第二章巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)

第二章巖石的物理、水理與熱學(xué)性質(zhì)

§2.2

巖石的物理性質(zhì) 一、巖石的密度 二、巖石的空隙性§2.3

巖石的水理性質(zhì) 一、巖石的吸水性 二、巖石的軟化性 三、巖石的抗凍性 四、巖石的透水性五、巖石的膨脹性六、巖石的崩解性§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。定義：物理性質(zhì)是指巖石由于三相組成的相對(duì)比例關(guān)系不同所表現(xiàn)的物理狀態(tài)。1、巖石的密度2、巖石的空隙性第三章巖石的物理、水理性質(zhì)一、巖石的密度

1、顆粒密度(ρs)

ρs=ms/Vs2、塊體密度(ρ)

ρ=m/V

注意：（1）ρs與ρ的區(qū)別(ρs>ρ)

（2）ρs與ρ的單位（g/cm3kN/m3）（3）測(cè)試方法（ρs---比重瓶法；ρ--量積法）第三章巖石的物理、水理性質(zhì)常見(jiàn)巖石的物理性質(zhì)指標(biāo)值第三章巖石的物理、水理性質(zhì)二、巖石的空隙性總空隙率(n)總開(kāi)空隙率(no)大開(kāi)空隙率(nb)小開(kāi)空隙率(na)閉空隙率(nc)第三章巖石的物理、水理性質(zhì)巖石的空隙(裂隙、孔隙)

閉空隙開(kāi)空隙大開(kāi)空隙小開(kāi)空隙空隙比巖石空隙率§3.2巖石的水理性質(zhì)第三章巖石的物理、水理性質(zhì)定義：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：

1.吸水性2.軟化性3.抗凍性4.透水性一、巖石的吸水性定義：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。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?jǐn)?shù)表示第三章巖石的物理、水理性質(zhì)2.飽和吸水率巖石的飽和吸水率(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?jǐn)?shù)表示，即第三章巖石的物理、水理性質(zhì)3.飽水系數(shù)巖石的吸水率(Wa)與飽和吸水率(Wp)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。幾種巖石的吸水性指標(biāo)值第三章巖石的物理、水理性質(zhì)二、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，軟化系數(shù)(KR)為巖石試件的飽和抗壓強(qiáng)度(σcw)與干抗壓強(qiáng)度(σc)的比值第三章巖石的物理、水理性質(zhì)巖石中含有較多的親水性和可溶性礦物，大開(kāi)空隙較多，巖石的軟化性較強(qiáng)，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(qiáng)，工程地質(zhì)性質(zhì)較差常見(jiàn)巖石的物理性質(zhì)指標(biāo)值第三章巖石的物理、水理性質(zhì)三、巖石的抗凍性巖石抵抗凍融破壞的能力，稱(chēng)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(qiáng)度(σc2)與凍融前干抗壓強(qiáng)度(σc1)之比，用百分?jǐn)?shù)表示第三章巖石的物理、水理性質(zhì)質(zhì)量損失率(Km)：凍融試驗(yàn)前后干質(zhì)量之差(ms1－ms2)與試驗(yàn)前干質(zhì)量(ms1)之比，以百分?jǐn)?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。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(guò)的性質(zhì)，稱(chēng)為透水性。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——達(dá)西定律，即第三章巖石的物理、水理性質(zhì)幾種巖石的滲透系數(shù)值第三章巖石的物理、水理性質(zhì)§3.3巖石的熱學(xué)性質(zhì)由于熱交換的發(fā)生，導(dǎo)致巖石力學(xué)性質(zhì)的變化，產(chǎn)生獨(dú)特的巖石力學(xué)問(wèn)題。1、比熱容2、導(dǎo)熱系數(shù)3、熱膨脹系數(shù)4、溫度對(duì)巖石特性的影響第三章巖石的物理、水理性質(zhì)一、巖石的比熱容在巖石內(nèi)部及其與外界進(jìn)行熱交換時(shí)，巖石吸收熱能的能力，稱(chēng)為巖石的熱容性。C為巖石的比熱容(J／(kg·K))，其含義為使單位質(zhì)量巖石的溫度升高IK(開(kāi)爾文)時(shí)所需要的熱量。設(shè)干重為x1g的巖石中含有x2g的水，則比熱容為：Cd，Cw為干燥巖石與水的比熱容。差示掃描量熱法(DSC法)第三章巖石的物理、水理性質(zhì)二、巖石的導(dǎo)熱系數(shù)巖石傳導(dǎo)熱量的能力，稱(chēng)為熱傳導(dǎo)性，常用導(dǎo)熱系數(shù)表示。k為導(dǎo)熱系數(shù)(W／(m·K))，含義為當(dāng)?shù)扔?時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積巖石的熱量。巖石的比熱容(C)與導(dǎo)熱系數(shù)(k)間存在如下關(guān)系：ρ為巖石的密度，λ為巖石的熱擴(kuò)散率(cm2/s)第三章巖石的物理、水理性質(zhì)第三章巖石的物理、水理性質(zhì)三、巖石的熱膨脹系數(shù)巖石在溫度升高時(shí)體積膨脹，溫度降低時(shí)體積收縮的性質(zhì)，稱(chēng)為巖石的熱膨脹性，用線膨脹(收縮)系數(shù)或體膨脹(收縮)系數(shù)表示。當(dāng)巖石試件的溫度從T1升高至了T2時(shí)，由于膨脹使試件伸長(zhǎng)△l，伸長(zhǎng)量△l用下式表示：α為線膨脹系數(shù)(l/K)；l為巖石試件的初始長(zhǎng)度。第三章巖石的物理、水理性質(zhì)四、溫度對(duì)