注冊土木工程師(水利水電)巖土力學(xué)天津班課件

注冊土木工程師(水利水電)巖土力學(xué)天津班課件第一頁，共93頁。巖土力學(xué)基本內(nèi)容2.1土的組成和物理性質(zhì)指標(biāo)2.2土中應(yīng)力

2.3地基變形2.4土的抗剪強(qiáng)度2.5特殊性土2.6土壓力2.7土坡穩(wěn)定2.8地基承載力2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)2第二頁，共93頁。1.土的組成與結(jié)構(gòu)——顆粒級配分析2.土的三相比例指標(biāo)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)4.土的擊實(shí)特性5.土的工程分類2.1土的組成和物理性質(zhì)指標(biāo)主要內(nèi)容★★★3第三頁，共93頁。1.有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理2.孔隙水壓力3.自重應(yīng)力4.地基附加應(yīng)力基底壓力，基底附加壓力2.2土中應(yīng)力主要內(nèi)容★★★4第四頁，共93頁。1.土的壓縮性——試驗(yàn)與指標(biāo)2.基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算3.地基變形與時間的關(guān)系2.3地基變形主要內(nèi)容★★★5第五頁，共93頁。1.試驗(yàn)測定土的抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)，三軸試驗(yàn)2.土的極限平衡條件2.4土的抗剪強(qiáng)度主要內(nèi)容★★6第六頁，共93頁。1.軟土2.黃土3.膨脹土4.紅粘土5.鹽漬土6.凍土7.填土8.可液化土2.5特殊性土主要內(nèi)容★★★★7第七頁，共93頁。1.土壓力產(chǎn)生的條件和類型2.朗肯土壓力理論3.庫侖土壓力理論2.6土壓力主要內(nèi)容★★8第八頁，共93頁。1.土坡失穩(wěn)破壞形式2.均質(zhì)土坡穩(wěn)定計(jì)算3.圓弧滑動面條分法2.7土坡穩(wěn)定主要內(nèi)容★9第九頁，共93頁。1.基本概念2.極限承載力計(jì)算方法3.地基承載力影響因素2.8地基承載力主要內(nèi)容★★10第十頁，共93頁。1.巖石的基本物理性質(zhì)2.巖石的強(qiáng)度和破壞機(jī)理3.巖體的工程分類4.圍巖與巖坡的穩(wěn)定性分析2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容★★11第十一頁，共93頁。1.土的組成與結(jié)構(gòu)2.土的三相比例指標(biāo)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)4.土的擊實(shí)特性5.土的工程分類2.1土的組成和物理性質(zhì)指標(biāo)★★★12第十二頁，共93頁。

土有三個組成部分：固相、液相和氣相固相——固體顆粒★2.液相——土中水3.氣相——土中氣體粒徑級配★顆粒形狀礦物成分結(jié)合水(強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水)自由水(重力水、毛細(xì)水)

自由氣體封閉氣體

試驗(yàn)：篩分、水分曲線：形狀，意義指標(biāo)：定義，應(yīng)用評價、判斷原生(成巖)礦物：次生(粘土)礦物(高嶺石、伊利石、蒙托石）2.1土的組成和物理性質(zhì)土的三相組成13第十三頁，共93頁。粒徑級配確定方法

篩分法：適用于粗粒土(>0.075mm)

水分法：適用于細(xì)粒土(<0.075mm)——各粒組的相對含量，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示表述方法

