岩体力学 中国地质大学 贾洪彪第三章 岩石的物理、水理性质
岩石和土一样，也是由固体、液体和 气体三相组成的。 定义：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。 1、岩石的密度 2、岩石的空隙性
第三章 岩石的物理、水理性质
一、岩石的密度
1、颗粒密度(ρs)
ρs= ms/Vs
2、块体密度(ρ)
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）
第三章 岩石的物理、水理性质
一、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。 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 m wb ρ dW a nb = × 100 % = = ρ dW a V ρw
岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。 抗冻系数(Rd)：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 (σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示
Rd =
σ c2 × 100% σ c1
质量损失率(Km)：冻融试验前后干质量之差(ms1 －ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示
Km m s1 m s 2 = × 100% m s1
第三章 岩石的物理、水理性质
常见岩石的物理性质指标值
第三章 岩石的物理、水理性质
二、岩石的空隙性
开空隙
大开空隙 小开空隙
岩石的空隙
(裂隙、孔隙) 闭空隙
总空隙率(n) 岩 石 空 隙 率
隙比
n=
Vv ρ × 100 % = (1 d ) × 100 % V ρs
总开空隙率(no) n 大开空隙率(nb) n 小开空隙率(na) n 闭空隙率(nc)
《岩体力学》 岩体力学》
第三章 岩石的物理、水理性质
贾洪彪
中国地质大学 工程学院岩土工程与工程地质系
第三章 岩石的物理、水理性质
§ 3.1 岩石的物理性质
一、岩石的密度 二、岩石的空隙性
§ 3.2
岩石的水理性质
一、岩石的吸水性 二、岩石的软化性 三、岩石的抗冻性 四、岩石的透水性
§ 3.1 岩石的物理性质
Rd＞75％，Km＜2％，抗冻性高 吸水率Wa＜5％、软化系数KR＞0.75，饱水系数小 于0.8的岩石，抗冻性高。
第三章 岩石的物理、水理性质
四、岩石的透水性
在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水 透过的性质，称为透水性。 一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流 动一样，也服从于线性渗流规律——达西定律，即
σ cw KR = σc
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。 KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好 KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差
第三章 岩石的物理、水理性质
常见岩石的物理性质指标值
第三章 岩石的物理、水理性质
三、岩石的抗冻性
U = KJ
第三章 岩石的物理、水理性质
几种岩石的渗透系数值
第三章 岩石的物理、水理性质
第三章 岩石的物理、水理性质
2.饱和吸水率
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，即
W
p
m w2 = × 100 % ms
ρ dW p VV 0 n0 = × 100 % = = ρ d Wp ρw V
3.饱水系数
岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为 饱水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对 比例关系。 第三章 岩石的物理、水理性质
几种岩石的吸水性指标值
第三章 岩石的物理、水理性质
二、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， 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
e= VV ρ = s 1 Vs ρd
0
=
= =
