工程地质学第五章+岩石的工程地质性质资料
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工程地质学--第五章-岩石的工程地质性质ppt(1)
堆积土滑坡、堆填土滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡、破 碎岩石滑坡和岩石滑坡等
4、其它分类 按滑体厚度分为：浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡。
按滑坡体的体积大小分为：小型滑坡、中型滑坡、大 型滑坡和特大型滑坡四类。
按滑坡时代分为：始滑坡、古滑坡、老滑坡和新滑 坡．
三、滑坡的发育过程
滑坡发育的三个过程：
蠕动变形阶段：边坡内部剪应力增加，岩 土强度降低，张拉、剪切、鼓张裂隙出现 并发育
四、岩石风化分布规律
风化带 岩石由表及里、由地表向下风化作用的影响逐渐
减弱以至消失。----地壳岩石发生变化的地带。 在风化剖面上，由上而下分四个带：
全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带
风化壳
五、影响风化的因素 (1)岩石性质：矿物成分、结构、构造
1)稳定性:氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫化物 2)非晶质、等粒、细粒结构比成分相同的结晶质、
1）物理风化
剥离作用、冰劈作用、
结晶胀裂作用、释荷作 用、根劈作用
2）化学风化
溶解作用、水解作用、
水化作用、碳酸化作用、 氧化作用等
3）生物风化——生物的物理风化、生 物的化学风化
花
岗
岩球 状 风 化
风化速度不同
桂林灰岩石林
张家界砂岩石林
三、岩石风化程度及分类
工程上，按风化程度将岩体分为： 全风化、强风化、弱(中）风化、微风化 和 未风化五种。
堆积阶地分为：上阶地； （c）上迭阶地；（d）内迭阶地；（e）嵌入阶地
三、河岸掏蚀破坏的预测和防治
位置：凹岸河段为掏蚀和冲刷地段。 防治措施：
1）护岸：抛石、挡墙、绿化等 2）改变水流方向、流速、流量：
导流建筑—丁坝、横墙；松散物质堆积带；增 长凹岸岸边浅滩。
4、其它分类 按滑体厚度分为：浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡。
按滑坡体的体积大小分为：小型滑坡、中型滑坡、大 型滑坡和特大型滑坡四类。
按滑坡时代分为：始滑坡、古滑坡、老滑坡和新滑 坡．
三、滑坡的发育过程
滑坡发育的三个过程：
蠕动变形阶段：边坡内部剪应力增加，岩 土强度降低，张拉、剪切、鼓张裂隙出现 并发育
四、岩石风化分布规律
风化带 岩石由表及里、由地表向下风化作用的影响逐渐
减弱以至消失。----地壳岩石发生变化的地带。 在风化剖面上，由上而下分四个带：
全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带
风化壳
五、影响风化的因素 (1)岩石性质：矿物成分、结构、构造
1)稳定性:氧化物＞硅酸盐＞碳酸盐和硫化物 2)非晶质、等粒、细粒结构比成分相同的结晶质、
1）物理风化
剥离作用、冰劈作用、
结晶胀裂作用、释荷作 用、根劈作用
2）化学风化
溶解作用、水解作用、
水化作用、碳酸化作用、 氧化作用等
3）生物风化——生物的物理风化、生 物的化学风化
花
岗
岩球 状 风 化
风化速度不同
桂林灰岩石林
张家界砂岩石林
三、岩石风化程度及分类
工程上，按风化程度将岩体分为： 全风化、强风化、弱(中）风化、微风化 和 未风化五种。
堆积阶地分为：上阶地； （c）上迭阶地；（d）内迭阶地；（e）嵌入阶地
三、河岸掏蚀破坏的预测和防治
位置：凹岸河段为掏蚀和冲刷地段。 防治措施：
1）护岸：抛石、挡墙、绿化等 2）改变水流方向、流速、流量：
导流建筑—丁坝、横墙；松散物质堆积带；增 长凹岸岸边浅滩。
岩体的工程地质性质
1.整体块状结构岩体的工程地质性质 2.层状结构岩体的工程地质性质 3.碎裂结构岩体的工程地质性质 4.散体结构岩体的工程地质性质
岩体是在漫长的地质历史中形成与演变过来 的地质体，它被许许多多不同方向、不同规模的 断层面、节理面、裂隙面、层面、不整合面、接 触面等各种地质界面切割为形状不一、大小不等 的各种各样的块体。所以，岩体是指一定工程范 围内，一种或多种岩石中的各种结构面、结构体 的总体。因此，岩体不能以单块岩石为代表，单 块岩石强度较高，但被结构面切割破碎时，其构 成的岩体的强度却较小。所以岩体中结构面的发 育程度，性质及连通程度等，对岩体的工程地质 性质都有很大的影响。
岩体内结构面连通性
结构面的张开度和填充情况
