第1章巖石的物理性質(zhì)

1、 華北水利水電學(xué)院巖土工程系巖石力學(xué)課程組 巖土與土一樣也是由固相、液相和氣相組成的多相體系。巖石中固相的成分和三相之間的比例關(guān)系及其相互作用，決定了巖石的性質(zhì)。 對(duì)工程巖體進(jìn)行分析和計(jì)算、模擬是以對(duì)巖體的認(rèn)識(shí)，因此必須了解巖體（巖石）的物理力學(xué)性質(zhì)。l巖體和巖石的概念是不同的。l 巖石是礦物的集合體，其特征可以用巖塊來(lái)表征，其變形和強(qiáng)度性質(zhì)取決于巖塊本身的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造；l 巖體則是由一種巖石或多種巖石組成，是由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的組合體，其變形和強(qiáng)度性質(zhì)取決于結(jié)構(gòu)面和巖體結(jié)構(gòu)的特性。 2.1 概述概述： l2.2 巖石的基本構(gòu)成和地質(zhì)分類(lèi)l 前面已經(jīng)提到，巖石是經(jīng)過(guò)地質(zhì)作用而天然形成的

2、（一種或多種）礦物集合體，地殼的大部分都是由巖石構(gòu)成的。巖體是指在一定地質(zhì)條件下，含有諸如裂隙、節(jié)理、層理、斷層等不連續(xù)的結(jié)構(gòu)面組成的現(xiàn)場(chǎng)巖石，是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)體。l 一般而言，大部分巖石質(zhì)地均較堅(jiān)硬，孔隙小而少，抗水性強(qiáng)，透水性弱，力學(xué)強(qiáng)度高。相對(duì)巖體而言，巖石可以看作是連續(xù)、均質(zhì)、各向同性地，但也存在如礦物節(jié)理、微裂隙等微結(jié)構(gòu)面l2.2.1 基本構(gòu)成l巖石的基本構(gòu)成是由組成巖石的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)兩大方面決定的。l 巖石的主要物質(zhì)成分l巖石中主要造巖礦物有：正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、云母（黑、白）、角閃石、輝石、橄欖石、方解石、白云石、高嶺石等，不同巖石，所含造巖礦物不同。l巖石中的

3、礦物成分將影響巖石的抗風(fēng)化能力、物理力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度特性。l1）抗風(fēng)化能力影響：l巖石中礦物成分的相對(duì)穩(wěn)定性 l礦物成分遷移 易 難lCL ，SO4K，Na，Ca，MgSiO2FeO3，Al2O3及低價(jià)鐵易氧化l巖石穩(wěn)定性 弱弱 強(qiáng)l通常將造巖礦物分為非常穩(wěn)定的、穩(wěn)定的、較穩(wěn)定的及不穩(wěn)定的四類(lèi)。 巖石的主要物質(zhì)成分 抗風(fēng)化穩(wěn)定性非常穩(wěn)定的 穩(wěn)定的 較穩(wěn)定的 不穩(wěn)定的 礦物名稱(chēng) 石英鋯長(zhǎng)石 白云母 正長(zhǎng)石 鈉長(zhǎng)石 酸性斜長(zhǎng)石 角閃石 輝石 黑云母 基性斜長(zhǎng)石 霞石 橄欖石 黃鐵石 表2-1 主要造巖礦物抗風(fēng)化相對(duì)穩(wěn)定性故基性及超基性巖石主要是輝石、橄欖石、及基性斜長(zhǎng)石組成 非常易風(fēng)化

4、酸性巖石主要由石英、鉀長(zhǎng)石、酸性斜長(zhǎng)石及暗色礦物（黑云母） 較難風(fēng)化 中性巖 述二者之間2）力學(xué)性質(zhì)影響）力學(xué)性質(zhì)影響 取決于巖石的礦物成分和顆粒間的連結(jié)注意區(qū)別巖石的硬度和巖石的強(qiáng)度 二者既有聯(lián)系又有區(qū)別 礦物的硬度: 巖石的強(qiáng)度 巖石在各種荷載作用下達(dá)到破壞時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。 巖石中礦物的硬度大不等同于巖石強(qiáng)度高，但有一定的聯(lián)系 如：沉積巖 中砂巖的強(qiáng)度隨石英相對(duì)含量增加而增加； 石灰?guī)r 其強(qiáng)度隨硅質(zhì)相對(duì)含量增加而增加，而隨粘土質(zhì)相對(duì)含量增加而降低； 變質(zhì)巖其強(qiáng)度隨硅酸巖類(lèi)礦物相對(duì)含量增加而強(qiáng)度降低 巖石的主要物質(zhì)成分l 常見(jiàn)的巖石結(jié)構(gòu)類(lèi)型l主要有兩種：結(jié)晶