粒徑級配累積曲線2.1土的組成和物理性質(zhì)土的三相組成——土的固相14第十四頁，共93頁。土的三相組成——土的固相→土的顆粒級配曲線橫、縱坐標(biāo)分別代表什么？→土的顆粒級配曲線上面的一點(diǎn)表示什么意思？一段呢？→不均勻系數(shù)Cu定義和意義？→什么是級配良好的土？滿足一個條件是否可以稱為級配良好？→曲率系數(shù)Cc定義和意義？2.1土的組成和物理性質(zhì)15第十五頁，共93頁。結(jié)構(gòu):土粒相互排列和聯(lián)結(jié)方式——成土過程自然形成顆粒大小,形狀礦物成分沉積條件﹛影響因素:類型:具體的土是復(fù)雜組合，以某種類型為主.單粒結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)2.1土的組成和物理性質(zhì)土的三相組成——土的結(jié)構(gòu)16第十六頁，共93頁。1.土的組成與結(jié)構(gòu)2.土的三相比例指標(biāo)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)4.土的擊實(shí)特性5.土的工程分類2.1土的組成和物理性質(zhì)指標(biāo)★★★17第十七頁，共93頁。2.土的三相比例指標(biāo)★基本物理性質(zhì)指標(biāo)換算物理性質(zhì)指標(biāo)（間接）天然密度或天然重度

含水量w土粒比重Gs試驗(yàn)確定孔隙比e孔隙率n飽和度Sr干密度d

或干重度d飽和密度sat或飽和重度sat?。ㄓ行В┲囟取?.1土的組成和物理性質(zhì)18第十八頁，共93頁。3）在土體三相指標(biāo)中，按質(zhì)量比有()。

A.飽和度 B.含水率C.孔隙比 D.重度BA2.土的三相比例指標(biāo)（單）2）單位體積土體中，土粒體積的表達(dá)式為（）.

A.B.C.D.

WaterAirSolidVa=0VwVs=1Vv=eV=1+ema=0mw=VwMs=Gsm質(zhì)量體積2.1土的組成和物理性質(zhì)19第十九頁，共93頁。1.土的組成與結(jié)構(gòu)2.土的三相比例指標(biāo)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)4.土的擊實(shí)特性5.土的工程分類2.1土的組成和物理性質(zhì)指標(biāo)★★★20第二十頁，共93頁。3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)砂土的物理狀態(tài)指標(biāo)

松密程度粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)

軟硬程度標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N63.5

孔隙比e相對密實(shí)度Dr塑限wP試驗(yàn)確定液（流）限wL塑性指數(shù)IP液性指數(shù)IL定義、意義2.1土的組成和物理性質(zhì)21第二十一頁，共93頁。砂土的物理狀態(tài)指標(biāo)相對密度

判別標(biāo)準(zhǔn)：

Dr=1

,最密狀態(tài)

Dr=0

,最松狀態(tài)

Dr≤0.33,疏松狀態(tài)0.33<

Dr≤0.67,中密狀態(tài)

Dr>0.67,密實(shí)狀態(tài)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)2.1土的組成和物理性質(zhì)最大孔隙比試驗(yàn)方法:漏斗法和量筒法振動錘擊法最小孔隙比試驗(yàn)方法：

22第二十二頁，共93頁。粘性土的物理狀態(tài)指標(biāo)液性指數(shù)塑性指數(shù)IL<0IL=0–1IL>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流塑0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑軟塑問題：僅適用于重塑土.去掉百分?jǐn)?shù)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)——吸附弱結(jié)合水的能力；大致反映粘土顆粒含量、粘性大小——反映土體的軟硬程度2.1土的組成和物理性質(zhì)23第二十三頁，共93頁。1.土的組成與結(jié)構(gòu)2.土的三相比例指標(biāo)3.土的物理狀態(tài)指標(biāo)4.土的擊實(shí)特性5.土的工程分類2.1土的組成和物理性質(zhì)指標(biāo)★★★24第二十四頁，共93頁。1.有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理2.孔隙水壓力3.自重應(yīng)力4.地基附加應(yīng)力基底壓力，基底附加壓力2.2土中應(yīng)力★★★25第二十五頁，共93頁。2.2土中應(yīng)力1.

