文档介绍：第二章岩石物理性质与岩体结构
岩石是组成地壳的自然物体,是通过地质作用而形成的矿物集合体,
在陆地和海洋普遍散布。
岩石按成因有三大类型:岩浆岩、沉积岩、变质岩。
岩石的种类不同,其物理力学性质不同较大,加上不同时期、不同强度的构造作用,也就决定岩石力学问题复杂多变。
本章要紧介绍:
岩石的大体物理性质、岩体结构特点及工程分类。
一、岩石物理性质指标
用来描述岩石地某种物理性质地某种数值确实是岩石物理性质指标。
1、容重
岩石单位体积(包括岩石孔隙体积)的重力,称为岩石的容重。
表达式:/ = ?
/ 一容重(KN/n?)
M 一岩石的重力(KN)
F 一岩石的体积(n?)
依照岩石的含水程度不同,岩石容重可分为干容重、湿容重、饱和容重。
干容重湿容重 饱和容重
Yd
0 <—天然含水量a T n (孔隙度)
多数岩石/在一m3之间。
书中P5表1列出部份岩石的容重。
2、密度
岩石单位体积(包括孔隙体积)的质量, 表达式:夕=?
P 一密度(Kg/m3)
M 一岩石质量(Kg)
V —岩石体积(n?)
容重与密度关系:/ =
3、比重
岩石干的重力除以岩石实体体积(不包括孔隙),再与4c时水的容重
的比值。 表达式:g,=2A
匕儿
Gs一岩石比重(无量纲),Ws一绝对干燥时的岩石重力(KN)
Vs—岩石实体体积(n?) =v一孔隙体积
八一水容重,4℃时等于10KN/m3
岩石的比重取决于组成岩石的矿物比重,大部份岩石的比重介于
4、孔隙率
岩石中孔隙体积与岩石整体积的百分比称为孔隙率。
表达式:
n = x 100%
V
〃一孔隙率, V,一孔隙体积(n?), V—岩石整体积(n?)
・・・匕="匕(岩石实体体积),九=号,G' = %
v vv/
叱
v v V 吆 G, •几
匕
5、岩石含水性
•岩石天然吸水率
岩石的天然吸水率是指干燥岩石试样在一个大气压和室温条件下岩
石吸入水的重力Wwi,对岩石干重力网之比的百分率。
表达式:W〃=%lxl0瞅,・・・Wwi = W (岩石湿重力)一网
W.,
则叱=然胃啖一卷-F™
/哼一一岩石湿容重,乃寿一一干容重
•岩石饱水率指岩石试样在高压(一样为150个大气压)或真空条件下,强制吸入水的重力Ww2关于岩石干重取之比的百分率。
表达式:vvw =^1x100%,
•・•匕=叱”一叱
1%——岩石饱和重力
r । IV —W y
则》几=口——-1)x100% 叱 Yd
Ym 饱和容重
・饱水系数
天然吸水率与饱水率比值:
一样介于一之间
6、抗冻性
岩石抗冻性确实是岩石抗击冻融破坏的性能。表征岩石抗冻性
的指标为抗冻系数:
Rei——冻融前岩石干抗压强度(Mpa)
Rc2 冻融后岩石干抗压强度(Mpa)
饱水系数关于判别岩石的抗冻性具有重要意义。
V maxX=h mi nX=0
当A;〈时,岩石中尚有孔隙未被水充填,在冻结进程中,水尚有余地发生膨胀和挤入剩余的放开孔隙和裂隙中。
当(>时,孔隙大体上为水饱和,冻结中会产生冰劈作用,造成岩石胀裂破坏。
7、岩石的热学性质
(1)容热性
指岩石进行热互换时岩石吸收热量的能力,用比热和容积热容表 zK o
比热C:在不存在相转变条件下,为使单位质量岩石温度转变1 ℃时所需输入的热量。单位为J/g . ro
容积热容:单位体积的岩石在温度转变1℃时所需要的热量,用6v 表示,单位为J/mK
二者关系:C、=p C, P——岩石密度。
(2)导热性
指岩石传导热的能力,经常使用导热系数(导热率)来气宇。其概念是当温度梯度为1时单位时刻那通过单位面积岩石所传导的热量。用人表示,单位为cal/cm2 . s . ℃o
大多数造岩矿物的导热系数介于一之间,一样为一。
上述两种性质有利于地热的贮存和传递。
(3)热膨胀性
指岩石温度转变引发岩石的形状和尺寸的改变。用膨胀系数表示:即岩石的温度升高1℃所引发的线性伸长量(或体积增加量)与其在温度为0C时的长度(或体积)之比值。
线膨胀系数:二%或"尹 L4
Lq 0℃时的岩石试件长度(m)
L——时的岩石试件长度(m)
t温度
体积膨胀系数:幺*或 p = ^~
V St
%——0℃时的岩石试件体积(m3)
K——2c时的岩石试件体积(mb
岩石的体积膨胀系数大致为线膨胀系数的3倍。
。值随岩石中矿物成份而转变,粗粒花岗岩的0值在-6) X 10- 11/C),而矿物成份单调的石英岩的a值在(1-2) X10-5(l/r)o
岩石结构致密的a值小,如灰岩小于花岗岩。在选择碎骨料中应专门注意a