结构面的张开度是指结构面的两壁隔开的距离。 以张开度的大小区分，主要分为：闭合的，微张开 的，张开的，宽张的。 闭合的结构面的力学性质取决于结构面两壁的 岩石性质和结构面粗糙程度。微张的结构面的剪切 强度比张开的结构面大。张开的和宽张的结构面， 其抗剪强度取决于填充物的成分和厚度。填充物为 黏土时比为砂质时强度低；为砂质时比砾质低。
块状结构岩体
层状结构岩体
碎裂结构岩体
散体结构岩体
谢~谢！
结构面的密度
它反映了节理的发育程度和岩体的完整性， 通常以线密度（条/m）或结构面的间距来表示. 节理发育程度分级
分级 节理间距（m） 节理发育程度 岩体完整性 Ⅰ ＞2 不发育 Ⅱ 0.5～2 较发育 Ⅲ 0.1～0.5 发育 Ⅳ ＜0.1 极发育
完整
块状
碎裂
破碎
结构面的连通性（贯通性、延展性） 在一定空间范围内的岩体中，结构面的走向、 倾向方向的连通程度。如图所示：
2.结构体类型 结构体是指岩体中被各类各级结构面切 割并包围的岩石块体及岩石集合体。根据其 外形特征结构体分为柱状、块状、板状、楔 形、菱形和锥形等六种基本形态。
岩体是在漫长的地质历史中形成与演变过来 的地质体，它被许许多多不同方向、不同规模的 断层面、节理面、裂隙面、层面、不整合面、接 触面等各种地质界面切割为形状不一、大小不等 的各种各样的块体。所以，岩体是指一定工程范 围内，一种或多种岩石中的各种结构面、结构体 的总体。因此，岩体不能以单块岩石为代表，单 块岩石强度较高，但被结构面切割破碎时，其构 成的岩体的强度却较小。所以岩体中结构面的发 育程度，性质及连通程度等，对岩体的工程地质 性质都有很大的影响。
岩体内结构面连通性
结构面的张开度和填充情况
结构面的张开度是指结构面的两壁隔开的距离。 以张开度的大小区分，主要分为：闭合的，微张开 的，张开的，宽张的。 闭合的结构面的力学性质取决于结构面两壁的 岩石性质和结构面粗糙程度。微张的结构面的剪切 强度比张开的结构面大。张开的和宽张的结构面， 其抗剪强度取决于填充物的成分和厚度。填充物为 黏土时比为砂质时强度低；为砂质时比砾质低。
块状结构岩体
层状结构岩体
碎裂结构岩体
散体结构岩体
谢~谢！
结构面的密度
它反映了节理的发育程度和岩体的完整性， 通常以线密度（条/m）或结构面的间距来表示. 节理发育程度分级
分级 节理间距（m） 节理发育程度 岩体完整性 Ⅰ ＞2 不发育 Ⅱ 0.5～2 较发育 Ⅲ 0.1～0.5 发育 Ⅳ ＜0.1 极发育
完整
块状
碎裂
破碎
结构面的连通性（贯通性、延展性） 在一定空间范围内的岩体中，结构面的走向、 倾向方向的连通程度。如图所示：
2.结构体类型 结构体是指岩体中被各类各级结构面切 割并包围的岩石块体及岩石集合体。根据其 外形特征结构体分为柱状、块状、板状、楔 形、菱形和锥形等六种基本形态。
岩石的工程地质性质
1、岩石矿物成分 2、岩石结构、构造（矿物颗粒间的连结、颗粒大 小与形状、空隙性等） 3、岩石含水状态 4、实验条件：如试件形状、大小、高径比、加荷 速率
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t
2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
1/10
P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t
2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
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P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹
岩石及其工程地质性质
岩石及其工程地质性质主要内容：地球的内部构造、矿物的主要物理性质。
三大类岩石的成因、矿物组成、结构、构造等特征及分类。
岩石的主要物理、力学性质指标、风化岩石的特征。
要求：了解地球的内部构造，了解鉴别矿物的主要依据即矿物的主要物理性质及简单的化学性质等。
了解三大类岩石的成因、成分、结构、构造特征并理解它们的含意以及它们与岩石的工程性质的关系。
了解三大类岩石的亚类分类及常见岩石的主要特征。
了解工程中常用的岩石的物理力学性质指标及含义。
理解岩石风化分带的工程意义。
大地工程自调查、规划设计以至于施工的过程当中均涉及地质学有关的背景知识。
本次讲座系以阐述正确的地质学观念为主，以期给予听讲者于大地工程与地质学上的应用能相辅相成。
主讲人谢敬义先生长期担任台湾电力公司高级专业工程地质师、大学兼任教授及项目地质顾问，各种工程地质与灾变处理实务经验丰硕，相信能为此次讲座带来一趟深入且精彩的地质之旅。