有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理飽和土的有效應(yīng)力原理土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力有效應(yīng)力總應(yīng)力已知或易知孔隙水壓測定或算定通常,26第二十六頁，共93頁。③孔隙水壓力的作用對土顆粒間摩擦、土粒的破碎沒有貢獻(xiàn)，并且水不能承受剪應(yīng)力，因而孔隙水壓力對土的強(qiáng)度沒有直接的影響；它在各個方向相等，只能使土顆粒本身受到等向壓力。因而孔隙水壓力對變形也沒有直接的影響，土體不會因?yàn)槭艿剿畨毫Φ淖饔枚兊妹軐?shí)。①變形的原因顆粒間克服摩擦相對滑移、滾動—與σ’有關(guān)；接觸點(diǎn)處應(yīng)力過大而破碎—與σ’有關(guān)。試想：海底與土粒間的接觸壓力哪一種情況下大？1mσz=u=0.01MPa104mσz=u=100MPa②強(qiáng)度的成因

凝聚力和摩擦—與σ’有關(guān)飽和土的有效應(yīng)力原理（2）（1）土的變形與強(qiáng)度都只取決于有效應(yīng)力一樣大2.2土中應(yīng)力1.

有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理27第二十七頁，共93頁。1.有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理2.孔隙水壓力3.自重應(yīng)力4.地基附加應(yīng)力基底壓力，基底附加壓力2.2土中應(yīng)力★★★28第二十八頁，共93頁。1.有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理2.孔隙水壓力3.自重應(yīng)力4.地基附加應(yīng)力基底壓力，基底附加壓力2.2土中應(yīng)力★★★29第二十九頁，共93頁。自重應(yīng)力的計(jì)算水平地基中的自重應(yīng)力假定：水平地基半無限空間體半無限彈性體側(cè)限應(yīng)變條件一維問題定義：在修建建筑物以前，地基中由土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力。目的：確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算：地下水位以上用天然重度，地下水位以下用浮重度。2.2土中應(yīng)力3.自重應(yīng)力30第三十頁，共93頁。成層地基1）計(jì)算公式均質(zhì)地基豎直向：水平向：豎直向：水平向：重度：地下水位以上用天然重度γ地下水位以下用浮重度γ’靜止側(cè)壓力系數(shù)一般自重應(yīng)力產(chǎn)生的變形已穩(wěn)定2.2土中應(yīng)力3.自重應(yīng)力31第三十一頁，共93頁。1.有效應(yīng)力和有效應(yīng)力原理2.孔隙水壓力3.自重應(yīng)力4.地基附加應(yīng)力基底壓力，基底附加壓力2.2土中應(yīng)力★★★32第三十二頁，共93頁。1.土的壓縮性——試驗(yàn)與指標(biāo)2.基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算3.地基變形與時間的關(guān)系2.3地基變形★★★33第三十三頁，共93頁。先期固結(jié)壓力歷史上所經(jīng)受到的最大豎向有效壓力pccz=z：自重壓力pc=cz：正常固結(jié)土pc

>cz：超固結(jié)土pc

<cz：欠固結(jié)土OCR=1：正常固結(jié)OCR>1：超固結(jié)OCR<1：欠固結(jié)相同σcz時，一般OCR越大，土越密實(shí)，壓縮性越小超固結(jié)比：1.土的壓縮性——固結(jié)狀態(tài)2.3地基變形cpOCR=scz34第三十四頁，共93頁。1.土的壓縮性——試驗(yàn)與指標(biāo)2.基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算3.地基變形與時間的關(guān)系2.3地基變形★★★35第三十五頁，共93頁。1.土的壓縮性——試驗(yàn)與指標(biāo)2.基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算3.地基變形與時間的關(guān)系2.3地基變形★★★36第三十六頁，共93頁。Cv反映了土的固結(jié)性質(zhì)：孔壓消散的快慢－固結(jié)速度；Cv與滲透系數(shù)k成正比，與壓縮系數(shù)a成反比；（cm2/s；m2/year，粘性土一般在10-4cm2/s量級）固結(jié)系數(shù)★：實(shí)驗(yàn)確定一維滲流固結(jié)微分方程2.3地基變形3.地基變形與時間的關(guān)系37第三十七頁，共93頁。時間因數(shù)★m＝1，3，5，7······微分方程的解——孔壓：H：土層最大排水距離★2.3地基變形3.地基變形與時間的關(guān)系38第三十八頁，共93頁。固結(jié)度的概念一點(diǎn)M：地層：土層的平均固結(jié)度Uz,t=0～1：表征總應(yīng)力中有效應(yīng)力所占比例2.3地基變形3.地基變形與時間的關(guān)系39第三十九頁，共93頁。t時刻：確定St的關(guān)鍵是確定Ut確定Ut的核心問題是確定uz.t在時間t的沉降與最終沉降量之比固結(jié)度的計(jì)算2.3地基變形3.地基變形與時間的關(guān)系40第四十頁，共93頁。求某一時刻t的固結(jié)度與沉降量SttTv=Cvt/H2St=UtS時間因數(shù)固結(jié)度2.3地基變形3.地基變形與時間的關(guān)系41第四十一頁，共93頁。求達(dá)到某一沉降量(固結(jié)度)所需要的時間tUt=St/S從Ut查圖（計(jì)算）確定Tv2.3地基變形3.地基變形與時間的關(guān)系42第四十二頁，共93頁。1.