V v0 × 100 V
V
vb
%
% nb
b
V
× 100
a
V va × 100 % = n V
0
nc
V vc = × 100 % = n n 0 V
第三章 岩石的物理、水理性质
§ 3.2 岩石的水理性质
定义：岩石在水溶液作用下表现出来的 性质，称为水理性质。主要有： 1.吸水性 2.软化性 3.抗冻性 4.透水性
第三章 岩石的物理、水理性质
一、岩石的密度
1、颗粒密度(ρs)
ρs= ms/Vs
2、块体密度(ρ)
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）
第三章 岩石的物理、水理性质
一、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。 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 m wb ρ dW a nb = × 100 % = = ρ dW a V ρw
岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。 抗冻系数(Rd)：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度 (σc2)与冻融前干抗压强度(σc1)之比，用百分数表示
Rd =
σ c2 × 100% σ c1
质量损失率(Km)：冻融试验前后干质量之差(ms1 －ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示
Km m s1 m s 2 = × 100% m s1
第三章 岩石的物理、水理性质
常见岩石的物理性质指标值
第三章 岩石的物理、水理性质
二、岩石的空隙性
开空隙
大开空隙 小开空隙
岩石的空隙
(裂隙、孔隙) 闭空隙
总空隙率(n) 岩 石 空 隙 率
隙比
n=
Vv ρ × 100 % = (1 d ) × 100 % V ρs
总开空隙率(no) n 大开空隙率(nb) n 小开空隙率(na) n 闭空隙率(nc)
《岩体力学》 岩体力学》
第三章 岩石的物理、水理性质
贾洪彪
中国地质大学 工程学院岩土工程与工程地质系
第三章 岩石的物理、水理性质
§ 3.1 岩石的物理性质
一、岩石的密度 二、岩石的空隙性
§ 3.2
岩石的水理性质
一、岩石的吸水性 二、岩石的软化性 三、岩石的抗冻性 四、岩石的透水性
§ 3.1 岩石的物理性质
Rd＞75％，Km＜2％，抗冻性高 吸水率Wa＜5％、软化系数KR＞0.75，饱水系数小 于0.8的岩石，抗冻性高。
第三章 岩石的物理、水理性质
四、岩石的透水性
在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水 透过的性质，称为透水性。 一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流 动一样，也服从于线性渗流规律——达西定律，即
σ cw KR = σc
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。 KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好 KR＜0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差
第三章 岩石的物理、水理性质
常见岩石的物理性质指标值
第三章 岩石的物理、水理性质
三、岩石的抗冻性
U = KJ
第三章 岩石的物理、水理性质
几种岩石的渗透系数值
第三章 岩石的物理、水理性质
第三章 岩石的物理、水理性质
2.饱和吸水率
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，即
W
p
m w2 = × 100 % ms
ρ dW p VV 0 n0 = × 100 % = = ρ d Wp ρw V
3.饱水系数
岩石的吸水率(Wa)与饱和吸水率(Wp)之比，称为 饱水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对 比例关系。 第三章 岩石的物理、水理性质
几种岩石的吸水性指标值
第三章 岩石的物理、水理性质
二、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， 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
e= VV ρ = s 1 Vs ρd
0
=
= =
V v0 × 100 V
V
vb
%
