工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件
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井巷工程PPT课件-岩石的性质及其工程分级
划分。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
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03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。
2024年度《工程地质学》ppt课件
《工程地质学》ppt课 件
2024/3/23
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
2
01
工程地质学概述
2024/3/23
3
工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
15
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
16
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
25
工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
2024/3/23
1
目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
2
01
工程地质学概述
2024/3/23
3
工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
15
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
16
岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
25
工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
1.5岩石的工程地质性质
软化系数表示。 软化系数kd：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
PPT工程地质与岩土力学
4.土的三个实测指标是（密度）、（比重）及（含水量）。 5.岩石的吸水性常用（吸水率）、（饱和吸水率）与（饱和系数）表示。 6.建筑物建造之前土中应力是（自重应力），建筑物建造之后由荷载产生的应力为（附加应力），两者之和是土中某一点的（竖向总应力）。
7.土的压缩指标有（压缩系数）、（压缩指数）和（压缩模量）三种。 8. 岩石（体）的力学性质包括的岩石（破坏形式）、（强度）、（变形性质）及岩石的破坏准则。 9.土压力有（静止土压力）、（主动土压力）和（被动土压力）三种类型。 10.地震导致砂土液化的危害主要有（基础沉降和不均匀沉降）、（大面积喷水冒砂）、（地基承载力丧失）和岩土体失稳四个方面。
第十六章 水利工程中的地基处理
学习指导 一、重点掌握 1、排水固结处理方法； 2、截渗墙施工方法及高压固结灌浆的关键技术及灌浆工艺。
二、一般了解 水利水电工程中的地基处理方法，包括软弱地基的排水固结处理，水利工程中的截渗墙防渗处理及高压固结灌。
第十七章 工程地质信息获取与处理
学习指导 一、重点掌握 1、工程地质测绘、物探与勘探； 2、室内外试验的方法及坝基位移监测技术； 二、一般了解 工程地质信息的表述与存储；边坡变形监测技术及监测系统的建立。
10m
6m
a
b
c
3.49m
Pa
Pw
Pa
Pw
答案：土压力分水上和水下两部分计算。 a点：Pa＝0 b点： Pa＝ c点： Pa＝
水上部分： 水下部分： 总主动土压力：Pa＝108+171＝279kN/m。其作用点为水上、水下部分的合力作用点，距离底边3.49m处见图。 m。 水压力： 作用点距墙底4/3m，即1.333m处。
5.表示该点土体处于稳定状态的是（A）。 A. B. C.
7.土的压缩指标有（压缩系数）、（压缩指数）和（压缩模量）三种。 8. 岩石（体）的力学性质包括的岩石（破坏形式）、（强度）、（变形性质）及岩石的破坏准则。 9.土压力有（静止土压力）、（主动土压力）和（被动土压力）三种类型。 10.地震导致砂土液化的危害主要有（基础沉降和不均匀沉降）、（大面积喷水冒砂）、（地基承载力丧失）和岩土体失稳四个方面。
第十六章 水利工程中的地基处理
学习指导 一、重点掌握 1、排水固结处理方法； 2、截渗墙施工方法及高压固结灌浆的关键技术及灌浆工艺。
二、一般了解 水利水电工程中的地基处理方法，包括软弱地基的排水固结处理，水利工程中的截渗墙防渗处理及高压固结灌。
第十七章 工程地质信息获取与处理
学习指导 一、重点掌握 1、工程地质测绘、物探与勘探； 2、室内外试验的方法及坝基位移监测技术； 二、一般了解 工程地质信息的表述与存储；边坡变形监测技术及监测系统的建立。
10m
6m
a
b
c
3.49m
Pa
Pw
Pa
Pw
答案：土压力分水上和水下两部分计算。 a点：Pa＝0 b点： Pa＝ c点： Pa＝
水上部分： 水下部分： 总主动土压力：Pa＝108+171＝279kN/m。其作用点为水上、水下部分的合力作用点，距离底边3.49m处见图。 m。 水压力： 作用点距墙底4/3m，即1.333m处。
5.表示该点土体处于稳定状态的是（A）。 A. B. C.
