岩体力学02-岩石的基本物理力学性质ppt课件.ppt

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1、§2.1岩石的地质特征§2.2岩石的基本物理性质§2.3岩石的强度特性§2.4岩石的变形特性§2.5影响岩石物理力学性质的主要因素第二章岩石的物理力学性质——本章所说的岩石是指岩石块体，即岩块一、岩石（块）的物质组成岩块的力学性质主要取决于组成岩石的矿物成分及其相对含量§2.1岩石的地质特征—物质组成及结构粘土矿物硅酸盐类矿物碳酸盐类矿物氧化物类矿物组成岩石的矿物二、岩块的结构特征岩块的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。结晶连结：矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，它是通过共用原子

2、或离子使不同晶粒紧密接触。岩石的粒间连结分结晶连结与胶结连结胶结连结：矿物颗粒通过胶结物连结在一起。微结构面削弱岩块的强度，导致各向异性颗粒大小强度：粗粒<细粒颗粒形状强度：粒状、柱状>片状>鳞状胶结连结的岩块强度：硅质胶结>铁质、钙质>泥质胶结三、岩块的风化岩石经过风化，矿物组成和结构改变，岩块的物理力学性质改变：强度降低、抗变形性能减弱、空隙率增大、渗透性加大。衡量岩块的风化程度的指标：定性指标主要有：颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等定量指标主要有风化空隙率指标、波速指标、强度指标等岩石风化程度定量评价指标：风化空

3、隙率指标（Iw）：快速浸水后风化岩石吸入水后的质量mw与干燥岩石质量mrd之比。波速指标（cp）：风化岩石弹性波纵波波速。波速比（Kv）：风化岩石弹性波纵波波速（cp）与新鲜岩块弹性波纵波波速（rp）之比的平方。风化系数（Kf）：风化岩石的饱和单轴抗压强度（cw’）与新鲜岩石饱和单轴抗压强度（cw）之比。硬质岩石风化风化程度分类表风化程度vcp（m/s）kvkf全风化500~10000.2~0.4-强风化1000~20000.4~0.6<0.4中等风化2000~40000.6~0.80.4~0.8微风化4000~50000.8~0.

4、90.8~0.9未风化>50000.9~1.00.9~1.0《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）硬质岩石风化风化程度野外描述硬质岩石风化风化程度野外描述四、岩块的工程分类1.Deere&Miller双指标分类分类指标：岩块单轴抗压强度（c）、模量比（Et/c）类别岩块分类σc（MPa）岩石类型举例A极高强度＞200石英岩、辉长岩、玄武岩B高强度100~200大理岩、花岗岩、片麻岩C中等强度50~100砂岩、板岩D低强度25~50煤、粉砂岩、片岩E极低强度1~25白垩、盐岩类别Et/σc分类Et/σcH高模量比＞500M中等模量

5、比200~500L低模量比＜2002.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）分类分类指标：新鲜岩块的饱和单轴抗压强度（cw）类别亚类饱和单轴抗压强度（MPa）代表性岩石硬质岩石极硬岩石＞60花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、大理岩、硅质砾岩等次硬岩石30~60软质岩石次软岩石5~30粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片岩、云母片岩等极软岩石＜5§2.2岩石的基本物理性质岩石是由固体、液体和气体三相组成的。岩石的力学性质常与岩石中三相的比例关系及固相与水相互作用有密切的关系。通常将岩石由于三相组成的相对比例关系

6、不同所表现的物理状态以及岩石在与水溶液作用下发生一系列的反应所表现出来的性质统称为岩石的基本物理性质。其中后者又称为岩石的水理性质。一、岩石的质量指标—描述岩石质量的参数，用单位体积岩石质量表示（一）岩石的密度1、天然密度（）岩石在天然条件下单位体积的质量，即V—岩石试件的总体积；m—岩石试件的总质量测定方法有量积法、水中称重法、蜡封法等，试件数量不少于5个2、饱和密度（sat）岩石中空隙全部被水充填时单位体积的质量，即ms—岩石试件中固体的质量；Vv—岩石试件中空隙的体积；w—水的密度。测定方法有煮沸法、真空法，试件数量不少于5个岩石

7、天然密度越大，其工程性质越好。影响因素是矿物成分、孔隙与微裂隙发育程度以及含水量。3、干密度（d）岩石空隙中液体全部蒸发，试件中仅有固体和空气的状态下，单位体积的质量，即测定方法主要为烘干法，试件数量不少于3个天然密度、饱和密度和干密度是不同含水状态的岩石密度，大小关系：dsat4、重力密度（简称重度）（）单位体积岩石的重量，即g—重力加速度，工程计算时一般取10m/s2。密度和重度在进行岩体工程稳定性计算评价、自重应力计算时是常用的参数干密度取决于矿物成分及空隙发育程度（二）岩石的颗粒密度岩石的颗粒密度（s）是指岩石固体物质

8、的质量与固体的体积之比，即Vs—颗粒体积；ms—颗粒质量颗粒密度测定方法一般采用比重瓶法。岩石颗粒密度只取决于矿物成分。二、岩石的空隙性指标总空隙率（n）总开空隙率