試驗(yàn)測定土的抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)，三軸試驗(yàn)2.土的極限平衡條件2.4土的抗剪強(qiáng)度★★43第四十三頁，共93頁。cu=qu/2cuqu=f

3

=0的三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)3=0u=0qu=1f2.4土的抗剪強(qiáng)度1.試驗(yàn)測定土的抗剪強(qiáng)度無側(cè)限壓縮試驗(yàn)44第四十四頁，共93頁。1.試驗(yàn)測定土的抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)，三軸試驗(yàn)2.

土的極限平衡條件2.4土的抗剪強(qiáng)度★★45第四十五頁，共93頁。1.軟土2.黃土3.膨脹土4.紅粘土5.鹽漬土6.凍土7.填土8.可液化土2.5特殊性土★★★★46第四十六頁，共93頁。特點(diǎn)：孔隙比大，e≥1.0含水量大，w>wL2.5特殊性土1.軟土在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積，以細(xì)顆粒為主的近代粘性沉積土。常含有機(jī)質(zhì)。類型：淤泥：w>wL，e>1.5淤泥質(zhì)土：

w>wL，1.5>e≥1.047第四十七頁，共93頁。1）抗剪強(qiáng)度低2.5特殊性土1.軟土工程特性：4）高靈敏度2）壓縮性高3）透水性低5）流變性48第四十八頁，共93頁。2.5特殊性土2.黃土一種在第四紀(jì)時期形成的黃色粉狀土，在干旱或半干旱氣候條件下形成。有的遇水產(chǎn)生顯著的濕陷變形，稱濕陷性黃土。類型：非濕陷性濕陷性：自重濕陷性非自重濕陷性：自重應(yīng)力受水不濕陷，自重和附加應(yīng)力共同作用下受水濕陷。49第四十九頁，共93頁。2.5特殊性土2.黃土濕陷性判定：濕陷系數(shù)：式中：hp——原狀試樣在p作用下壓縮穩(wěn)定后量得高度；——原狀試樣在p作用下壓縮穩(wěn)定后加水浸濕，下沉穩(wěn)定后的高度；h0——原狀試樣的原始高度。非濕陷性黃土濕陷性黃土

50第五十頁，共93頁。2.5特殊性土2.黃土濕陷性黃土特征：1）呈黃色，褐黃色、灰黃色；2）以粉粒為主（0.005-0.075mm）3）孔隙比在1.0左右或更大；4）含較多可溶鹽類；5）豎直節(jié)理發(fā)育，能保持直立的天然邊坡；6）具有大孔隙（大孔土）。51第五十一頁，共93頁。2.5特殊性土3.膨脹土土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有從顯著的吸水膨脹軟化和失水收縮開裂兩種變形特征的粘性土.——處于堅(jiān)硬或硬塑狀，強(qiáng)度高、壓縮性地，極易誤認(rèn)為良好地基.——裂隙發(fā)育是膨脹土的一個重要特征；在旱季長出現(xiàn)地裂，長達(dá)數(shù)十米至百米，深數(shù)米，雨季閉合.危害：往復(fù)變形非常顯著，膨脹土地基上的建筑物隨季節(jié)變化不斷出現(xiàn)不均勻的抬升和下沉，使建筑物破壞。52第五十二頁，共93頁。2.5特殊性土4.紅粘土石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽類巖石，在亞熱帶紅土化作用形成的高塑性粘土，其液限大于等于50%，具有表面收縮、上硬下軟、裂隙發(fā)育的特征.