% nb
b
V
× 100
a
V va × 100 % = n V
0
nc
V vc = × 100 % = n n 0 V
第三章 岩石的物理、水理性质
§ 3.2 岩石的水理性质
定义：岩石在水溶液作用下表现出来的 性质，称为水理性质。主要有： 1.吸水性 2.软化性 3.抗冻性 4.透水性
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岩石力学讲义(岩石的物理性质)-知识归纳整理
本文档并未包含关于岩体岩石力学的定义或相关信息，而是由一系列励志格言组成，如'求知若饥，虚心若愚。'和'千里之行，始于足Байду номын сангаас。'等。这些格言虽富有哲理，但对于寻求岩体岩石力学定义的用户来说，并未提供实质性帮助。岩体岩石力学是研究和描述岩石和岩体在受力作用下的变形、破坏规律及稳定性的一门科学，涉及岩石的物理性质、力学性质、变形特性、破坏机理以及岩体工程稳定性分析等方面。然而，这些具体内容和定义并未在本文档中出现。
岩石的基本物理力学质PPT
一、岩石的密度
❖ 1、颗粒密度(ρs)
ρs= ms/Vs
❖ 2、块体密度(ρ)
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）
密度（ρ）和重度(γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的
式中：W――天然状态下岩石试件的质量(g；) V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度。
2、干密度（ρd）和干重度(γd )
干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积 岩石的质量，相应的重度即为干重度。
d
Ws V
d d g
（g/cm3） (kN /m3)
式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
nl
Vnl 100% V
(4)总开空隙率（孔隙率）n0: 即岩石试件内开型空隙的 总体积（Vn0)占试件总体积(V)的百分比。
n0
Vn0 V
100%
(5)闭空隙率nc: 即岩石试件内闭型空隙的体积（Vnc)占 试件总体积(V)的百分比。
nc
Vnc 100% V
2 、空隙比(e)
所谓空隙比是指岩石试件内空隙的体积（V V)与 岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。
sin
2
(
1
3 )2 2
2
( 1
3 )2 2
2 岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题
1 最大承载力——许用应力[ ] ？
2 最大允许变形－－许用应变[ ]？
本节讨论[ ]问题
强度：材料受力时抵抗破坏的能力。Strength of rock
《岩石力学》课件(完整版)-第三章岩石动力学基础
能量吸收是指岩石在冲 击或振动载荷作用下吸 收能量的能力，与岩石 的破碎和变形有关。
疲劳是指岩石在循环载 荷作用下发生损伤和破 坏的现象，对地下工程 和边坡工程的稳定性有 重要影响。
03
岩石动力学的基本理论
弹性力学基础
01
弹性力学基本概念
弹性力学是研究弹性物体在外力作用下的应力、应变和位移的学科。它
理论分析方法。这些方法可用于求解各种复杂弹性力学问题。
塑性力学基础
塑性力学基本概念
塑性力学是研究塑性物体在外力作用下的应力、应变和位移的学科。塑性物体在达到屈服 点后会发生不可逆的变形，其应力-应变关系不再满足胡克定律。
塑性力学的基本方程
包括屈服准则、流动法则、增量理论和边界条件等。这些方程描述了塑性物体内部的应力 、应变和位移之间的关系，以及物体与周围介质之间的相互作用。
有限元法是一种将连续介质离 散化为有限个小的单元体，并 对每个单元体进行力学分析的 方法。
有限元法是一种将连续介质离 散化为有限个小的单元体，并 对每个单元体进行力学分析的 方法。
有限元法是一种将连续介质离 散化为有限个小的单元体，并 对每个单元体进行力学分析的 方法。
离散元法
离散元法是一种将连续介质离散化为一系列刚性或弹性 单元体的方法。
数据分析
对实验获取的大量数据进行处理和分 析，提取岩石的动力学特性，如阻尼 比、质量放大系数等。
结果解释
根据实验结果，解释岩石在动态载荷 作用下的破坏机制和演化过程，为工 程设计和安全评估提供依据。
实验研究的挑战与展望
挑战
岩石动力学实验技术难度大，需要克服实验条件苛刻、测量精度要求高等问题。 同时，岩石材料的非线性、各向异性等特性也给实验结果分析带来困难。