岩石力学ppt课件第三章 岩体力学性质
（2）上凹型（塑-弹性岩体）
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
3
§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
36
孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
37
含软弱夹层的层状岩体及裂隙岩体 （3）上凸型（弹-塑性岩体）
结构面发育且有泥质充填的岩体。
（4）复合型：阶梯或“S”型（塑-弹-塑性岩体)
20结21/8构/17面发育不均或岩性不均匀的岩体。
23
（二）剪切变形特征：
(a)沿软弱结 构面剪切
(b)沿粗糙结构面、 软弱岩体及强风
化岩体剪切
(c)坚硬岩体 受剪切
峰前变形平均斜 率小，破坏位移 大；峰后强度损 失小。
2021/8/17
峰前变形平均斜 率较大，峰值强 度较高；峰后有 明显应力降。
峰前变形斜率大，
峰值强度高，破坏
位移小；峰后残余 强度较低。
24
（三）各向异性变形特征：（P101蔡）
岩石的全部或部分物理、力学特性随方向不同而 表现出差异的现象称为岩石的各向异性。
2021/8/17
2
§3.1 概述
岩体=结构面（弱面）+结构体（岩石块体） 结构面：断层、褶皱、节理……统称
影响岩体力学性质的基本因素：
结构体(岩石)力学性质、结构面力学性质、岩体 结构力学效应和环境因素(特别是水和地应力的作用)
2021/8/17
3
§3.2岩体结构的基本类型 （地质学、复习、了解）
36
孔隙静水压力作用
（三）力学作用：
孔隙动水压力作用
当多孔连续介质岩土体中存在孔隙地下水时， 未充满孔隙的地下水使岩土体的有效应力增加：
p
σα有效应力，σ 总应力，p 孔隙静水水压力
当地下水充满多孔连续介质岩土体时，使有效 应力减小：
p
2021/8/17
σα，σ ，p ： 含义同上
37
工程地质课件(地质学及土木工程专业)
地球物理勘探
通过研究和观测各种地球物理场 的变化来探测地层岩性、地质构 造等地质条件的方法。
工程地质评价原则和方法
1 2 3
工程地质评价原则 坚持综合性、主导性、动态性和实用性原则，对 工程建筑地区做出全面、客观、准确的评价。
工程地质评价方法 采用定性和定量相结合的方法，对工程地质条件 进行综合评价。包括专家评分法、模糊数学法、 灰色系统法等。
02
收集区域地质、地形地貌、水文地质、地震等资料，分
析区域稳定性。
遥感技术在工程地质测绘与调查中的应用
03
利用遥感图像解译地质构造、地貌形态、地层岩性、不
良地质现象等。
工程地质勘探与取样技术
工程地质钻探
利用钻探机械向地下钻孔，以采 取岩芯或进行原位测试，获取地 下深处地质信息。
工程地质坑探
用人工或机械方法进行挖掘坑、 槽、井、洞，以便直接观察岩土 层的天然状态以及各地层的地质 结构，并能取出接近实际的原状 结构土样。
05
不良地质现象及防治
滑坡、崩塌、泥石流等灾害现象
滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在 重力作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
崩塌
崩塌是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷） 的地质现象。
工程地质分区 根据工程地质条件的差异性和相似性，将工程建 筑地区划分为不同的工程地质区，以便针对不同 区域采取不同的工程措施。
THANKS
感谢观看
与地震活动相关的构造，如地震 断裂、地震鼓包等。
地貌形态与分类
地貌形态
地球表面各种形态的总称，包括山地、 丘陵、平原、盆地、高原等。
岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件
岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。
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岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性 质称为岩石的软化性。软化学性主要决定于岩 石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含 量高、孔隙度大 、吸水率高的岩石，与水作 用容易软化而丧失其强度和稳定性。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
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
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
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。
• 岩吸入石水吸的水质率量（（wa，m0%-）ms是,g试）件与在试大件气固压体力质和量室（温ms条，件g）下
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。
• 岩大值吸，石水以饱量百和（分吸m数水p表率ms示（，。wgs）a，与%）试是件试固件体在质强量制（状ms，态g下）的的最比
• 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。
• （6）岩石的软化性
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。
单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）
应 力
应变
• 单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）
• 岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同 时也受外力因素的影响。--砾岩、砂岩等沉积岩孔隙度 大。
• （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g）量的时比所值失，去以的百水分的数质表量示（。m0-ms,g）与试件干质量（ms，
（5）岩水
• 3）第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段，
岩石的应力—应变曲线为略向下凹的曲线，该曲线上C点 所对应的应力y为屈服极限。
• （7）岩石的抗冻性(frost resistance)
岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积
膨胀，就产生巨大的压力，由于这种压力的作 用，会促使岩石的强度降低和稳定性破坏，岩 石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻 性。一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降 低率表示。抗压强度降低率小于20%～25%的 岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石，认为 是非抗冻性的。
•
岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内
部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉，
因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。
•
岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和
浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质
量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主
要适用于黏土类岩石和风化岩石。
（8）岩石的膨胀性
•
膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏
土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚，
或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨
胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向
约束膨胀率和岩石膨胀压力等。
•
岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径
