岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重

要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善

的力学性质。

岩石密度：天然密度、饱和密度、

质量指标密度、重力密度

岩石颗粒密度

孔隙性孔隙比、孔隙率

含水率、吸水率

水理指标

渗透系数

抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率

抗冻性抗冻性系数

单轴抗压强度

单轴抗拉强度

抗剪强度

三向压缩强度

岩石的基本物理力学性质

◆岩石的变形特性

◆岩石的强度理论

试验方法参照标准：《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-99）。

第二章岩石的基本物理力学性质

第一节岩石的基本物理性质

第二节岩石的强度特性

第三节岩石的变形特性

第四节岩石的强度理论

回顾----岩石的基本构成

岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，一般而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。

岩石是构成岩体的基本组成单元。相对于岩体而言，岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。

岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。

回顾----岩石的基本构成

一、岩石的物质成分

●岩石是自然界中各种矿物的集合体。

●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。

●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。

●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。

回顾----岩石的基本构成

二、岩石的结构

是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

回顾----岩石的基本构成

●岩石结构连结

结晶连结和胶结连结。

结晶连结：岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。这种连结结晶颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，但随结构的不同而有一定的差异。

胶结连结：指颗粒与颗粒之间通过胶结物在一起的连结。对于这种连结的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。从胶结物来看，硅质铁质胶结的岩石强度较高，钙质次之，而泥质胶结强度最低。

回顾----岩石的基本构成

●岩石中的微结构

岩石中的微结构面（或称缺陷），是指存在于矿物颗粒内部

或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及空隙。它包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、粒间空隙、微裂隙等。

注：不同于岩体结构面。

回顾----岩石的基本构成

岩石中的微结构面对岩石工程性质的影响很大，其主要影响为：

首先，微结构面的存在将大大降低岩石（特别是脆性岩石）的强度。

其次，由于微结构面在岩石中常具有方向性，如裂隙等，因此它们的存在常导致岩石的各向异性。

此外，缺陷能增大岩石的变形，在循环加荷时引起滞后现象，还能改变岩石的弹性波波速，改变岩石的电阻率和热传导率等等。

第一节岩石的基本物理性质

岩石的物理性质（physical properties of rock）是指由岩石固有的物质组成和结构特征所决定的颗粒密度、密度、重力密度、孔隙率等基本属性。

第一节岩石的基本物理性质

一岩石的质量指标

一岩石的质量指标

1.颗粒密度(比重)

岩石固相的质量与固相体积之比

一岩石的质量指标

试验方法:

比重瓶法

步骤:

粉碎过筛烘干称重

放入比重瓶排气读数(计算)

一岩石的质量指标

ρs—岩石颗粒密度

m1—瓶和试液质量

m s—岩粉质量

m2—瓶、试液、岩粉质量

ρ0—试验温度下试液的密度

2.岩石的密度

岩石试件的质量与体积之比，即单位体积内岩石的质量。

岩石的质量包括固相（颗粒）、液相（水）、气相（气）的质量。

一岩石的质量指标

(1)天然密度

岩石在自然条件下，单位体积的质量

(2)饱和密度

岩石中的孔隙都被水填充时单位体积的质量

(3)干密度

岩石孔隙中的液体全部被蒸发，试件中仅有固相和气相的状态下，单位体积的质量

一岩石的质量指标

(4)重力密度（γ）

重力密度指单位体积中岩石重量，简称重度，单位kN/m3，可用计算自重应力。

天然重度、干重度、饱和重度。

一岩石的质量指标

(5)测试方法

饱和密度可采用48h浸水法、抽真空法、煮沸法使岩石饱和，再称重；干密度是把试件放入105～110℃烘箱中，将雨水烘至恒重（一般24h 左右），再称重。

A、量积法测定岩石的密度

凡能制备成规则试样的岩石均宜采用量积法测定其容量。用量积法可以测定岩石的干密度等。

一岩石的质量指标

B、水中称重法测定岩石的密度

首先称量出不规则岩样的重量，再根据阿基米德原理测定出不规则岩样的体积。然后计算出天然密度。但是当遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用此法测其密度。

C、蜡封法测定岩石的容重

蜡封法适用于不能用量积法和水中称重法测定其容重的岩石。用这种方法是测定岩石的干容重等。

二岩石的孔隙性

孔隙率是衡量岩石工程质量的重要物理性质指标之一。岩石的孔隙率反映了孔隙和裂隙在岩石中所占的百分率，孔隙愈大岩石中的孔隙和裂隙就愈多，岩石的力学性能则愈差。