本讲题内容分为三部份。
第一部份先以地质学的发展过程，将希腊、罗马时代开始的古典地质思维历经中世纪、二十世纪以来的传统地质学概念，以迄于目前盛行的板块构造学说之由来等，透过类似历史故事的方式引发工程师的兴趣。
第二部份则以上述地质学发展的架构说明地质学应用时的整体理念，以及与大地工程密切相关的地形学、构造地质学、地层学、矿物与岩石学上等应用的正确观念，并将以台湾的地形与地质特性为主轴，说明其与大地工程上的关系。
最后则以谢先生个人所经历的工程地质案例综合讨论基础工程、坡地工程、大坝工程、隧道工程上实务之工程地质问题及解决对策。
可以给工程师宏观的想法及视野，精采可期。
工程地质摘要：工程地质学科目前正在经历着前所未有的挑战，工程地质专业处境尴尬，工程地质勘察的市场竞争也有真假之别，工程地质分析与研究的深度和广度严重不足，工程地质新技术新方法的应用尚有较大差距，工程地质在工程建设中留下的隐患具有长期性和隐伏性。
工程地质面临的困境，向工程建设敲响了警钟，也向地质师们提出了更大的难题。
5工程地质岩石的工程地质性质解析PPT课件
2020年9月28日
3
《岩土工程勘查规范》GB50021-2001（2009年版），按岩 石的饱和单轴极限抗压强度把岩石划分为坚硬岩、中硬岩、 较软岩、软岩和极软岩。
硬质岩石: 岩浆岩，硅质、钙质、铁质胶结的碎屑岩， 石灰岩，片麻岩，大理岩，石英岩。
软质岩石: 泥质岩（页岩、粘土岩），泥质胶结的碎屑 岩，板岩，千枚岩，片岩，火山凝灰岩。
2020年9月28日
20
五、三大岩类的Leabharlann 程地质性质(1) 岩浆岩的工程地质性质
绝大部分岩浆岩，力学强度高，透水性弱，抗水性强 （不软化，不溶解）。但同沉积岩相比抗风化能力较弱。 不同产状的岩浆岩略有差异： 深成岩浆岩： 矿物颗粒间结晶联结，力学强度高； 孔隙率小，透水性弱、抗水性强；岩体大、整体稳定性 好；良好的建筑地基和天然建筑石材。总体抗化学风化 能力较差。
2020年9月28日
14
石林（石灰岩溶蚀地貌）
图片来自
2020年9月28日
15
2020年9月28日
石灰岩溶蚀地貌 (Malham Cove, UK)
16
图片来自
2020年9月28日
石灰岩溶洞（图片来自）
17
石 灰 岩 溶 蚀 地 貌
象 鼻 山
---
2020年9月28日
18
四、岩石的抗风化能力 抗化学风化的能力，主要取决于其成分。
2020年9月28日
13
(3) 溶解性：决定于岩石的矿物成分 可溶解矿物： 岩盐 NaCl、KCl、石膏CaSO4·2H2O 、方解石。 方解石具微弱的溶解性，但石灰岩是地表分布最广的岩石。 在长时间的地质历史中，形成普遍的溶蚀。
➢石灰岩地区的溶隙溶洞，为地下水流动提供通道； ➢基岩存在Karst溶洞，常导致工程地质和环境地质问题。
工程地质-岩石及岩体的工程地质性质
•
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• • • • • • • • （1）岩石的变形性质 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 1）弹性变形 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原 有的形状及体积的变形称为弹性变形。 2）塑性变形 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤 去后不能完全恢复其原有的形状及体积的变形称为塑性 变形。 3）黏性变形 岩石在外力作用下变形不能在瞬间完成，并且应变速率 d/dt是应力的函数，即，应力随着应变速率d/dt的增 大而增大，当外力撤去后不能恢复其原有形状及体积的 变形称为黏性变形。
• （4）岩石的含水率
• 岩石的含水率（w，%）是试件在105～110℃下烘干至 恒量时所失去的水的质量（m0-ms,g）与试件干质量（ms， 岩石在一定的条件下吸收水分的能力称为岩石的吸水 性。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和 饱水系数。 • 岩石吸水率（wa，%）是试件在大气压力和室温条件下 吸入水的质量（ m0-ms,g ）与试件固体质量（ms，g） 的比值，以百分数表示；--与孔隙度大小、孔隙张开 程度有关；吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸 湿、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水影响显著。 • 岩石饱和吸水率（wsa，%）是试件在强制状态下的最 大吸水量（mpms，g）与试件固体质量（ms，g）的比 值，以百分数表示。 • 岩石饱水系数kw是指岩石吸水率与饱水率的比值，以 百分数表示。 • 一般岩石的饱水系数 kw 介于0.5～0.8之间。饱水 系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。