第2章2011-岩石的物理、水理性质
2.3.2 岩石的软化性
岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为岩石的软化性 岩石的软化性。 1. 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为岩石的软化性。 表征指标： 2. 表征指标：软化系数 软化系数为岩石试件的饱和抗压强度 为岩石试件的饱和抗压强度(σ 3. 软化系数 为岩石试件的饱和抗压强度 (σcw) 与干抗压强度 (σc)的比值
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
（3）岩石密度 计算 ）岩石密度(ρ)计算
块体密度
m ρ= V
（4）测试方法： ）测试方法：
ms ρd = V
msat ρsat = V
式中： ——岩石的质量 岩石的质量（ ——岩石的体积 岩石的体积（ 式中：m——岩石的质量（g）；V——岩石的体积（cm3）。
量积法、水中称量法、 量积法、水中称量法、蜡封法
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
2. 颗粒密度 s) 颗粒密度(ρ （1）定义： ）定义： 颗粒密度是指岩石固体相部分的质量与其体积的 颗粒密度 是指岩石固体相部分的质量与其体积的 比值。一般为2 之间。 比值。一般为2.5～3.2g／cm3之间。 （2）计算公式： ）计算公式：
大开空隙 开空隙
岩石的空隙 裂隙、孔隙) (裂隙、孔隙)
小开空隙 闭空隙
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
岩石的空隙率(五种类型)。 岩石ห้องสมุดไป่ตู้空隙率(五种类型) 总空隙率(n)
Vv ρd n= × 100 % = (1 − ) × 100 % V ρs
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
花岗岩-胶结联结 花岗岩 胶结联结
岩石的基本物理力学性质PPT课件
增大。
1
原因：新裂纹产生，原生裂隙扩展。
岩石越硬，BC段越短，脆性性质越显著。
脆性：应力超出屈服应力后，并不表现出明显
的塑性变形的特性，而破坏，即为脆性破坏。
第38页/共83页
b.弹性常数与强度的确定
弹 性 模 量 国 际 岩 石 力 学 学 会 （ ISRH） 建 议 三 种 方 法
初始模量 E0
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单 位体积质量（108℃烘24h）
c G1 /V （KN/m3）
G1——岩石固体的质量。
2、岩石的比重：岩石固体质量（G1）与同体积 水在4℃时的质量比
VC——固体积；
——水G的1比/(V重CW )
W
第1页/共83页
二、岩石的孔隙性：反映裂隙发育程度的指标
积上承受的荷载。
Rc P / A
式中：P——无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A——试件界面积
2.试件方法： （1）试件标准：
圆柱形试件：φ4.8－5.2cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.2cm , 高H=（2－2.5)L
试件两端不平度0.5mm；尺寸误差±0.3mm; 两端面垂直于轴线±0.25o
返回
第二节 岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题
1
最大承
载力——
许用应力
[
2 最大允许 变形－－许用应变[
本节讨论[ ]问题
]？ ]？
强度：材料受力时抵抗破坏的能力。
单向抗压强度
单向抗拉强度
强度
剪切强度 三轴压缩
真三轴 假三轴
第7页/共83页
一 岩石的单轴抗压强度
1.定义：指岩石试件在无侧限的条件下，受轴向压力作用破坏时单位面
第三讲岩石的性质解析
软化系数越小，表示岩石在水作用下的强度和稳定性 越差，当KR <0.75为软化性强的岩石，工程性质较差。
第三章 地质构造及其对工程的影响
岩石的抗冻性
抗冻系数(Cf) 岩石的抗冻性指岩石抵抗冰冻的能力，用岩石的抗冻 系数(Cf)来表示：
c cf σc: 岩石冻融试验前的抗压强度, kPa; Cf c σcf: 冻融化试验后的抗压强度,kPa
第三章 地质构造及其对工程的影响
2、水理性质
岩石的吸水性