5、連結(jié)和膠結(jié)連結(jié)。l1）結(jié)晶連結(jié)l2）膠結(jié)連結(jié)l3）巖石中的微結(jié)構(gòu)面 礦物的節(jié)理、晶格缺陷、晶粒邊界、粒間空隙、微裂隙等2.2.1 基本構(gòu)成lA 結(jié)構(gòu)面的存在將大大降低巖石的強(qiáng)度l許多學(xué)者如Hoek、Brace Walce已經(jīng)驗(yàn)證：由于巖石中存在微結(jié)構(gòu)面，當(dāng)其受力時(shí)，在微孔或微裂隙（缺陷）末端，易造成應(yīng)力集中，使裂隙可能沿末端繼續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致巖石比在完全無(wú)缺陷時(shí)所能承受的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力低得多的應(yīng)力值下破壞。lB 由于為結(jié)構(gòu)面的存在巖石中常具有方向性，如裂隙等，常導(dǎo)致巖石的個(gè)性異性。lC 缺陷能增大巖石的變形 微結(jié)構(gòu)面的影響微結(jié)構(gòu)面的影響巖漿巖的性質(zhì)巖漿巖的性質(zhì) 以冷凝成巖漿巖地質(zhì)環(huán)境不同，將巖漿巖

6、分成三大類(lèi)：深成巖、淺成巖和噴出巖; 巖漿巖具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，可作為各種建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各類(lèi)巖石的工程性質(zhì)差異很大 2.2.2巖石的地質(zhì)成因分類(lèi) 巖石是由礦物的組成的，按成因巖石可劃分為巖石是由礦物的組成的，按成因巖石可劃分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。成因類(lèi)型不一樣，差別巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。成因類(lèi)型不一樣，差別也很大，因此，工程性質(zhì)極為多樣。也很大，因此，工程性質(zhì)極為多樣。巖漿巖的性質(zhì)巖漿巖的性質(zhì)如：深成巖常形成較大的侵入體，具結(jié)晶聯(lián)結(jié)，晶粒粗大均勻，孔隙率小、裂隙較不發(fā)育，巖塊大、整體穩(wěn)定性好，但值得注意的是這類(lèi)巖石往往由多種礦物結(jié)晶組成，抗風(fēng)化能力較差，特別是含鐵鎂質(zhì)

7、較多的基性巖，則更易風(fēng)化破碎，故應(yīng)注意對(duì)其風(fēng)化程度和深度的調(diào)查研究。 2.2.2巖石的地質(zhì)成因分類(lèi)淺成巖中細(xì)晶質(zhì)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石透水性小、抗風(fēng)化性能較深成巖強(qiáng)，但斑狀結(jié)構(gòu)巖石的透水性和力學(xué)強(qiáng)度變化較大，特別是脈巖類(lèi)，巖體小，且穿插于不同的巖石中，易蝕變風(fēng)化，使強(qiáng)度降低、透水性增大。噴出巖常具有氣孔構(gòu)造、流紋構(gòu)造和原生裂隙，透水性較大。此外，噴出巖多呈巖流狀產(chǎn)出，巖體厚度小，巖相變化大，對(duì)地基的均一性和整體穩(wěn)定性影響較大。 2.2.2巖石的地質(zhì)成因分類(lèi)巖漿巖的性質(zhì)巖漿巖的性質(zhì)沉積巖的性質(zhì)沉積巖的性質(zhì)( (風(fēng)化剝蝕或火山作用形成地物質(zhì)-搬運(yùn)-沉積-膠結(jié)或成巖作用下形成）碎屑巖的工程地質(zhì)性質(zhì)一般較