——天然含水率、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)、塑性指數(shù)都很高.

——各種指標(biāo)變化幅度很大，具有高分散性.問題：上硬下軟，盡量淺埋；注意不均勻沉降。53第五十三頁，共93頁。2.5特殊性土5.鹽漬土地表深度1m范圍內(nèi)已溶鹽含量大于0.5%的土——鹽漬土.類型：氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽。——呈現(xiàn)不同特點(diǎn).

特點(diǎn)：液限和塑限隨含鹽量的增大而降低；含水率等于液限時，抗剪強(qiáng)度幾乎為零.注意：高含鹽量的鹽漬土，含水率增大極易喪失其強(qiáng)度。54第五十四頁，共93頁。2.5特殊性土6.凍土地層溫度降低至零度以下，土中部分孔隙水凍結(jié)而形成凍土.

類型：季節(jié)性凍土、多年凍土.

原因：水凍結(jié)體積膨脹9%；結(jié)合水在凍結(jié)過程中的遷移和積聚是主要原因.

危害：凍脹和融沉都是非均勻的，建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，引起傾斜、開裂。55第五十五頁，共93頁。2.5特殊性土7.填土人工填土是人類活動而形成的堆積物，成份雜、均勻性差，按成份分類：素填土：碎石、砂、粘土、粉土組成，成分單一，加密處理后良好地基.雜填土：建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾雜物組成，無規(guī)律，一般需經(jīng)人工處理.沖填土：水力沖填泥沙形成，工程性質(zhì)與顆粒組成密切相關(guān)。56第五十六頁，共93頁。2.5特殊性土8.可液化土天然形成的砂土可能處于飽和、松散或稍密狀態(tài)，在振動荷載作用下，可能發(fā)生液化，這類土稱為液化土.原因：松砂受振后趨于密實(shí)，但瞬時振動土體來不及排水，導(dǎo)致土中孔隙水壓力驟然上升，若等于外荷，有效應(yīng)力為零，抗剪強(qiáng)度為零，土顆粒懸浮在水中，呈現(xiàn)液體特征。57第五十七頁，共93頁。2.5特殊性土8.可液化土現(xiàn)象：地表噴砂冒水，建筑物沉陷或上浮.危害：地基承載力喪失，建筑物整體下沉，失穩(wěn)破壞，輕型建筑物上浮.措施：改良土質(zhì)，增加密實(shí)度，地基處理。影響因素：土類，密實(shí)狀態(tài)，荷載條件，排水條件.58第五十八頁，共93頁。1.土壓力產(chǎn)生的條件和類型2.朗肯土壓力理論3.庫侖土壓力理論2.6土壓力★★59第五十九頁，共93頁。p0=sh=K0gz(kN/m2，kPa）靜止土壓力直線分布合力：E0=1/2K0gH2(kN/m)作用點(diǎn)：底部以上1/3H處HH/3HK0p0=K0vv2.6土壓力靜止土壓力計(jì)算60第六十頁，共93頁。1.土壓力產(chǎn)生的條件和類型2.朗肯土壓力理論3.庫侖土壓力理論2.6土壓力★★61第六十一頁，共93頁。1.土壓力產(chǎn)生的條件和類型2.朗肯土壓力理論3.庫侖土壓力理論2.6土壓力★★62第六十二頁，共93頁。1.土坡失穩(wěn)破壞形式2.均質(zhì)土坡穩(wěn)定計(jì)算3.圓弧滑動面條分法2.7土坡穩(wěn)定★63第六十三頁，共93頁。1.土坡失穩(wěn)破壞形式2.均質(zhì)土坡穩(wěn)定計(jì)算3.圓弧滑動面條分法2.7土坡穩(wěn)定★64第六十四頁，共93頁。1.土坡失穩(wěn)破壞形式2.均質(zhì)土坡穩(wěn)定計(jì)算3.圓弧滑動面條分法2.7土坡穩(wěn)定★65第六十五頁，共93頁。簡化畢肖普方法

