主要原因。(2)岩体是由岩石块体组成的结构体，其工程性质由岩石块体和地质界面共同决定。岩体的结构比土复杂。岩体中存在着断层、节理等结构面（带），使得岩体完整性遭到破坏、导致岩体的力学性质变

2、差或严重不均匀。(3)岩体中具有较高的地应力，这是岩体在长期的地质历史过程中，遭受地质构造作用的结果。而土体中仅有自重应力的存在。2、岩、土体工程性质的三个方面工程性质包括物理性质、水理性质及力学性质。物理性质：重量、空隙性、热学性岩石（土）重量：比重：是单位体积岩石（土）固体部份的重量与同体积水的重量(4°C)之比。容重：岩石（土）容重是单位体积岩石（土）的重量。按岩石（土）的含水状况不同，容重可分为天然容重、干容重和饱和容重；天然容重和饱和容重又可称湿容重。岩石（土）空隙性：岩石（土）孔隙性和裂隙性的统称，常用空隙率表示。空

3、隙率：岩石（土）空隙体积与岩石（土）总体积之比，以百分数表示。岩石的热学性岩石的热学性，在深埋隧道，地热利用、高寒地区工程建设方面，有很重要的实际意义。比热容：指单位质量的岩石物质温度上升1℃所需要的热量。岩石水理性质岩石与水相互作用时所表现的性质，包括：吸水性、透水性、软化性、抗冻性。吸水性:岩石在一定试验条件下的吸水性能称岩石吸水性。取决于空隙数量、大小、开闭程度和分布情况。吸水率:一个大气压下吸入水重量与岩石干重之比。饱水率:高压(一般为150个大气压)下或在真空中吸入水重与岩石干重之比。饱水系数:岩石吸水率与饱水率之比，

4、饱水系数反映了岩石中大开型空隙之相对数量。软化性:岩石浸水后强度降低的性能。用软化系数衡量。软化系数=岩石饱水状态的抗压强度/岩石干燥状态的抗压强度通常认为，岩石软化系数>0.75，软化性弱，抗水、抗风化和抗冻性能强；软化系数<0.75，工程地质性质较差。透水性:岩石允许水透过的性能。用渗透系数衡量。抗冻性岩石抵抗冻融破坏的性能。用强度损失率和重量损失率表示岩石的抗冻性能。强度损失率:饱和岩石在一定负温度(一般为-25°C)条件下，冻融一定次数(一般为10～25次，有的要求冻融100～200次或更高)，冻融前后的抗压强度之差与冻

5、融前抗压强度的比值。重量损失率:在上述条件下，冻融前后干试样重量之差与冻融前干试样重量的比值，以百分数表示。力学性质岩石、土在各种静力、动力作用下所表现的性质。岩石、土在应力作用下，首先发生变形，然后破坏。力学性质包括变形和强度两方面。变形指标弹性模量：是应力与弹性应变的比值。变形模量：是应力与总应变的比值。泊松比：是横向应变与纵向应变比值。强度指标岩石抵抗外荷而不破坏的能力称为岩石强度。按外荷的作用方式不同，岩石强度可分为抗压强度、抗剪强度和抗拉强度。抗压强度：岩石单向受压时抵抗破坏的能力。抗拉强度：岩石单向受拉时抵抗破坏的能

6、力。抗剪强度：岩石抵抗剪切破坏的能力。4.2岩石的工程性质本节首先了解各种内、外因素如何影响岩石的工程性质，在此基础上，分析常见岩石的工程性质。岩石的工程性质好坏，主要决定于两方面：内部因素：矿物成份、结构、构造、成因、产状等外部因素：地质构造、水的作用、风化作用等1.影响岩石工程性质的内部因素矿物成份：比重：辉长岩（辉石和角闪石）〉花岗岩（石英和正长石的）强度和抗风化的能力：石英岩（石英）〉大理岩（方解石）注意：a.含有高强度矿物的岩石，其强度不一定就高。如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力的传递必然会受中间低强度矿物的

7、影响，岩石不一定就能显示出高的强度。b.应该特别注意那些可能降低岩石强度的矿物成份。花岗岩中的黑云母，石灰岩、砂岩中粘土类矿物结构：结晶联结的岩石（大部分的岩浆岩、变质岩和一部分沉积岩），结合力强，孔隙度小，具有较高的强度和稳定性。结晶联结的岩石，颗粒越细、粒度越均匀强度越高。抗压强度：粗粒花岗岩（120MPa）<细粒花岗岩（200MPa）大理岩(100MPa)<细晶石灰岩则可达250MPa。胶结物联结的岩石其强度和稳定性主要决定于胶结物的成分和胶结的形式。胶结物的成分：硅质胶结（170MPa）>钙质>铁质〉泥质胶结（80MPa

8、）。胶结形式：基底胶结：强度和稳定性完全取决于胶结物。孔隙胶结：强度与碎屑和胶结物的成分都有关。接触胶结：一般孔隙度大、容重小、吸水率高、易透水，强度低。构造：构造反映矿物分布的不均匀性，如变质岩的片理构造，使岩石的物理力学性质在局部发生很大变化。岩石受力破坏和