8、好，但其膠結(jié)物的成分和膠結(jié)類(lèi)型影響顯著； 粘土巖和頁(yè)巖的性質(zhì)相近，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低，受力后變形量大，浸水后易軟化和泥化；化學(xué)巖和生物化學(xué)巖抗水性弱，常具不同程度的可溶性。常常導(dǎo)致地基和邊坡的失穩(wěn)。 2.2.2巖石的地質(zhì)成因分類(lèi)變質(zhì)巖的性質(zhì)（已有巖石基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)變質(zhì)混合作用形成如：變質(zhì)巖的性質(zhì)（已有巖石基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)變質(zhì)混合作用形成如：溫度、壓力等）溫度、壓力等）變質(zhì)巖的工程性質(zhì)與原巖密切相關(guān)，往往與原巖的性質(zhì)相似或相近。變質(zhì)巖的片理構(gòu)造(包括板狀、千枚狀、片狀及片麻狀構(gòu)造)會(huì)使巖石具有各向異性特征，水工建筑中應(yīng)注意研究其在垂直及平行于片理構(gòu)造方向上工程性質(zhì)的變化。巖體是地殼表層圈層，經(jīng)建造和改造

9、而形成的具一定組分和結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體。巖體在一般情況下是非均質(zhì)的、各向異性的不連續(xù)體。 2.2.2巖石的地質(zhì)成因分類(lèi)1 1）巖石的密度）巖石的密度 巖石密度（rock density）是指單位體積內(nèi)巖石的質(zhì)量，單位為g/cm3。它是研究巖石風(fēng)化、巖體穩(wěn)定性、圍巖壓力和選取建筑材料等必需的參數(shù)； 巖石密度又分為顆粒密度和塊體密度： 2.2 2.2 物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)顆粒密度巖石的顆粒密度（s）是指巖石固體相部分的質(zhì)量與其體積的比值。它不包括空隙在內(nèi)，因此其大小僅取決于組成巖石的礦物密度及其含量。巖石的顆粒密度屬實(shí)測(cè)指標(biāo)，常用比重瓶法進(jìn)行測(cè)定。 2.2 2.2 物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)1）巖石的密度）巖

10、石的密度 塊體密度（或巖石密度）是指巖石單位體積內(nèi)的質(zhì)量，按巖石試件的含水狀態(tài)，又有干密度（d）、飽和密度（sat）、和天然密度（）之分，在未指明含水狀態(tài)時(shí)一般是指巖石的天然密度。 d= （1-1） sat= （1-2） （1-3）VmsVmsatVm 2.2 2.2 物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)1）巖石的密度）巖石的密度 2.2 2.2 物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)2）巖石的比重）巖石的比重巖石的干的重力除以巖石的實(shí)體體積（不包括孔隙）3 3） 巖石的孔隙性巖石的孔隙性巖石的空隙率分為總空隙率（n）、總開(kāi)空隙率（n0）、大開(kāi)空隙率（nb）、小開(kāi)空隙率（na）和閉空隙率(nc)幾種，各自的定義如下： n= 1

11、00%=(1- )1 ） （1-4） n0= 100% （1-5） nb= 100% （1-6） na= 100%=n0-nb （1-7） nc= 100%=n-n0 （1-8）VVVwsdG-1VVV0VVVbVVVaVVVc 巖石在水溶液作用下表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，稱(chēng)為水理性質(zhì)。主要有吸水性、軟化性、抗凍性、滲透性、膨脹性及崩解性等。a a 巖石的吸水性巖石的吸水性 巖石在一定的試驗(yàn)條件下吸收水分的能力，稱(chēng)為巖石的吸水性。常用吸水率，飽和吸水率與飽水系數(shù)等指標(biāo)表示。 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)：(1）吸水率：巖石的吸水率（a）是指巖石試件在大氣壓力條件下自由吸入水的質(zhì)量（mw1）與巖

12、樣干質(zhì)量（ms）之比，用百分?jǐn)?shù)表示 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)：%1001swamma 巖石的吸水性巖石的吸水性（2）飽和吸水率巖石的飽和吸水率（sa）是指巖石在高壓（一般壓力為15Mpa,15個(gè)大氣壓）或真空條件下吸入水的質(zhì)量（mw2）與巖樣干質(zhì)量（ms）之比,用百分?jǐn)?shù)表示， 100%swsammw2 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)：a 巖石的吸水性巖石的吸水性（3）飽水系數(shù) 判別巖石的抗凍性判別巖石的抗凍性 K 0.91 K 0.91 易凍破壞易凍破壞巖石的吸水率（a）與飽和吸水率（p）之比，稱(chēng)為飽水系數(shù)。它反映了巖石中大、小開(kāi)空隙的相對(duì)比例關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，飽水系數(shù)愈大

