巖體力學-第三章課件

《巖體力學》第三章巖石的物理、水理性質王飛石家莊經濟學院工程學院第三章巖石的物理、水理性質

§3.1巖石的物理性質 一、巖石的密度 二、巖石的空隙性§3.2巖石的水理性質 一、巖石的吸水性 二、巖石的軟化性 三、巖石的抗凍性 四、巖石的透水性一、巖石的物理性質（physicalpropertiesofrock）

巖石和土一樣，也是由固體、液體和氣體三相組成的。定義：物理性質是指巖石由于三相組成的相對比例關系不同所表現的物理狀態(tài)。1、巖石的密度2、巖石的空隙性第三章巖石的物理、水理性質一、密度（density）1、顆粒密度(ρs)指巖石固相部分的質量與其體積的比值，不包括空隙在內。

ρs=ms/Vs巖石的比重(Gs)巖石固體部分的重量和4°C時與同體積純水重量的比值。無單位第三章巖石的物理、水理性質巖石固體部分的體積巖石固體部分的重量4°C時單位體積水的重量ρs的單位（g/cm3）ρs測試方法—比重瓶法；msmwo水氣V0VwVSVV固第三章巖石的物理、水理性質2、塊體密度(巖石密度)－－巖塊單位體積內的質量。與礦物組成、巖石的孔隙性及含水狀態(tài)有關。干密度飽和密度天然密度按試件含水狀態(tài)分單位：105～110°C,烘24h單位：干容重飽和容重天然容重巖石容重測試方法：量積法（規(guī)則試樣）水中法或蠟封法（不規(guī)則試樣）顆粒密度與塊體密度不一樣：(ρs>ρ)顆粒密度不包括孔隙，其大小只與礦物密度及其含量有關。塊體密度，不僅與礦物組成有關，還與巖石的空隙性及含水狀態(tài)密切相關。工程意義：

是巖石物理性質的一個重要指標。對巖塊和巖體的水理、熱學性質及力學性質影響很大。

空隙率愈大→巖石中的孔隙和裂隙愈多→巖石的力學性質越差(巖石的強度愈小、塑性變形越大），滲透性愈大，抗風化能力愈差等。二、巖石的空隙性說明一般提到的巖石空隙率系指總空隙率巖石的空隙性指標一般不能實測,只能通過密度與吸水性等指標換算求得,其計算方法將在水理性質一節(jié)中討論.二、巖石的水理性質(hydro-physicalproperties)

第三章巖石的物理、水理性質巖石在水溶液作用下表現出來的性質。（吸水性、軟化性、抗凍性及滲透性）1.吸水性(bibulous/suctionproperty）定義：巖石在一定的試驗條件下吸收水分的能力吸水率(Wa)：巖石試件在大氣壓力和室溫條件下自由吸入水的質量(mw1)與巖樣干質量(ms)之比2.飽和吸水率(Wp)：指巖石試件在高壓(15MPa)或真空條件下吸入水的質量(mw2)與巖樣干質量(ms)之比第三章巖石的物理、水理性質3.飽水系數

巖石的吸水率(Wa)/飽和吸水率(Wp)

飽水系數↑，巖石中的大開空隙相對↑，而小開空隙相對↓，其抗凍性差↓

幾種巖石的吸水性指標值第三章巖石的物理、水理性質軟化性（softeningproperty）巖石浸水飽和后強度降低的性質.軟化系數(KR)為巖石試件的飽和抗壓強度(σcw)與干抗壓強度(σc)的比值第三章巖石的物理、水理性質KR↓，巖石的軟化性↑。巖石的軟化性取決于巖石的礦物組成與空隙性。KR＞0.75，巖石的軟化性弱，工程地質性質較好KR＜0.75，巖石軟化性較強，工程地質性質較差第三章巖石的物理、水理性質工程意義：

巖石的軟化系數愈小，說明巖石吸水飽和后其抗壓強度降低的越多,巖石軟化性愈強。如粘土巖和泥質膠結的巖石，其KR一般為0.4～0.6。對水下建筑影響大。

另外，軟化系數是評價巖石力學性質的一個重要物理性質指標。巖石的抗凍性（frost-resistance）巖石抵抗凍融破壞的能力?？箖鱿禂?Rd)：巖石試件經反復凍融后的干抗壓強度(σc2)與凍融前干抗壓強度(σc1)之比第三章巖石的物理、水理性質質量損失率(Km)：凍融試驗前后干質量之差(ms1－ms2)與試驗前干質量(ms1)之比Rd＞75％，Km＜2％，抗凍性高吸水率Wa＜5％、軟化系數KR＞0.75，飽水系數小于0.8的巖石，抗凍性高。巖石的透水性（permeability）在一定的水力梯度或壓力差作用下，巖石能被水透過的性質。一般認為，水在巖石中的流動，如同水在土中流動一樣，也服從于線性滲流規(guī)律——達西定律，即U-滲透流速;J-水力梯度;K-滲透系數,數值上等于水力梯度為1時的滲透流速.第三章巖石的物理、水理性質滲透系數大小主要取決于巖石空隙的數量、大小、方向及其連通性等，水只能通過連同的空隙滲透。因此，裂隙巖體的滲透系數（透水性）遠大于巖塊的滲透系數.幾種巖石的滲透系數值第三章巖石的物理、水理性質思考下面的陳述，正確的是：

。

A塊體密度與顆粒密度相等B巖石的透水性很差C有些巖石并不表現出軟化性“飽和吸水率肯定不會小于吸水率”，對嗎？

下列排序正確的是：

。

A塊體密度>飽和塊體密度>顆粒密度B顆粒密度>飽和塊體密度>塊體密度C顆粒密度>塊體密度>飽和塊體密度下列哪一個指標不能衡量巖石的抗凍性？

A飽水系數B飽和密度C抗凍系數下面的陳述，錯誤的是：

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A塊體密度與顆粒密度的差別表現在計算質量時是否記入巖石中包含的液體質量。B巖石在一定的試驗條件下吸收水分的能力為巖石吸水性。C巖石的