第四章 岩石及岩体的工程地质性质课件.ppt

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1、第四章岩石及岩体的工程地质性质主要内容§4.1岩石的工程地质性质§4.2岩体的工程地质性质§4.1岩石的工程地质性质随着人类工程活动的规模越来越大，在工程实践中，特别在一些大型建筑物失事的教训中，人们逐渐地认识到，岩石、岩体的工程地质性质并非对任何工程都是理想的。岩石、岩体由于受其成因类型、矿物组成、结构构造，特别受后期各种外动力地质作用的影响，其工程地质性质变得十分复杂，并显示出极大的差异。近几十年来，岩石、岩体的工程地质研究有较快发展。岩石和岩体过去统称岩石。实际上．从工程地质观点看，岩石是矿物的集合体，没有显著软弱面的石质材料，岩体则是岩石的地质综合体

2、。岩石的工程地质性质，是岩体的基础，岩体工程地质性质，严格受其结构面的控制。§4.1岩石工程地质性质就大多数的工程地质问题来看，岩石的工程地质性质主要决定于岩体内部裂隙系统的性质及其分布情况，但岩石本身的性质也起着重要的作用。岩石的工程地质性质包括物理性质和力学性质二个主要方面。1.岩石的物理性质（1）重量岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一。一般用比重和重度两个指标表示。岩石的比重是岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量。岩石的比重大小取决于组成岩石的矿物的比重及其在岩石重的相对含量。常见的岩石的比重一般介于2.4～3.3之间。岩石的重度是指岩石单位体积

3、的重量，也成容重。岩石重度的大小决定于岩石中矿物的比重，岩石的孔隙性及其含水的情况。岩石孔隙中完全没有水存在的重度称为干重度，岩石中的孔隙全部被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。对于同一种岩石，若重度有差异，则重度大的结构致密、孔隙性小，强度和稳定性相对较高。（2）孔隙性岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙)的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。岩石的孔隙性用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙（包括裂隙）的总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。岩石的孔隙率的大小，主要决定于岩石的结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、构造运动

4、和变质作用的影响。（3）吸水性岩石的吸水性，反映岩石在一定条件下的吸水能力。一般用吸水率表示。岩石的吸水率，是指岩石在通常大气压下的吸水能力。在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比。用百分数表示。岩石的吸水率，与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸湿、软化作用就强。岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越显著。（4）软化性岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质，称为岩石的软化性。岩石的软化性主要决定于岩石的矿物成分、结构和构造持征。岩石软化性的指标是软化系数。在数值上，它等于岩石在饱和状态下的极限抗

5、压强度和在风干状态下极限抗压强度的比。其值越小、表示岩石在水作用下的强度和稳定性越差。软化系数小于0．75的岩石，认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。（5）抗冻性岩石的孔隙、裂隙中有水存在时，水结冰，体积膨胀，则产生较大的压力，使岩石的强度和稳定性遭到破坏。岩石抵抗这种冰冻作用的能力，称为岩石的抗冻性。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程地质性质的一个重要指标。岩石的抗冻性一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。抗压强度降低率小于20～25％的岩石，认为是抗冻的；大于25％的岩石，认为是非抗冻的。2.岩石的主要力学性质岩石的力学性质是指岩石抵抗外力作

6、用的性能。岩石在外力作用下，首先发生变形，当外力增加到某一数值时，岩石便开始破坏。所以在研究岩石的力学性质时，既要考虑岩石的变形特性，也要考虑岩石的强度特性。（1）岩石的变形岩石典型的应力～应变曲线岩石在外力作用下产生变形，且其变形性质分为弹性和塑性两种。根据曲率的变化，可将岩石变形过程划分为四个阶段：(1)微裂隙压密阶段(图中oa段）岩石中原有的微裂隙在荷重作用下逐渐被压密，曲线呈上凹形，曲线斜率随应力增大而逐渐增加，表示微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢。a点对应的应力称为压密极限强度。对于微裂隙发育的岩石，本阶段比较明显，但致密坚硬的岩石很难划出这个阶

7、段。(2)弹性变形阶段（图中ab段）岩石中的微裂隙进一步闭合，孔隙被压缩，原有裂隙基本上没有新的发展，也没有产生新的裂隙，应力与应变基本上成正比关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主。b点对应的应力称为弹性极限强度。(3)裂隙发展和破坏阶段（图中bc段）当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新的裂隙，同时已有裂隙也有新的发展，应变的增加速率超过应力的增加速率，应力～应变曲线的斜率逐渐降低，并呈曲线关系，体积变形由压缩转变为膨胀。应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成员通的破裂面，导致岩石“破坏”。c点对应的应力达到最大值，称为峰值强度或

8、单轴极限抗压强度。(4)峰值后阶段（图中c点之后）岩