13、，巖石中的大開(kāi)空隙相對(duì)愈多，而小開(kāi)空隙相對(duì)愈少。飽水系數(shù)大，說(shuō)明常壓下吸水后余留的空隙就愈少，巖石愈容易被凍脹破壞，因而其抗凍性差。 a 巖石的吸水巖石的吸水性性B B 巖石的凍融性巖石的凍融性巖石抵抗凍融破壞的能力，稱(chēng)為抗凍性。常用巖石凍融系數(shù)和巖石凍融質(zhì)量損失率來(lái)表示。巖石凍融系數(shù)（Rd）是指巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后（25或50或100）的單軸抗壓強(qiáng)度（Rc2）與凍融前飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc1）之比，用百分?jǐn)?shù)表示， 巖石凍融質(zhì)量損失率（Km）是指凍融試驗(yàn)前后飽和試件的質(zhì)量之差（mp-mfm）與試驗(yàn)前烘干試件質(zhì)量（ms）之比，以百分?jǐn)?shù)表示.5% Rd 25%10012ccdRRR%100smfp

14、mmmmKC C 巖石的軟化性巖石的軟化性巖石浸水飽和后強(qiáng)度降低的性質(zhì)，稱(chēng)為軟化性，用軟化系數(shù)（K h）表示。K h定義為巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度（R cw）與干燥下抗壓強(qiáng)度的比值，K R 愈小則巖石軟化性愈強(qiáng)。研究表明：巖石的軟化性取決于巖石的礦物組成與空隙性。當(dāng)巖石中含有較多的親水性和可溶性礦物，且含大開(kāi)空隙較多時(shí)，巖石的軟化性較強(qiáng)，軟化系數(shù)較小。ccwhRRKD D 巖石的滲透性巖石的滲透性巖石的滲透性巖石的滲透性是指在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透水的性能 v=kigradU=kgrad(p / )服從達(dá)西定律 w下 游上 游浸 潤(rùn) 線流 線等 勢(shì) 線Hhl(a)(b) 由水的滲透引起

15、巖土體邊坡失穩(wěn)、邊坡變形、地基變形、由水的滲透引起巖土體邊坡失穩(wěn)、邊坡變形、地基變形、巖溶滲透塌陷等均屬于巖土體的滲透穩(wěn)定問(wèn)題。水在孔隙巖溶滲透塌陷等均屬于巖土體的滲透穩(wěn)定問(wèn)題。水在孔隙介質(zhì)中的滲透問(wèn)題，目前的研究在試驗(yàn)及理論上都有一定介質(zhì)中的滲透問(wèn)題，目前的研究在試驗(yàn)及理論上都有一定的水平，在解決實(shí)際問(wèn)題方面也能夠較好地反映土在孔隙的水平，在解決實(shí)際問(wèn)題方面也能夠較好地反映土在孔隙介質(zhì)中的滲流運(yùn)動(dòng)規(guī)律。介質(zhì)中的滲流運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 D D 巖石的滲透性巖石的滲透性對(duì)孔隙介質(zhì)巖體，一般認(rèn)為，水在巖石中的流動(dòng)，如同對(duì)孔隙介質(zhì)巖體，一般認(rèn)為，水在巖石中的流動(dòng)，如同水在土中流動(dòng)一樣，也服從于線性滲流規(guī)律水

16、在土中流動(dòng)一樣，也服從于線性滲流規(guī)律達(dá)西定律達(dá)西定律；滲透系數(shù)是表征巖石透水性的重要指標(biāo)，其大小取決于；滲透系數(shù)是表征巖石透水性的重要指標(biāo)，其大小取決于巖石中孔隙、裂隙的數(shù)量、規(guī)模及連通情況等，并可在室?guī)r石中孔隙、裂隙的數(shù)量、規(guī)模及連通情況等，并可在室內(nèi)根據(jù)達(dá)西定律測(cè)定。內(nèi)根據(jù)達(dá)西定律測(cè)定。巖石的滲透性一般都很小，遠(yuǎn)小于相應(yīng)巖體的透水性，巖石的滲透性一般都很小，遠(yuǎn)小于相應(yīng)巖體的透水性，新鮮致密巖石的滲透系數(shù)一般均小于新鮮致密巖石的滲透系數(shù)一般均小于1010-7-7cm/scm/s量級(jí)。量級(jí)。同一種巖石，有裂隙發(fā)育時(shí)，滲透系數(shù)急劇增大，一般同一種巖石，有裂隙發(fā)育時(shí)，滲透系數(shù)急劇增大，一般比新鮮巖

