2-岩石的物理力学性质.ppt

岩石力学第二章：岩石的物理力学性质PhysicalandMechanicalPropertiesofRock2.1岩石的结构和构造岩石的结构是指矿物颗粒的形状、大小和联结方式所决定的结构特征，一般是针对构成岩石的微细粒子部分而言的。2.1岩石的结构和构造岩石的构造是指各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式，一般指大于结构的部分。2.1岩石的结构和构造岩石颗粒联结矿物颗粒间具有牢固的联结是岩石区别于土壤并使岩石具有一定强度的主要原因。主要的联结方式有结晶联结和胶结联结。2.1岩石的结构和构造岩石颗粒联结2.2岩石的基本物理性质2.2岩石的基本物理性质2.2.1重力密度和质量密度（density）岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的重量称为容重（重度，unitweight）。岩石容重的表达式为：（2-1）根据含水量不同可分为：干重度、天然重度和饱和重度；其重度大小取决于矿物成分、空隙大小以及含水量，其他条件相同时，岩石重度大小与其埋深有关。另外重度大小在一定程度上反映了岩石力学性质的好坏。岩石质量密度和重度之间存在如下关系：2.2岩石的基本物理性质2.2岩石的基本物理性质2.2岩石的基本物理性质2.2.2相对密度（比重Specificdensity）岩石干重量与岩石实体积之比，所得量与一个大气压下4℃纯水的重度之比，表达式如下：（2-3）可采用比重瓶法测定，其大小取决于组成岩石的矿物比重及其在岩石中的相对含量，大部分岩石相对密度介于2.50-2.80之间。2.2岩石的基本物理性质2.2.3孔隙率（porosity）和孔隙比（Voidratio）岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比称为孔隙率，可采用下式表达：其与干重度和相对密度的关系如下：孔隙比是指孔隙体积与固体的体积之比：2.2岩石的基本物理性质2.2.3孔隙率（porosity）和孔隙比（Voidratio）三相草图2.2岩石的基本物理性质2.2.3孔隙率（porosity）和孔隙比（Voidratio）2.2岩石的基本物理性质2.2.4含水率、吸水率和饱水率（水理性质）天然状态下岩石中水的重量与岩石烘干重量之比为岩石天然含水率：岩石的吸水率是指干燥岩石试样在一个大气压下和室温条件下吸入水的重量与岩石干重量之比：饱水率岩石在强制状态下最大吸入水的重量与岩样烘干重量之比：2.2岩石的基本物理性质2.2.4含水率、吸水率和饱水率通常认为：在高压条件下水能进入岩样中所有敞开的裂隙和孔隙中去，在国内由于高压设备的复杂性通常采用真空抽气法或煮沸法使岩样饱和。饱水系数是指岩石吸水率与饱水率的比值：一般岩石的饱水系数在0.5-0.8之间，试验表明：饱水系数小于91%的岩石可以免遭冻胀破坏。2.2岩石的基本物理性质2.2.5岩石的渗透性（Rockpermeability）岩石的渗透性是指在水压作用下，岩石的孔隙和裂隙透水的能力。可通过渗透系数表达，渗透系数大小取决于岩石的物理特性。渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力。因此，对于水在岩石中渗流来说，渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征，例如岩石中孔隙和裂隙的大小、开闭程度以及连通情况等。坚硬的花岗岩、致密的石灰岩的渗透系数10-10厘米/秒，砂岩、多裂隙的页岩的渗透系数10-3厘米/秒2.2岩石的基本物理性质2.2.6岩石的膨胀性指岩石浸水后体积增大的性质，某些黏土矿物(如蒙脱石、水云母及高岭石)水化后在其晶格内部或细分散颗粒周围生成结合水溶剂腔，并在相邻的颗粒间产生楔劈效应当楔劈作用力大于结构联结力，岩石显示膨胀性。岩石膨胀性大小一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示，目前国内大多采用土的固结仪和膨胀仪测定岩石的膨胀性，测定岩石膨胀力和膨胀率的试验方法常用的有平衡加压法、压力恢复法和加压膨胀法。2.2岩石的基本物理性质2.2.7岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质