吸水率(ωa) 岩石的吸水率(ωa)是指岩石在通常大气压下吸入水 的重量与同体积干燥岩石重量的比，用百分数表示： g0 g s a 100% g0: 烘干岩样浸水48h后的湿重, k g; gs gs: 岩石烘干后的重量,k g 岩石的吸水率的大小，取决于岩石孔隙度的大 小、孔隙张开程度等。吸水率大，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 受水作用的影响也就越显著。
第三章 地质构造及其对工程的影响
岩石的软化性
软化系数(KR) 岩石的软化性指岩石在水的作用下，强度和稳定性降 低的性质，用岩石的软化系数(KR)来表示，即岩石饱水状 态的抗压强度与岩石风干后抗压强度之比，用小数表示：
w σw: 岩石饱水状态的抗压强度, kPa; KR d σd: 岩石风干后的抗压强度,kPa
岩石变形的指标：
弹性模量(E) 应力与弹性应变的比值，即 E=/ee 。弹性模量越大， 变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越强。 变形模量(E0) 应力与总应变的比值，即 E0=/(ee+ ep)。变形模量越 大，总变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越强。 泊松比(µ )
单轴压缩下岩石横向应变与纵向应变的比值，即： µ e 横/e纵。岩石的泊松比一般在0.2-0.4之间。
第三章 地质构造及其对工程的影响
岩石的抗冻性
抗冻系数(Cf) 岩石的抗冻性指岩石抵抗冰冻的能力，用岩石的抗冻 系数(Cf)来表示：
c cf σc: 岩石冻融试验前的抗压强度, kPa; Cf c σcf: 冻融化试验后的抗压强度,kPa
第三章 地质构造及其对工程的影响
2、水理性质
岩石的吸水性
吸水率(ωa) 岩石的吸水率(ωa)是指岩石在通常大气压下吸入水 的重量与同体积干燥岩石重量的比，用百分数表示： g0 g s a 100% g0: 烘干岩样浸水48h后的湿重, k g; gs gs: 岩石烘干后的重量,k g 岩石的吸水率的大小，取决于岩石孔隙度的大 小、孔隙张开程度等。吸水率大，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 受水作用的影响也就越显著。
第三章 地质构造及其对工程的影响
岩石的软化性
软化系数(KR) 岩石的软化性指岩石在水的作用下，强度和稳定性降 低的性质，用岩石的软化系数(KR)来表示，即岩石饱水状 态的抗压强度与岩石风干后抗压强度之比，用小数表示：
w σw: 岩石饱水状态的抗压强度, kPa; KR d σd: 岩石风干后的抗压强度,kPa
岩石变形的指标：
弹性模量(E) 应力与弹性应变的比值，即 E=/ee 。弹性模量越大， 变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越强。 变形模量(E0) 应力与总应变的比值，即 E0=/(ee+ ep)。变形模量越 大，总变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越强。 泊松比(µ )
单轴压缩下岩石横向应变与纵向应变的比值，即： µ e 横/e纵。岩石的泊松比一般在0.2-0.4之间。
3岩石的物理、水理性质 (中国地质大学)
(d)南2区1110平台结构面赤平极射投影图
(c)南1区1110平台结构面赤平极射投影图
第三章
岩石的物理性质和水理性质
岩石的物理性质
岩石的密度（容重、比重）、空隙性
岩石的水理性质
岩石的吸水性、软化性、透水性、抗冻性 膨胀性、崩解性
一、岩石的基本物理性质
从物质成分上来说，岩石 和土一样，也是由固体、 液体和气体三相组成。 定义：物理性质是指岩石
对于工程岩体，裂隙岩体的渗透系数（透水性）
远大于岩块的渗透系数，岩体的渗透规律非常复杂， 运用裂隙岩体渗流理论解决。
透水性－－渗透系数 几种岩石的渗透系数值
岩 石 名 称 空 隙 情 况 （cm/s） 1.1×10-12 ~ 9.5×10-11 1.1×10-11 ~ 2.5×10-11 2.8×10-9
抗冻性－－抗冻系数、质量损失率
岩石在冻融作用下强度降低和破坏的原因：
① 岩石矿物组分的膨胀系数不同，及温度不均
匀，导致产生内应力；
② 岩石空隙水的冻胀作用。使岩石产生更多的 裂隙，结构破坏，强度降低。
Rd＞75％，Km＜2％时，为抗冻性高的岩石；
Wa＜5％、KR＞0.75和饱水系数小于0.8的岩石，其
抗 冻 性
3.岩石的抗冻性
抗冻性－－ 指岩石抵抗冻融破坏的能力，用抗 冻系数和质量损失率表示。
抗冻系数( Rd )：
c2 Rd 100% c1 岩样冻融前的干抗压强度
岩样冻融后干质量
岩样经反复冻融后的干抗压强度
质量损失率( K m)：
ms1 ms 2 Km 100% ms1 岩样冻融前干质量
地层 岩性
桩号
孔隙 率(%)
