岩石基本物理力学性质ppt课件.ppt

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1、第二章岩石的基本物理力学性质本章内容：§2－1岩石的基本物理性质§2-2岩石的变形特性§2-3岩石的强度特性§2-4岩石的扩容§2-5岩石的流变性（时效性、粘性）§2-6影响岩石力学性质的因素1、岩石的基本物理性质；2、岩石的单轴压缩变形特性，应力－应变全过程曲线的工程意义；3、岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及其实验室测定方法；4、岩石在三轴压缩条件下的力学特性；5、莫尔强度理论、格里菲斯断裂强度理论及判据；6、岩石的流变性。重点:§2－1岩石的基本物理性质岩石由固体，水，空气等三相组成。一、密度（ρ

2、）和重度(γ)：单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。（g/cm3），γ＝ρg(kN/m3)岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地，岩石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。1、天然密度（ρ）和天然重度（γ）指岩石在天然状态下的密度和重度。（g/cm3）(kN/m3)式中：W――天然状态下岩石试件的质量(g；)V——岩石试件的体积(cm3)；g——重力加速度。干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积岩石的质量，相

3、应的重度即为干重度。2、干密度（ρd）和干重度(γd)（g/cm3）(kN/m3)式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)；V——岩石试件的体积(cm3)；g——重力加速度。3、饱和密度（ρ）和饱和重度(γw)饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。式中：WW——饱水状态下岩石试件的质量(g)；V——岩石试件的体积(cm3)；g——重力加速度。（g/cm3）(kN/m3)二、比重(Δ)岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行

4、测定，其计算公式为：式中：Δ——岩石的比重；Ws——干燥岩石的质量(g);Vs——岩石固体体积(cm3);ΔW—40C时水的密重。三、岩石的空隙性空隙：岩石中孔隙和裂隙的总称。小开型空隙空隙闭型空隙开型空隙大开型空隙闭型空隙：岩石中不与外界相通的空隙。开型空隙：岩石中与外界相通的空隙。包括大开型空隙和小开型空隙。在常温下水能进入大开型空隙，而不能进入小开型空隙。只有在真空中或在150个大气压以上，水才能进入小开型空隙。空隙度：指岩石的裂隙和孔隙发育程度，其衡量指标为空隙率(n)或空隙比（e）。根据岩石空隙

5、类型不同，岩石的空隙率分为：(1)总空隙率n(2)大开空隙率nb(3)小开空隙率nl(4)总开空隙率n0(5)闭空隙率nc一般提到岩石的空隙率时系指岩石的总空隙率。1、空隙率(1)总空隙率n:即岩石试件内空隙的体积（VV)占试件总体积(V)的百分比。(2)大开空隙率nb:即岩石试件内大开型空隙的体积（Vnb)占试件总体积(V)的百分比。(3)小开空隙率nl:即岩石试件内小开型空隙的体积（Vnl)占试件总体积(V)的百分比。(4)总开空隙率（孔隙率）n0:即岩石试件内开型空隙的总体积（Vn0)占试件总体积(

6、V)的百分比。(5)闭空隙率nc:即岩石试件内闭型空隙的体积（Vnc)占试件总体积(V)的百分比。所谓空隙比是指岩石试件内空隙的体积（VV)与岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。2、空隙比(e)四、岩石的水理性质岩石遇水后会引起某些物理、化学和力学性质的改变，岩石的这种性质称为岩石的水理性。1、岩石的吸水性岩石吸收水分的性能称为岩石的吸水性，其吸水量的大小取决于岩石孔隙体积的大小及其密闭程度。岩石的吸水性指标有吸水率、饱水率和饱水系数。（1）岩石吸水率(ω1)：是指岩石试件在标准大气压力下吸入水的重

7、量Wω1与岩石干重量Ws之比。岩石的吸水率的大小，取决于岩石所含孔隙、裂隙的数量、大小、开闭程度及其分布情况，并且还与试验条件（整体和碎块，浸水时间等）有关。根据岩石的吸水率可求得岩石的大开空隙率nb：式中：Ws为干燥岩石的重量；γd,γw分别为干燥岩石和水的重度。（2）岩石的饱水率（ω2）岩石的饱水率指在高压（150个大气压）或真空条件下，岩石吸入水的重量Wω2与岩石干重量Ws之比，即：根据饱水率求得岩石的总开空隙率n0：式中：Ws为干燥岩石重量；γd,γw干燥岩石和水的重度。（3）岩石的饱水系数（Ks

8、）岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数，即饱水系数反映了岩石中大开空隙和小开空隙的相对含量。饱水系数越大，岩石中的大开空隙越多，而小开空隙越少。吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀，给井巷支护造成很大压力。2、岩石的软化性岩石的软化性是指岩石在饱水状态下其强度相对于干燥状态下降低的性能，可用软化系数η表示。软化系数指岩石试样在饱水状态下的抗压强度σcb与在干燥状态下的抗压强度σc之比，即各类岩石的ηc=0.45～0.9之间