17、石大比新鮮巖石大4 46 6個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至更大，說(shuō)明孔隙性對(duì)巖個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至更大，說(shuō)明孔隙性對(duì)巖石透水性的影響是很大的石透水性的影響是很大的 巖石的透水性巖石的透水性：巖體的滲透性是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，根據(jù)目前的研究，巖巖體的滲透性是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，根據(jù)目前的研究，巖體的滲流大體可劃分為準(zhǔn)均勻介質(zhì)滲流、裂隙性介質(zhì)滲體的滲流大體可劃分為準(zhǔn)均勻介質(zhì)滲流、裂隙性介質(zhì)滲流和巖溶性介質(zhì)滲流三種。流和巖溶性介質(zhì)滲流三種。(1)(1)準(zhǔn)均勻介質(zhì)滲流：準(zhǔn)均勻介質(zhì)滲流： 屬于這一類(lèi)型的有全、強(qiáng)風(fēng)化帶屬于這一類(lèi)型的有全、強(qiáng)風(fēng)化帶及弱風(fēng)化帶的中上部的多孔隙砂巖。在該滲流場(chǎng)中，達(dá)及弱風(fēng)化帶的中上部的多孔隙砂巖。在該滲流場(chǎng)

18、中，達(dá)西定律基本上適用；西定律基本上適用；(2)(2) 裂隙性介質(zhì)滲流：裂隙性介質(zhì)滲流是巖體滲流的裂隙性介質(zhì)滲流：裂隙性介質(zhì)滲流是巖體滲流的基本形式，水的滲流主要受裂隙的類(lèi)型、裂隙的大小、基本形式，水的滲流主要受裂隙的類(lèi)型、裂隙的大小、裂隙的產(chǎn)狀及裂隙充填情況所控制。裂隙的產(chǎn)狀及裂隙充填情況所控制。 巖體的滲透性巖體的滲透性：（3)巖溶介質(zhì)滲流：是巖體滲流最復(fù)雜的一種形式，由巖溶介質(zhì)滲流：是巖體滲流最復(fù)雜的一種形式，由于受巖溶的發(fā)育規(guī)律所控制，巖溶的滲流具有間歇性、隱于受巖溶的發(fā)育規(guī)律所控制，巖溶的滲流具有間歇性、隱伏性、封閉性和地下水系等特點(diǎn)。其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在：伏性、封閉性和地下水系等特點(diǎn)

19、。其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在：多循環(huán)系統(tǒng)共存多循環(huán)系統(tǒng)共存 這是巖溶介質(zhì)滲流最突出的特點(diǎn)之這是巖溶介質(zhì)滲流最突出的特點(diǎn)之一。如一個(gè)泉眼可能是一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的排泄點(diǎn)，也可能是一。如一個(gè)泉眼可能是一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的排泄點(diǎn)，也可能是幾個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的排泄點(diǎn)。同時(shí)，單個(gè)系統(tǒng)在空間上可以相幾個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的排泄點(diǎn)。同時(shí)，單個(gè)系統(tǒng)在空間上可以相互交叉?；ソ徊?。裂隙性滲流與管道型滲流共存。裂隙性滲流與管道型滲流共存。多種滲流特征參數(shù)共存多種滲流特征參數(shù)共存。 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50487-2008GB50487-2008）規(guī)定）規(guī)定，巖土滲透性可按表，巖土滲透性可按表2 23 3分級(jí)。分級(jí)。

20、滲透性等滲透性等級(jí)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)巖體特征巖體特征土類(lèi)土類(lèi)滲透系數(shù)滲透系數(shù)k k（cm/scm/s）透水率透水率q q（LuLu）極微透水極微透水K K 1010-6-6Q Q 0.10.1完整巖石，含等價(jià)開(kāi)度完整巖石，含等價(jià)開(kāi)度0.025mm0.025mm裂隙的巖體裂隙的巖體粘土粘土微透水微透水1010-6-6 K K 1010-5-50.1 0.1 q q 11含等價(jià)開(kāi)度含等價(jià)開(kāi)度0.0250.0250.05mm0.05mm裂隙裂隙的巖體的巖體粘土粉土粘土粉土弱透水弱透水1010-5-5 K K 1010-4-41 1 q q 1010含等價(jià)開(kāi)度含等價(jià)開(kāi)度0.050.050.01mm0.01mm