向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石
• 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小 决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。
• 岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 • 一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石
的强度和稳定性也比较高。
• （3）岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙) 的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。 用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的 总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。
工程地质-岩石及岩体的工程地 质性质
3.5.1 岩石的主要物理力学性质
1、岩石的主要物理性质指标 2、岩石的主要力学性质指标 3、影响岩石工程性质的因素
• 1、岩石的主要物理性质(physical properties)指标
• （1）比重(相对密度)(specific gravity)：岩石固体(不
试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数
表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限
条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形
（H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石膨胀压力（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持
原体积不变所需的压力。
（9）岩石的耐崩解性
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
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
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
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。
• 岩吸入石水吸的水质率量（（wa，m0%-）ms是,g试）件与在试大件气固压体力质和量室（温ms条，件g）下
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。
• 岩大值吸，石水以饱量百和（分吸m数水p表率ms示（，。wgs）a，与%）试是件试固件体在质强量制（状ms，态g下）的的最比
• 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。
• （6）岩石的软化性
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。
单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）
应 力
应变
• 单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）
• 岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同 时也受外力因素的影响。--砾岩、砂岩等沉积岩孔隙度 大。
• （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g）量的时比所值失，去以的百水分的数质表量示（。m0-ms,g）与试件干质量（ms，
（5）岩水
• 3）第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段，
岩石的应力—应变曲线为略向下凹的曲线，该曲线上C点 所对应的应力y为屈服极限。
• （7）岩石的抗冻性(frost resistance)
岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积
膨胀，就产生巨大的压力，由于这种压力的作 用，会促使岩石的强度降低和稳定性破坏，岩 石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻 性。一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降 低率表示。抗压强度降低率小于20%～25%的 岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石，认为 是非抗冻性的。
•
岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内
部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉，
因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。
•
岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和
浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质
量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主
要适用于黏土类岩石和风化岩石。
（8）岩石的膨胀性
•
膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏
土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚，
或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨
胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向
约束膨胀率和岩石膨胀压力等。
•
岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径
向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石
• 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小 决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。
• 岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 • 一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石
的强度和稳定性也比较高。
• （3）岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙) 的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。 用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的 总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。
工程地质-岩石及岩体的工程地 质性质
3.5.1 岩石的主要物理力学性质
1、岩石的主要物理性质指标 2、岩石的主要力学性质指标 3、影响岩石工程性质的因素
• 1、岩石的主要物理性质(physical properties)指标
• （1）比重(相对密度)(specific gravity)：岩石固体(不
试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数
表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限
条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形
（H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石膨胀压力（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持
原体积不变所需的压力。
（9）岩石的耐崩解性