软化 系数 (Kp)
(c)南1区1110平台结构面赤平极射投影图
第三章
岩石的物理性质和水理性质
岩石的物理性质
岩石的密度（容重、比重）、空隙性
岩石的水理性质
岩石的吸水性、软化性、透水性、抗冻性 膨胀性、崩解性
一、岩石的基本物理性质
从物质成分上来说，岩石 和土一样，也是由固体、 液体和气体三相组成。 定义：物理性质是指岩石
对于工程岩体，裂隙岩体的渗透系数（透水性）
远大于岩块的渗透系数，岩体的渗透规律非常复杂， 运用裂隙岩体渗流理论解决。
透水性－－渗透系数 几种岩石的渗透系数值
岩 石 名 称 空 隙 情 况 （cm/s） 1.1×10-12 ~ 9.5×10-11 1.1×10-11 ~ 2.5×10-11 2.8×10-9
抗冻性－－抗冻系数、质量损失率
岩石在冻融作用下强度降低和破坏的原因：
① 岩石矿物组分的膨胀系数不同，及温度不均
匀，导致产生内应力；
② 岩石空隙水的冻胀作用。使岩石产生更多的 裂隙，结构破坏，强度降低。
Rd＞75％，Km＜2％时，为抗冻性高的岩石；
Wa＜5％、KR＞0.75和饱水系数小于0.8的岩石，其
抗 冻 性
3.岩石的抗冻性
抗冻性－－ 指岩石抵抗冻融破坏的能力，用抗 冻系数和质量损失率表示。
抗冻系数( Rd )：
c2 Rd 100% c1 岩样冻融前的干抗压强度
岩样冻融后干质量
岩样经反复冻融后的干抗压强度
质量损失率( K m)：
ms1 ms 2 Km 100% ms1 岩样冻融前干质量
地层 岩性
桩号
孔隙 率(%)
软化 系数 (Kp)
岩体力学 第3讲 岩石的物理水理性质
w = mw / mrd × 100%
岩石的吸水性: （２）岩石的吸水性: 岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力。常用 吸水率，饱和吸水率 饱和吸水率与饱水系数等指标表示。 吸水率 饱和吸水率
1）、自然吸水率：岩石在自然状态下吸入水的质量与 ）、自然吸水率： 自然吸水率 固体质量之比 (m0 − mdr ) × 100% wa = mdr
常见岩石的物理性质指标值
（５）岩石的抗冻性 定义：岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常 用抗冻系数和质量损失率表示。 抗冻系数 (Rd )：
σ c2 Rd = × 100% σ c1 岩样冻融前的干抗压强度
岩样冻融后干质量
岩样经反复冻融后的 干抗压强度 −20 20o C,25次以上
质量损失率 ( K m )：
I d 2 = mr / ms %
试验前的试件烘干质量 mr ；残留在筒内的试件烘 干质量 ms
吸水率( 吸水率( a ) W
mw1 Wa = ×100% ms
岩样在常温常压 常温常压条 常温常压 件下吸入水的质量
烘干温度： 烘干温度： 105～110° 105～110°C, 时间：24小时 时间：24小时
岩样烘干质量
水只能进入大开空隙，不能小开空隙和闭空隙
讨论：吸水率大小与哪些因素有关
岩石吸水率大小，主要决定于岩石中空隙的数量、 岩石吸水率 大小及其连通情况。空隙率愈大→空隙大、数量多、 连通性好→岩石吸水率越大→力学性质差。 。
吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标
3)、饱水系数
Wa kw = × 100% Wp
吸水率
饱和吸水率
反映岩石中大、小开空隙的相对数量。一般情况下，饱水 系数愈大，余留的空隙愈少，岩石愈易被冻胀破坏。 几种岩石的吸水性指标值
岩石的吸水性: （２）岩石的吸水性: 岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力。常用 吸水率，饱和吸水率 饱和吸水率与饱水系数等指标表示。 吸水率 饱和吸水率
1）、自然吸水率：岩石在自然状态下吸入水的质量与 ）、自然吸水率： 自然吸水率 固体质量之比 (m0 − mdr ) × 100% wa = mdr
常见岩石的物理性质指标值
（５）岩石的抗冻性 定义：岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常 用抗冻系数和质量损失率表示。 抗冻系数 (Rd )：
σ c2 Rd = × 100% σ c1 岩样冻融前的干抗压强度
岩样冻融后干质量
岩样经反复冻融后的 干抗压强度 −20 20o C,25次以上
质量损失率 ( K m )：
I d 2 = mr / ms %
试验前的试件烘干质量 mr ；残留在筒内的试件烘 干质量 ms
吸水率( 吸水率( a ) W
mw1 Wa = ×100% ms
岩样在常温常压 常温常压条 常温常压 件下吸入水的质量
