岩石性质和其工程分级.ppt

许国安 中国 壹 岩石的性质 及其工程分级 目 录 第一节　概述 一、基本概念 1. 岩块(rock block; rock piece) 指从地壳岩层中切取出来的不包含显著弱面的小块体。 2. 岩体（rock mass） 指地下工程周围较大范围的自然地质体。由固、液、气三相物质组成。 3. 岩石（rock） 指不分岩块和岩体的泛称。但有的岩石力学文献中把岩石等同于岩块。 第一节　概述 4. 弱面(weakness plane) 又称为结构面（structural plane）或不连续面（discontinuities） ，是指由于各种地质作用，岩体中呈现的明显地质界面，如层理、节理、断层和裂隙面等，它们往往具有强度低、易变形等特点。 5. 层理（或层面）（stratification; bedding plane） 指岩石沉积过程中的原生成层构造。 6. 节理（joint） 指由于地质构造而产生的将岩体切割成具有一定几何形状的岩块的裂隙系统。也是岩体中未发生位移的（包括实际的或潜在的）破裂面。 第一节　概述 7. 断层（fault） 指岩体在构造应力作用下发生破裂，沿破裂面两侧的岩体发生显著的位移或失去连续性和完整性而形成的一种断裂构造。 8. 表土（overburden; surface soil; top soil） 指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物如黄土、粘土、流沙、淤泥、砾石等的统称。 9. 基岩（bedrock） 指表土以下的固结性岩石，或者在土壤及其他疏松物不存在处出现于地表的岩石。 第一节　概述 二、岩块与岩体的关系 岩体＝岩块＋结构面 Rock mass = Rock material + Rock discontinuities 第一节　概述 第一节　概述 第一节　概述 三、岩体和一般建筑材料的比较（Rock Mass versus Common Construction Material） 一般建筑材料的性质：C.H.I.L.E.智利 Continuous 连续的 Homogeneous 均质的 Isotropic 各向同性的 Linearly Elastic 线弹性的 岩体的性质：D.I.A.N.E. 戴安娜 Discontinuous 不连续的 Inhomogeneous 非均质的（＝heterogeneous） Anisotropic 各向异性的 Non-linearly Elastic 非线弹性的 第一节　概述 四、岩体的尺寸效应（Size Effects） 第一节　概述 五、影响岩石性质的因素 1. 岩块的矿物组成 石英、长石：强度高 云母、滑石：强度低 蒙脱石、高岭石：强度低且遇水膨胀 2. 岩块的结构 结晶形态：细晶、隐晶结构强度高 矿物形状：含片状矿物多呈各向异性 ；含粒状矿物多呈各向同性 胶结物：硅质、铁质、钙质、泥质胶结的强度递减。 3. 岩石的构造 岩石的流纹、层理和片理等构造使岩石在力学性质上呈现出显著的各向异性。 To the next section 第二节　岩石的物理性质 一、岩石的密度与容重 1. 相对密度（比重）(relative density) 指岩石固体实体积的质量与同体积水的质量之比。 其计算公式为 式中， d为岩石相对密度； G为绝对干燥时体积为Vc的岩石质量，kg； Vc为岩石固体实在体积（不包括孔隙体积 ）， m3； ρw为水的密度，kg/m3。 第二节　岩石的物理性质 2. 密度（density） 指岩石单位体积(包括岩石内孔隙体积)的质量。 干密度（dry density）是指单位体积岩石绝对干燥时的密度，其计算公式为 式中， ρc为岩石的干密度，kg/m3； G为岩石试件烘干后的质量，kg； V为岩石试件的体积，m3。 湿密度（wet density ；moisture density ）是指单位体积岩石绝对干燥时的密度，其计算公式为 式中， ρ为岩石的湿密度，kg/m3； G1为岩石试件的质量（天然含水或饱水），kg。 第二节　岩石的物理性质 3. 重度（容重，体积力）(unit weight；bulk density) 指单位体积岩石所受的重力，用γ表示： 式中， ρ为岩石的密度，kg/m3； g为重力加速度,m/s2。 第二节　岩石的物理性质 二、岩石的孔隙性（porosity） 指岩石的裂隙和孔隙发育的程度，通常用孔隙度（或叫孔隙率）n和孔隙比e来表示，可根据岩石的相对密度d和干密度ρc计算求得 孔隙度或孔隙率（porosity；porosity factor; void content; void factor）是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件总体积V之比。 孔隙比（porosi