21、裂隙的裂隙的巖體巖體粉土細(xì)粒土粉土細(xì)粒土質(zhì)砂質(zhì)砂中等透水中等透水1010-4-4 K K 1010-2-210 10 q q 100100含等價(jià)開(kāi)度含等價(jià)開(kāi)度0.010.010.5mm0.5mm裂隙的裂隙的巖體巖體砂砂砂礫砂礫強(qiáng)透水強(qiáng)透水1010-2-2 K K 102.5mm2.5mm裂裂隙的巖體隙的巖體粒徑均勻的巨粒徑均勻的巨礫礫E E 巖石的膨脹性巖石的膨脹性巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。大多數(shù)結(jié)晶巖和化學(xué)巖是不具有膨脹性的，這是因?yàn)閹r石中的礦物親水性小和結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)力強(qiáng)的緣故。如果巖石中含有絹云母、石墨和綠泥石一類(lèi)礦物，由于這些礦物結(jié)晶具有片狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，水可能滲進(jìn)片狀層之間，

22、同樣產(chǎn)生楔劈效應(yīng)，有時(shí)也會(huì)引起巖石體積增大。 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)：E E 巖石的膨脹性巖石的膨脹性巖石膨脹大小一般用膨脹力和膨脹率兩項(xiàng)指標(biāo)表示，這些指標(biāo)可通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定。目前國(guó)內(nèi)大多采用土的固結(jié)儀和膨脹儀的方法測(cè)定巖石的膨脹性。測(cè)試方法1.1.平衡加壓法平衡加壓法2.壓力恢復(fù)法3.加壓膨脹法 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)： 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)： 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)： 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)：F F 巖石的崩解性巖石的崩解性巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時(shí)失去粘結(jié)性并變成完全喪失強(qiáng)度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)

23、象是由于水化過(guò)程中削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)絡(luò)引起的。常見(jiàn)于由可溶鹽和粘土質(zhì)膠結(jié)的沉積巖地層中。巖石崩解性一般用巖石的耐崩解性指數(shù)表示。這項(xiàng)指標(biāo)可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做干濕循環(huán)試驗(yàn)確定。 %10001022WWWWId 3 3） 巖石的水理性質(zhì)巖石的水理性質(zhì)：目前國(guó)內(nèi)外已提出的巖體分類(lèi)方案得到大家共識(shí)目前國(guó)內(nèi)外已提出的巖體分類(lèi)方案得到大家共識(shí)的有數(shù)十種之多，多以考慮地下洞室圍巖穩(wěn)定性的有數(shù)十種之多，多以考慮地下洞室圍巖穩(wěn)定性為主。有定性的，也有定量或半定量的，有單一為主。有定性的，也有定量或半定量的，有單一因素分類(lèi)，也有考慮多種因素的綜合分類(lèi)。各種因素分類(lèi)，也有考慮多種因素的綜合分類(lèi)。各種方案所考慮的原則

24、和因素也不盡相同，但巖體的方案所考慮的原則和因素也不盡相同，但巖體的完整性和成層條件、巖塊強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況完整性和成層條件、巖塊強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況和地下水等因素都不同程度地考慮到了。下面主和地下水等因素都不同程度地考慮到了。下面主要介紹幾種國(guó)內(nèi)外在水工建設(shè)工程中應(yīng)用較廣、要介紹幾種國(guó)內(nèi)外在水工建設(shè)工程中應(yīng)用較廣、影響較大的分類(lèi)方法。影響較大的分類(lèi)方法。 巖體工程分類(lèi)既是工程巖體穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)，也巖體工程分類(lèi)既是工程巖體穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)巖體工程地質(zhì)條件的一個(gè)重要途徑。是評(píng)價(jià)巖體工程地質(zhì)條件的一個(gè)重要途徑。 巖體工程分類(lèi)巖體工程分類(lèi) 是通過(guò)巖體的一些簡(jiǎn)單和容易實(shí)測(cè)是通過(guò)巖體的一些