烘干温度： 烘干温度： 105～110° 105～110°C, 时间：24小时 时间：24小时
岩样烘干质量
水只能进入大开空隙，不能小开空隙和闭空隙
讨论：吸水率大小与哪些因素有关
岩石吸水率大小，主要决定于岩石中空隙的数量、 岩石吸水率 大小及其连通情况。空隙率愈大→空隙大、数量多、 连通性好→岩石吸水率越大→力学性质差。 。
吸水率是一个间接反映岩石内孔隙多少的指标
3)、饱水系数
Wa kw = × 100% Wp
吸水率
饱和吸水率
反映岩石中大、小开空隙的相对数量。一般情况下，饱水 系数愈大，余留的空隙愈少，岩石愈易被冻胀破坏。 几种岩石的吸水性指标值
3.3岩体力学性质-水力学性质
岩体渗透张量计算
∠0 °
∠15°
பைடு நூலகம்
∠30°
完整裂隙网络
1m
1m
1m
连通裂隙网络
岩体渗透张量计算
∠45°
∠60°
∠75°
完整裂隙网络
1m
1m
1m
连通裂隙网络
3.7.3 地下水渗流对岩体力学性质的影响
地下水是一种重要的地质营力，它与岩体之间的相互作 用，一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质，另一 方面也改变着地下水自身物理、力学性质及化学组分。 地下水渗流对岩体产生三种作用：物理作用、化学作用 和力学作用。 物理作用
10 m
165 180 195 210
0
5m
计算得到的最大渗透系数 模拟区大小为10m×10m， Kmax=1.33×10-6 m/s， 最小渗透系数 Kmin=7.61×10-7 m/s， 方向角为45°，Kmax/Kmin=1.75。
生成裂隙网络的区域为8m×8m，
选取测定渗透张量的区域为5m×5m， 固定区域的中心点，逆时针旋转矩形， 每隔15°计算一次裂隙网络的渗透系数
3.7.1 岩体空隙的结构类型
裂隙网络介质
由裂隙（如节理、断层等）个体在空间上相互交叉形成的 网络状空隙结构，这种含水介质称为裂隙网络介质。又为 连通裂隙网络和非连通裂隙网络。 双重介质 由裂隙（节理、断层等）和其间的孔隙岩块构成的空隙结 构，裂隙导水（渗流具有定向性），孔隙岩块储水（渗流 具有均质各向同性），这种含水介质称为双重介质。 根据岩体结构面的连续性，可将岩体划分为连续介质、等 效连续介质和非连续介质（包括裂隙网络介质和双重介质）
3.7.1 岩体空隙的结构类型
岩体空隙是地下水赋存场子所和运移通道，岩体空隙的 分布形状、大小、连通性及空隙的类型，影响着的岩体 的渗流路径及渗流特性。 多孔连续介质
岩石的物理、水理与热学性质
第三章岩石的物理、水理与热学性质第一节岩石的物理性质岩石和土一样，也是由固体、液体和气体三相组成的。
所谓物理性质是指岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。
与工程密切相关的物理性质有密度和空隙性。
一、岩石的密度岩石密度(rock density)是指单位体积内岩石的质量，单位为g/cm3。
它是建筑材料选择、岩石风化研究及岩体稳定性和围岩压力预测等必需的参数。
岩石密度又分为颗粒密度和块体密度，各类常见岩石的密度值列于表3-1。
表3-1 常见岩石的物理性质指标值(一)颗粒密度岩石的颗粒密度(ρs)是指岩石固体相部分的质量与其体积的比值。
它不包括空隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量。
如基性、超基性岩浆岩，含密度大的矿物较多，岩石颗粒密度也大，一般为 2.7～3.2g ／cm3；酸性岩浆岩含密度小的矿物较多，岩石颗粒密度也小，多变化在2.5～2.85g ／cm3之间；而中性岩浆岩则介于上二者之间。
又如硅质胶结的石英砂岩，其颗粒密度接近于石英密度；石灰岩和大理岩的颗粒密度多接近于方解石密度，等等。
岩石的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。
(二)块体密度块体密度(或岩石密度)是指岩石单位体积内的质量，按岩石试件的含水状态，又有干密度(ρd)、饱和密度(ρsat)和天然密度(ρ)之分，在未指明含水状态时一般是指岩石的天然密度。
各自的定义如下： V m sd =ρ (3-1)Vm satsat =ρ (3-2) V m=ρ (3-3) 式中：ms 、msat 、m 分别为岩石试件的干质量、饱和质量和天然质量；V 为试件的体积。
岩石的块体密度除与矿物组成有关外，还与岩石的空隙性及含水状态密切相关。
致密而裂隙不发育的岩石，块体密度与颗粒密度很接近，随着孔隙、裂隙的增加，块体密度相应减小。
岩石的块体密度可采用规则试件的量积法及不规则试件的蜡封法测定。
二、岩石的空隙性岩石是有较多缺陷的多晶材料，因此具有相对较多的孔隙。