假設(shè)滑裂面為圓弧忽略條間切向力在每條的滑裂面上滿足極限平衡條件每條上作用力在y方向（豎直）上靜力平衡總體對圓心O力矩平衡

2.7土坡穩(wěn)定3.圓弧滑動面條分法一般情況下，F(xiàn)s偏?。?-7）%左右工程應(yīng)用中偏于安全，比簡單條分法更準(zhǔn)確。66第六十六頁，共93頁。1.基本概念2.極限承載力計(jì)算方法3.地基承載力影響因素2.8地基承載力★★67第六十七頁，共93頁。地基承載力基本概念確定方法影響因素地基破壞形式地基破壞過程地基承載力概念載荷試驗(yàn)理論公式2.8地基承載力1.基本概念68第六十八頁，共93頁。臨塑荷載臨界荷載極限荷載對應(yīng)塑性區(qū)開展深度Zmax=0—臨塑荷載pcr；對應(yīng)Zmax=B/4，B/3—臨界荷載p1/3，

p1/4；對應(yīng)破壞—極限荷載pupcr，p1/4，p1/3，pu

=1/2

N

B+Nq

d+Ncc（對于三個荷載，三個系數(shù)不同。）容許承載力：強(qiáng)度和變形同時滿足條件承載力設(shè)計(jì)值承載力設(shè)計(jì)值=pu/F地基承載力2.8地基承載力1.基本概念69第六十九頁，共93頁。1.基本概念2.極限承載力計(jì)算方法3.地基承載力影響因素2.8地基承載力★★70第七十頁，共93頁。太沙基極限承載力計(jì)算整體剪切破壞：條形基礎(chǔ)：pu=

1/2

N

B+Nq

d+Ncc方形基礎(chǔ)：

pu=

0.4

N

B+Nq

d+1.2Ncc圓形基礎(chǔ)：

pu=

0.6

N

B+Nq

d+1.2Ncc局部剪切破壞：c1=

2/3c

tan1=2/3tan2.8地基承載力2.極限承載力的計(jì)算方法71第七十一頁，共93頁。1.基本概念2.極限承載力計(jì)算方法3.地基承載力影響因素2.8地基承載力★★72第七十二頁，共93頁。承載力的影響因素地基土性質(zhì)：土的類型、成因、狀態(tài)、土體的重度、地下水位的深度、粘聚力和內(nèi)摩擦角等；基礎(chǔ)形狀和埋深：包括基礎(chǔ)埋置深度、基礎(chǔ)的形狀、基礎(chǔ)的寬度和長度等

；荷載條件：荷載的作用方向（傾斜或豎直）和類型、是否偏心等。

2.8地基承載力3.地基承載力的影響因素73第七十三頁，共93頁。1.巖石的基本物理性質(zhì)2.巖石的強(qiáng)度和破壞機(jī)理3.巖石的工程分類4.圍巖與巖坡的穩(wěn)定性分析2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)★★74第七十四頁，共93頁。質(zhì)量密度重力密度干重度浮重度飽和重度單位:g/cm3單位:kN/m3

1.巖石的基本物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)定義2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)未說明含水狀態(tài)時是指天然重度根據(jù)巖石試樣的含水情況不同巖石重度的大小，一定程度上反映出巖石力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣，通常越大，力學(xué)性質(zhì)越好。75第七十五頁，共93頁。相對密度單位:無量綱表達(dá)式:孔隙比表達(dá)式:1.巖石的基本物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)定義2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)測定方法:

比重瓶法孔隙率表達(dá)式:即巖石比重孔隙率是反映巖石致密程度和巖石力學(xué)性能的重要參數(shù)76第七十六頁，共93頁。吸水率表達(dá)式:1.巖石的基本物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)定義2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)天然含水率表達(dá)式:巖石吸水率的大小取決于巖石中孔隙數(shù)量的多少和細(xì)微裂隙的連通情況，因此，吸水率越大，力學(xué)性能越差。m0——烘干巖樣浸水48小時后的質(zhì)量；ms——巖石烘干質(zhì)量；77第七十七頁，共93頁。表達(dá)式:1.巖石的基本物理性質(zhì)物理性質(zhì)指標(biāo)定義2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)飽和吸水率——飽水率巖石飽水率反映巖石中張開性裂隙和孔隙的發(fā)育情況，對巖石的抗凍性有較大影響。mP——巖樣飽和后的質(zhì)量；——巖樣在強(qiáng)制狀態(tài)（真空、煮沸、高壓）下巖樣的最大吸水量飽水系數(shù)表達(dá)式:一般在50-80%，kw<91%可免遭凍脹破壞。78第七十八頁，共93頁。巖石的滲透性在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力，滲透系數(shù)k.巖石的崩解性1.巖石的基本物理性質(zhì)2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)巖石的膨脹性巖石浸水后體積增大的性質(zhì)，用膨脹力和膨脹率表示，實(shí)驗(yàn)測定.巖石與水相互作用時失去粘結(jié)性并變成完全喪失強(qiáng)度的松散物質(zhì)的性能。用巖石的耐崩解性系數(shù)表示。實(shí)驗(yàn)測定——干濕循環(huán)試驗(yàn)。79第七十九頁，共93頁。巖石的軟化性巖石與水相互作用時強(qiáng)度降低的特性.軟化系數(shù)1.巖石的基本物理性質(zhì)2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)理由于水分子進(jìn)入顆粒間的間隙而削弱了顆粒間的聯(lián)結(jié)。大部分為經(jīng)風(fēng)化的結(jié)晶巖不易軟化；許多沉積巖如粘土巖、泥質(zhì)砂巖、泥灰?guī)r等極易軟化.表達(dá)式:Rcw——巖樣在飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度；Rc——干燥巖樣的抗壓強(qiáng)度.巖石的軟化系數(shù)總是<1。80第八十頁，共93頁。巖石的抗凍性巖石地抗凍融破壞的性能.抗凍系數(shù)1.巖石的基本物理性質(zhì)2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)表達(dá)式:Rc——巖樣凍融前的抗壓強(qiáng)度，kPa；Rcf——巖樣凍融后的抗壓強(qiáng)度，kPa.巖石在反復(fù)凍融后出現(xiàn)強(qiáng)度降低原因：1）膨脹系數(shù)不同，溫度變化礦物的脹縮不均導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)破壞；2）溫度降低巖石中水膨脹產(chǎn)生膨脹力，使巖石結(jié)構(gòu)改變，直至破壞。81第八十一頁，共93頁。1.巖石的基本物理性質(zhì)2.巖石的強(qiáng)度和破壞機(jī)理3.巖體的工程分類4.圍巖與巖坡的穩(wěn)定性分析2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)★★82第八十二頁，共93頁。巖石的強(qiáng)度：單軸抗壓強(qiáng)度，單軸抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度：c，，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)確定.破壞機(jī)理：脆性破壞——巖石達(dá)到破壞時不產(chǎn)生明顯的變形;塑性破壞——破壞時產(chǎn)生明顯的塑性變形而不呈現(xiàn)明顯的破壞面。2.巖石的強(qiáng)度與破壞機(jī)理2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)83第八十三頁，共93頁。1.巖石的基本物理性質(zhì)2.巖石的強(qiáng)度和破壞機(jī)理3.巖體的工程分類4.圍巖與巖坡的穩(wěn)定性分析2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)★★84第八十四頁，共93頁。工程巖體：各類巖石工程周圍的巖體分類目的：通過分類概括反映各類巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測巖體力學(xué)問題，為設(shè)計(jì)與施工提供參考和依據(jù)。分類方法：巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類巖體地質(zhì)力學(xué)分類（CSIR分類）巴頓巖體質(zhì)量分類（Q分類）巖體BQ分類3.巖體的工程分類2.9巖石力學(xué)基礎(chǔ)85第八十五頁，共93頁。巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）分類（RockQualityDesigna