巖石的物理性質(zhì)課件

2023/7/24巖石力學(xué)2.2巖石的物理性質(zhì)巖石和土一樣，也是由固體、液體和氣體三相組成的。物理性質(zhì)是指巖石由于三相組成的相對比例關(guān)系不同所表現(xiàn)的物理狀態(tài)。1、巖石的密度2、巖石的孔隙性2023/7/24巖石力學(xué)（一）、巖石的密度1、顆粒密度(ρs)：巖石固體部分的質(zhì)量與其體積的比值。它不包含孔隙在內(nèi)，因此其大小僅取決于組成巖石的礦物密度及其含量：

ρs=ms/Vsρs—為巖石的顆粒密度ms—為巖石固體部分的質(zhì)量Vs—為巖石固體部分的體積2023/7/24巖石力學(xué)（一）、巖石的密度2、塊體密度（或巖石密度）是指巖石單位體積內(nèi)的質(zhì)量，按巖石的含水狀態(tài)，又有干密度（ρd）、飽和密度（ρsat）和天然密度（ρ）之分，在未指明含水狀態(tài)時一般指巖石的天然密度。

ρd=ms/Vρsat=msat/Vρ=m/V2023/7/24巖石力學(xué)注意：（1）ρs與ρ的區(qū)別(ρs>ρ)

（2）ρs與ρ的單位（g/cm3kN/m3）（3）測試方法（ρs---比重瓶法；ρ--量積法）（一）、巖石的密度2023/7/24巖石力學(xué)常見巖石的密度

巖石名稱密度(g／cm3)巖石名稱密度(g／cm3)花崗巖2.52～2.81石灰?guī)r2.37～2.75閃長巖2.67～2.96白云巖2.75～2.80輝長巖2.85～3.12片麻巖2.59～3.06輝綠巖2.80～3.11片巖2.70～2.90砂巖2.17～2.70大理巖2.75左右頁巖2.06～2.66板巖2.72～2.842023/7/24巖石力學(xué)2023/7/24巖石力學(xué)巖石的物理性質(zhì)孔隙度：巖石中孔隙體積與巖石總體積之比(多用百分數(shù)表示)。

裂隙率：巖石中各種節(jié)理、裂隙的體積與巖石總體積之比稱裂隙率。孔隙度與裂隙率含義相同，孔隙度多用于松散土、石，裂隙率多用于結(jié)晶連接的堅硬巖石。一般巖石的孔隙度在0.1-0.35之間2023/7/24巖石力學(xué)巖石的物理性質(zhì)孔隙比：巖石中孔隙的體積與固體顆粒體積之比稱巖石的孔隙比(多以小數(shù)表示)孔隙比和孔隙度可以互相換算：

式中：e－孔隙比;n－孔隙度

密度是試驗指標，只有通過試驗才能得到具體數(shù)值,而孔隙度和孔隙比是計算指標。

2023/7/24巖石力學(xué)例題：巖石的飽和密度為2.65g/cm3，干密度為2.49g/cm3，請計算巖石的孔隙比和顆粒密度2023/7/24巖石力學(xué)2023/7/24巖石力學(xué)五、巖石的水理性質(zhì)巖石在水溶液作用下表現(xiàn)出來的性質(zhì)，稱為水理性質(zhì)。主要有：

1.吸水性

2.軟化性

3.抗凍性

4.透水性2023/7/24巖石力學(xué)（一）、巖石的吸水性巖石在一定的試驗條件下吸收水分的能力，稱為巖石的吸水性。1.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(zhì)量(mw1)與巖樣干質(zhì)量(ms)之比，用百分數(shù)表示2023/7/24巖石力學(xué)巖石的飽和吸水率(Wp)是指巖石試件在高壓(一般壓力為15MPa)或真空條件下吸入水的質(zhì)量(mw2)與巖樣干質(zhì)量(ms)之比，用百分數(shù)表示，即3.飽水系數(shù)巖石的吸水率(Wa)與飽和吸水率(Wp)之比，稱為飽水系數(shù)。它反映了巖石中大、小開空隙的相對比例關(guān)系。（2）飽和吸水率2023/7/24巖石力學(xué)（二）、巖石的軟化性巖石浸水飽和后強度降低的性質(zhì)，稱為軟化性軟化系數(shù)(KR)為巖石試件的飽和抗壓強度(σcw)與干抗壓強度(σc)的比值巖石中含有較多的親水性和可溶性礦物，大開空隙較多，巖石的軟化性較強，軟化系數(shù)較小。KR＞0.75，巖石的軟化性弱，工程地質(zhì)性質(zhì)較好KR＜0.75，巖石軟化性較強，工程地質(zhì)性質(zhì)較差2023/7/24巖石力學(xué)巖石名稱軟化系數(shù)巖石名稱軟化系數(shù)花崗巖0.72～0.97泥巖0.40～0.60閃長巖0.60～0.80泥灰?guī)r0.44～0.54輝綠巖0.33～0.90石灰?guī)r0.70～0.94流紋巖0.75～0.95片麻巖0.75～0.97安山巖0.81～0.91石英片巖、角閃片巖0.44～0.84玄武巖0.30～0.95云母片巖、綠泥石片巖0.53～0.69凝灰?guī)r0.52～0.86千枚巖0.67～0.96礫巖0.50～0.96硅質(zhì)板巖0.75～0.79砂巖0.21～0.75泥質(zhì)板巖0.39～0.52頁巖0.24～0.74石英巖0.94～0.96常見巖石的軟化系數(shù)2023/7/24巖石力學(xué)2023/7/24巖石力學(xué)2023/7/24巖石力學(xué)常見巖石的物理性質(zhì)指標值2023/7/24巖石力學(xué)（三）、巖石的抗凍性巖石抵抗凍融破壞的能力，稱為抗凍性?？箖鱿禂?shù)(Rd)：巖石試件經(jīng)反復(fù)凍融后的干抗壓強度(σc2)與凍融前干抗壓強度(σc1)之比，用百分數(shù)表示2023/7/24巖石力學(xué)（三）、巖石的抗凍性質(zhì)量損失率(Km)：凍融試驗前后干質(zhì)量之差(ms1－ms2)與試驗前干質(zhì)量(ms1)之比，以百分數(shù)表示Rd＞75％，Km＜2％，抗凍性高吸水率Wa＜5％、軟化系數(shù)KR＞0.75，飽水系數(shù)小于0.8的巖石，抗凍性高。2023/7/24巖石力學(xué)（四）、巖石的透水性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(zhì)，稱為透水性。服從線性滲流規(guī)律——達西定律，即