岩石的力学性质指标
MTS815.03伺服试验系统图
试件及传感器图
拉伸破坏后的试件
单轴压缩试验破坏后的部分岩石试件
工程地质学--第五章 岩石的工程地质性质剖析
• 岩石与土之间的差别，主要表现在：
（1）岩石矿物颗粒间具有牢固的连结。（岩石区别于土并赋予岩石 以优良工程地质性质的主要原因）
岩石——结晶连结、胶结连结
土 ——水胶连结、水 连 结
（2）岩石具有强度高、不易变形以及整体性和抗水性好，其中存在 着结构面（带）。如断层、节理等，使岩体受到不同程度切割。 土体中一般没有这种结构面切割。
2020/10/5
中国地质大学工程学院
5
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
2020/10/5
中国地质大学工程学院
6
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
•岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三 相组成的。
•物理性质：物理性质是指岩石由于三相组成 的相对比例关系不同所表现的物理状态。
•水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的 性质，称为水理性质
2020/10/5
中国地质大学工程学院
9
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
岩 石 空 隙 率
隙比
• 总空隙率(n)
n Vv 100% (1 d ) 100%
V
s
•
总开空隙率(no)
n0
Vv0 V
100%
•
大开空隙率(nb)
nb
Vvb V
100%
•
小开空隙率(na)
na
Vva V
2、岩石块体密度(ρ)：指岩块质量与其体积之比值，即岩块单位体积 的质量。 ρ=m/V
岩石块体密度除与矿物成分有关外，还与岩石的空隙性及含水状态密 切有关。致密而裂隙不发育的岩石，块体密度与颗粒密度接近； 随空隙、裂隙的增加，块体密度相应减少。
注意：（1）ρs与ρ的区别 (ρs>ρ)（2）ρs与ρ的单位 （g/cm3, kN/m3） （3）测试方法（ρs---比重瓶法；ρ--量积法）
《岩石工程地质性质》课件
岩石工程地质性质PPT课 件
欢迎大家来到《岩石工程地质性质》的PPT课件。本课程将带领我们深入了 解地质工程的概念以及岩石工程地质的重要性。
地质工程的概述
什么是岩石工程地质？
岩石工程地质是将地质学原理与工程实际应用相结合的一个领域。
岩石工程地质的重要性
岩石工程地质不仅涉及到工程工地上地质情况的评估，也涉及到基础建设和环境保护方面。
岩石建筑的实例
华山玉泉寺悬空寺院等众多廊桥、铁路、道路、电站、水坝和各种建筑工程都离不开岩石 工程地质。
岩石的形成与性质
1
岩石的分类与特性
火成岩、沉积岩和变质岩
三种。
3
岩石的形成过程
岩石的形成是由于地壳和地球深部过 程的相互作用。从地球的构造与作用 来看，岩石发展可分为火成岩、沉积 岩和变质岩。
总结
通过本课程的学习，我们了解到岩石工程地质在工程建设中的重要性，随着社会的发展，其应用会 越来越广泛。相信这就是我们今后的研究方向和任务所在。
岩石的性质
岩石通常具有比较高强度、稳定性和 较差的透水性，而且在长时间的使用 以及日常的环境长期作用下可能发生 变化。
岩石工程地质勘探
勘探方法与技术
可用钻探法、地震法、电法、重力法、磁法及 高分辨率测振法等勘探技术来获取地下岩石体 力学特性等信息。
勘探数据的分析与应用
研究岩石物理性质，并进行样品分析和回归分 析，对勘探数据进行研究和分析，将数据用于 后期的岩石评价和建筑设计。
分享岩石工程地质在具体工程中的应用及其遇 到的挑战。
• 山体隧道出现塌方的处理方法。 • 海上桥梁钻探勘探过程中的应对方法。
学习与讨论案例中的
通过学习和讨论案例，提高参与者对岩石工程 地质的理解和应用能力。
欢迎大家来到《岩石工程地质性质》的PPT课件。本课程将带领我们深入了 解地质工程的概念以及岩石工程地质的重要性。
地质工程的概述
什么是岩石工程地质？
岩石工程地质是将地质学原理与工程实际应用相结合的一个领域。
岩石工程地质的重要性