25、簡(jiǎn)單和容易實(shí)測(cè)的指標(biāo)，把工程地質(zhì)條件和巖體的力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，的指標(biāo)，把工程地質(zhì)條件和巖體的力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，并借鑒已建工程設(shè)計(jì)、施工和處理等方面成功與失敗的并借鑒已建工程設(shè)計(jì)、施工和處理等方面成功與失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)巖體進(jìn)行歸類(lèi)的一種工作方法。經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)巖體進(jìn)行歸類(lèi)的一種工作方法。 其目的是通過(guò)分類(lèi)，概括地反映各類(lèi)工程巖體的質(zhì)其目的是通過(guò)分類(lèi)，概括地反映各類(lèi)工程巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的巖體力學(xué)問(wèn)題。為工程設(shè)計(jì)、量好壞，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的巖體力學(xué)問(wèn)題。為工程設(shè)計(jì)、加固、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。加固、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。1 1）巖石按堅(jiān)硬程度分類(lèi)：）巖

26、石按堅(jiān)硬程度分類(lèi)：巖土工程勘察規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范（GB50021GB5002120012001）規(guī)定巖石的堅(jiān)）規(guī)定巖石的堅(jiān)硬程度可按表硬程度可按表1-91-9分類(lèi)。分類(lèi)。 巖石的工程分類(lèi)巖石的工程分類(lèi)堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬程度堅(jiān)硬堅(jiān)硬巖巖較硬較硬巖巖較軟較軟巖巖軟巖軟巖極軟極軟巖巖飽 和 單 軸 抗飽 和 單 軸 抗壓強(qiáng)度（壓強(qiáng)度（MPaMPa）f fr r660 06060f fr r30303030f fr r15151515f fr r55f fr r55美國(guó)伊利諾斯大學(xué)用巖體質(zhì)量指標(biāo)美國(guó)伊利諾斯大學(xué)用巖體質(zhì)量指標(biāo)RQDRQD來(lái)表示巖石的完整來(lái)表示巖石的完整性。性。 修正的巖心采取率修正的巖心采

27、取率采用直徑為采用直徑為75mm75mm的雙層巖心管金剛石鉆進(jìn)，提取直徑為的雙層巖心管金剛石鉆進(jìn)，提取直徑為54mm54mm的巖心，將長(zhǎng)度小于的巖心，將長(zhǎng)度小于10cm10cm的破碎巖心及軟弱物質(zhì)剔除，的破碎巖心及軟弱物質(zhì)剔除，然后測(cè)量大于或等于然后測(cè)量大于或等于10cm10cm長(zhǎng)柱狀巖心的總長(zhǎng)度長(zhǎng)柱狀巖心的總長(zhǎng)度( (L Lp p) )。用這。用這一有效的巖心長(zhǎng)度與采集巖心段的鉆孔總進(jìn)尺一有效的巖心長(zhǎng)度與采集巖心段的鉆孔總進(jìn)尺( (L L) )之比，之比，取其百分?jǐn)?shù)就是取其百分?jǐn)?shù)就是RQDRQD。舉例及優(yōu)缺點(diǎn)舉例及優(yōu)缺點(diǎn)按照按照RQDRQD值大小可把巖石分成五個(gè)質(zhì)量等級(jí)值大小可把巖石分成五個(gè)

28、質(zhì)量等級(jí) 按巖體質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)按巖體質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)：%100LLRQDp由比尼衛(wèi)斯基（由比尼衛(wèi)斯基（BienawskiBienawski，19731973）提出，后經(jīng)多次修改，）提出，后經(jīng)多次修改，于于19891989年發(fā)表在年發(fā)表在工程巖體分類(lèi)工程巖體分類(lèi)一書(shū)中。一書(shū)中。該分類(lèi)系統(tǒng)由該分類(lèi)系統(tǒng)由巖塊強(qiáng)度、巖塊強(qiáng)度、RQDRQD值、節(jié)理間距、節(jié)理值、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l件及地下水條件及地下水5 5類(lèi)指標(biāo)組成。分類(lèi)時(shí)，根據(jù)各類(lèi)指標(biāo)的類(lèi)指標(biāo)組成。分類(lèi)時(shí)，根據(jù)各類(lèi)指標(biāo)的數(shù)值，按表數(shù)值，按表2-102-10的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，求和得初始的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，求和得初始RMRRMR值。值。然后按表然后按表2-112-11和表和表2-122-12的規(guī)定對(duì)總分作適當(dāng)?shù)男拚?。最的?guī)定對(duì)總分作適當(dāng)?shù)男拚Ｗ詈笥眯拚蟮目偡謱?duì)照表后用修正后的總分對(duì)照表2-122-12