U＝KJ滲透系數(shù)取決于巖石中空隙的數(shù)量、規(guī)模及連通情況等，并可在室內(nèi)根據(jù)達西定律測定。同一種巖石，有裂隙發(fā)育時，滲流系數(shù)急劇增大，說明空隙性對巖石透水性的影響是很大的。2023/7/24巖石力學(xué)巖石的水理性質(zhì)可溶性：是指巖石被水溶解的性能。它與巖石的礦物成分、水中CO2含量及水的溫度等因素有關(guān)。膨脹性：巖石吸水后體積增大引起巖石結(jié)構(gòu)破壞的性能稱膨脹性。一般含有粘土礦物的巖石具有—定的膨脹性，特別是含有蒙脫石類礦物的巖石膨脹性最大。南昆鐵路建設(shè)中，膨脹巖地段路塹邊坡坍滑造成嚴重的危害。2023/7/24巖石力學(xué)巖石的水理性質(zhì)崩解性：巖石被水浸泡，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到完全破壞呈碎塊狀崩開散落的性能。具有強烈崩解的巖石和土，短時間內(nèi)即發(fā)生崩解。我國西北地區(qū)的黃土，在水中浸泡一天左右即崩解，西南某地風(fēng)化鈣泥質(zhì)粉砂巖置于水中僅十多分鐘就全部崩解了。

2023/7/24巖石力學(xué)泡水前巖石：完整堅硬泡水后巖石：水化分散2023/7/24巖石力學(xué)第三節(jié)巖石的熱學(xué)性質(zhì)1.什么是巖石的熱學(xué)性質(zhì)？2.為什么要研究巖石的熱學(xué)性質(zhì)？3.在巖體力學(xué)中，常用的熱學(xué)性質(zhì)指標有哪些？如何定量描述？2023/7/24巖石力學(xué)第三節(jié)巖石的熱學(xué)性質(zhì)研究表明，巖石內(nèi)或巖石與外界的熱交換方式主要有傳導(dǎo)熱、對流傳熱及輻射傳熱等幾種。其交換過程中的能量轉(zhuǎn)換與守恒服從熱力學(xué)原理。在以上幾種熱交換方式中，以熱傳導(dǎo)傳熱最為普遍控制著幾乎整個地殼巖石的傳熱狀態(tài)，對流傳熱主要在地下水滲流帶內(nèi)進行。輻射傳熱僅發(fā)生在地表面。2023/7/24巖石力學(xué)第三節(jié)巖石的熱學(xué)性質(zhì)研究巖石的力學(xué)性質(zhì)，在深埋隧洞、高寒地區(qū)及低溫異常地區(qū)的工程建設(shè)、地?zé)衢_發(fā)以及核肥料處理和石質(zhì)文物保護中都具有重要的實際意義。在巖體力學(xué)中，常用的熱學(xué)性質(zhì)指標有：比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散率和熱膨脹系數(shù)。2023/7/24巖石力學(xué)第三節(jié)巖石的熱學(xué)性質(zhì)一、巖石的比熱容巖石的熱容性：在巖石內(nèi)部及其與外界進行熱交換時，巖石吸收熱能的能力，稱為巖石的熱容性如果設(shè)巖石溫度由T1升高至T2所需要的熱量為：C（J/kg·K）即為比熱容，是表征巖石熱容性的指標

2023/7/24巖石力學(xué)影響巖石比熱容的因素：礦物組成、有機質(zhì)含量、含水狀態(tài)。常見礦物的比熱容多為（0.7～1.2）×103J/kg·K第三節(jié)巖石的熱學(xué)性質(zhì)多孔含水巖石比熱容計算：式中：Cd和Cw分別為干燥巖石和水的比熱容，x1和x2分別為巖