岩石工程地质不仅涉及到工程工地上地质情况的评估，也涉及到基础建设和环境保护方面。
岩石建筑的实例
华山玉泉寺悬空寺院等众多廊桥、铁路、道路、电站、水坝和各种建筑工程都离不开岩石 工程地质。
岩石的形成与性质
1
岩石的分类与特性
火成岩、沉积岩和变质岩
三种。
3
岩石的形成过程
岩石的形成是由于地壳和地球深部过 程的相互作用。从地球的构造与作用 来看，岩石发展可分为火成岩、沉积 岩和变质岩。
总结
通过本课程的学习，我们了解到岩石工程地质在工程建设中的重要性，随着社会的发展，其应用会 越来越广泛。相信这就是我们今后的研究方向和任务所在。
岩石的性质
岩石通常具有比较高强度、稳定性和 较差的透水性，而且在长时间的使用 以及日常的环境长期作用下可能发生 变化。
岩石工程地质勘探
勘探方法与技术
可用钻探法、地震法、电法、重力法、磁法及 高分辨率测振法等勘探技术来获取地下岩石体 力学特性等信息。
勘探数据的分析与应用
研究岩石物理性质，并进行样品分析和回归分 析，对勘探数据进行研究和分析，将数据用于 后期的岩石评价和建筑设计。
分享岩石工程地质在具体工程中的应用及其遇 到的挑战。
• 山体隧道出现塌方的处理方法。 • 海上桥梁钻探勘探过程中的应对方法。
学习与讨论案例中的
通过学习和讨论案例，提高参与者对岩石工程 地质的理解和应用能力。
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• 岩石与土之间的差别，主要表现在：
（1）岩石矿物颗粒间具有牢固的连结。（岩石区别于土并赋予岩石 以优良工程地质性质的主要原因）
岩石——结晶连结、胶结连结
土 ——水胶连结、水 连 结
（2）岩石中存在着结构面（带）。如断层、节理等，使岩体受到不 同程度切割。土体中一般没有这种结构面切割。
岩体——结构面切割——岩块力学性质各向异性
工程地质学Engneering Geology
第五章 岩石的工程地质性质
中国地质大学（武汉）工程学院
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第五章 岩石的工程地质性质
第一节 岩石与土工程地质性质的差别 第二节 岩石的物理、水理性质 第三节 岩石的力学性质
2020/6/5
中国地质大学工程学院
2
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
(裂隙、孔隙) 闭空隙
• 岩石孔隙性和裂隙性的统称，用空隙率表示。岩石空隙率是岩石 中空隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。
• 岩石的空隙有的与大气相通称开空隙，有的与大气 不相通称闭空 隙。开空隙按开启程度有大、小之分，故把岩石的空隙率分为总 空隙率、总开空隙率、大开空隙率、小开空隙率和闭空隙率。其 计算公式如下：
2020/6/5
中国地质大学工程学院
9
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
岩 石 空 隙 率
隙比
• 总空隙率(n)
n Vv 100% (1 d ) 100%
V
s
•
总开空隙率(no)
n0
Vv0 V
100%
•
大开空隙率(nb)
nb
Vvb V
100%
•
小开空隙率(na)
na
Vva V
100% n0
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
四、岩石的软化性
• 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性。用软 化系数表示。
• 软化系数(KR)为岩石试件的饱和抗压强度(σcw)与干抗
压强度(σc)的比值。 KR
cw c
• 岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开空隙较 多，岩石的软化性较强，软化系数较小。
nb
• 闭空隙率(nc)
e VV s 1 Vs d
nc
Vvc V
100% n n0
2020/6/5
中国地质大学工程学院
10
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
三、岩石的吸水性
定义：岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为 岩石的吸水性。常用吸水率、饱和吸水率和饱水系数等 指标表示。
2020/6/5
中国地质大学工程学院
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
一、岩石的密度
• 是指单位体积内岩石的质量。岩石密度可分为岩石颗粒密度和岩 石块体密度。
1、岩石颗粒密度(ρs)： 是指岩石固体相部分的质量于体积的比值。 ρs= ms/Vs
它不包括空隙，故其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。 2、岩石块体密度(ρ)：指岩块质量与其体积之比值，即岩块单位体积
1.吸水率(Wa)：岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸 入水的质量(mw1)与岩样干质量(ms)之比，用百分数表示
Wa
mw1 mw2
100%
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nb
VVb V
100%
dWa w
dWa
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2.饱和吸水率
工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一般压力为 15MPa) 或 真 空 条 件 下 吸 入 水 的 质 量 (mw2) 与 岩 样 干 质 量 (ms)之比，用百分数表示:
• 岩石与土之间，即存在多方面的共性和联系，又有明显不同:岩石 在力学性能、抗水性、完整性等都比土好的多。但也有些岩石与 土很难区别，如粘土岩、泥灰岩、凝灰岩等。总的来说，岩石的 建筑条件比土体要优越的多，土体中出现的问题，对岩体就显得 十分微弱或不存在了。
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第一节 岩石与土工程地质性质的差别
• 岩石和土都是矿物的集合体，是自然地质作用的产物，并在地质 作用下相互转化。
• 土在一定温度和压力下，经过压密、脱水、胶结、重结晶等成岩 作用形成岩石。
• 岩石经风化作用，形成土。
• 坚硬岩石——软弱岩石——半成岩石——坚硬土层——软弱土层
• 岩石——风化作用——土 —— 成岩作用——岩石
土体——没有结构面——土体可以看作各向同性
（3）岩体中具有较高的地应力。（岩体在长期地质历史过程中，遭 受地质构造作用的结果）
岩体——自重应力、构造应力——物理力学性质复杂
土体——自重应力
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
第二节 岩石的物理、水理性质
➢岩石:矿物、岩屑的集合体。 ➢结构面:指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有 一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。 ➢岩块:指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最 小岩石单元体。 ➢岩体:指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络 组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态 和地下水等地质环境中的地质体。
的质量。 ρ=m/V • 注意： （1）ρs与ρ的区别 (ρs>ρ) （2）ρs与ρ的单位 （g/cm3, kN/m3） （3）测试方法（ρs---比重瓶法；ρ--量积法）
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二、岩石的空隙性
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岩石的空隙
大开空隙 开空隙
小开空隙
Wp
mw2 ms
100%
n0
VV 0 V
100%
dW p w
dWp
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3.饱水系数
• 岩数石。的它吸反水映率了(岩W石a)与中饱大和、吸小水开率空(隙Wp的)之相比对，比称例为关饱系水。系
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工程地质学概论:第五章 岩石的工程地质性质
•岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三 相组成的。
•物理性质：物理性质是指岩石由于三相组成 的相对比例关系不同所表现的物理状态。
•水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的 性质，称为水理性质