岩石的物理性质.pptx

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1、会计学1岩石的物理性质岩石的物理性质2023/3/24（一）、岩石的密度（一）、岩石的密度（一）、岩石的密度（一）、岩石的密度 1 1 1 1、颗粒密度颗粒密度(s s)：岩石固体部：岩石固体部分的质量与其体积的比值。它分的质量与其体积的比值。它不包含孔隙在内，因此其大小不包含孔隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量：及其含量：s s=m=ms s/V/Vs ss s为岩石的颗粒密度为岩石的颗粒密度m ms s为岩石固体部分的质量为岩石固体部分的质量V Vs s为岩石固体部分的体积为岩石固体部分的体积第1页/共31页2023/3/24（一）、岩石的密度（

2、一）、岩石的密度（一）、岩石的密度（一）、岩石的密度2 2、块体密度（或岩石密度）是、块体密度（或岩石密度）是指岩石单位体积内的质量，按指岩石单位体积内的质量，按岩石的含水状态，又有干密度岩石的含水状态，又有干密度（d d）、饱和密度（）、饱和密度（satsat）和天然密度（和天然密度（）之分，在未）之分，在未指明含水状态时一般指岩石的指明含水状态时一般指岩石的天然密度。天然密度。d d=m=ms s/V/V satsat=m=msatsat/V/V =m/V=m/V第2页/共31页2023/3/24注意：注意：（1 1）s s与与的区别的区别 (s s)（2 2）s s与与的单位的单位 （g

3、/cmg/cm3 3 kN/m kN/m3 3）（3 3）测测试试方方法法（s s-比比重重瓶瓶法法；-量量积法）积法）（一）、岩石的密度（一）、岩石的密度第3页/共31页2023/3/24常见岩石的密度常见岩石的密度 岩 石 名 称密度(gcm3)岩 石 名 称密度(gcm3)花 岗 岩2.522.81石 灰 岩2.372.75闪 长 岩2.672.96白 云 岩2.752.80辉 长 岩2.853.12片 麻 岩2.593.06辉 绿 岩2.803.11片 岩2.702.90砂 岩2.172.70大 理 岩2.75左右页 岩2.062.66板 岩2.722.84第4页/共31页2023/3

4、/24第5页/共31页2023/3/24岩石的物理性质岩石的物理性质n n孔隙度：孔隙度：孔隙度：孔隙度：岩石中孔隙体积与岩石总体积之比岩石中孔隙体积与岩石总体积之比岩石中孔隙体积与岩石总体积之比岩石中孔隙体积与岩石总体积之比 (多用多用多用多用百分数表示百分数表示百分数表示百分数表示)。n n裂隙率：裂隙率：裂隙率：裂隙率：岩石中各种节理、裂隙的体积与岩石总体岩石中各种节理、裂隙的体积与岩石总体岩石中各种节理、裂隙的体积与岩石总体岩石中各种节理、裂隙的体积与岩石总体积之比称裂隙率。积之比称裂隙率。积之比称裂隙率。积之比称裂隙率。n n孔隙度与裂隙率含义相同，孔隙度多用于松散土、孔隙度与裂隙率

5、含义相同，孔隙度多用于松散土、孔隙度与裂隙率含义相同，孔隙度多用于松散土、孔隙度与裂隙率含义相同，孔隙度多用于松散土、石，裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。石，裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。石，裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。石，裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。n n一般岩石的孔隙度在一般岩石的孔隙度在一般岩石的孔隙度在一般岩石的孔隙度在0.10.10.10.1-0.350.350.350.35之间之间之间之间第6页/共31页2023/3/24岩石的物理性质岩石的物理性质n n孔孔孔孔隙隙隙隙比比比比：岩岩岩岩石石石石中中中中孔孔孔孔隙隙隙隙的的的的体体体体积积积积与与与与固固固固体体体体颗颗

6、颗颗粒粒粒粒体体体体积积积积之之之之比比比比称称称称岩石的孔隙比岩石的孔隙比岩石的孔隙比岩石的孔隙比(多以小数表示多以小数表示多以小数表示多以小数表示)n n孔隙比和孔隙度孔隙比和孔隙度孔隙比和孔隙度孔隙比和孔隙度可以互相换算：可以互相换算：式中：式中：式中：式中：e e e e 孔隙比孔隙比孔隙比孔隙比;n;n;n;n孔隙度孔隙度孔隙度孔隙度 密度是试验指标，只有通过试验才能得到具体数值密度是试验指标，只有通过试验才能得到具体数值密度是试验指标，只有通过试验才能得到具体数值密度是试验指标，只有通过试验才能得到具体数值,而孔隙度和孔隙比是计算指标。而孔隙度和孔隙比是计算指标。而孔隙度和孔隙比是

7、计算指标。而孔隙度和孔隙比是计算指标。第7页/共31页2023/3/24例题：例题：n n岩石的饱和密度为岩石的饱和密度为2.65g/cm2.65g/cm3 3，干密度为，干密度为2.49g/cm2.49g/cm3 3，请计算岩石的孔隙，请计算岩石的孔隙比和颗粒密度比和颗粒密度第8页/共31页2023/3/24第9页/共31页2023/3/24五、岩石的水理性质五、岩石的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。主要有：1.吸水性 2.软化性 3.抗冻性 4.透水性第10页/共31页2023/3/24（一）、岩石的吸水性（一）、岩石的吸水性（一）、岩石的吸水性（一）、岩石的吸水性

8、岩岩石石在在一一定定的的试试验验条条件件下下吸吸收收水水分分的的能能力力，称称为为岩岩石的吸水性。石的吸水性。1.1.吸吸水水率率(W(Wa a)：岩岩石石试试件件在在大大气气压压力力和和室室温温条条件件下下自自由由吸吸入入水水的的质质量量(m(mw1w1)与与岩岩样样干干质质量量(m(ms s)之之比比，用用百分数表示百分数表示第11页/共31页2023/3/24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、

9、小开空隙的相对比例关系。（2）饱和吸水率第12页/共31页2023/3/24（二）、岩石的软化性（二）、岩石的软化性（二）、岩石的软化性（二）、岩石的软化性n n岩石浸水饱和后岩石浸水饱和后强度降低强度降低的性质，称为软化性的性质，称为软化性n n软软软软化化化化系系系系数数数数(K(KR R)为为岩岩石石试试件件的的饱饱和和抗抗压压强强度度(cwcw)与干抗压强度与干抗压强度(c c)的比值的比值o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。oKR0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好oKR0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差第13页/共31页

10、2023/3/24岩 石 名 称软化系数岩 石 名 称软化系数花 岗 岩0.720.97泥 岩0.400.60闪 长 岩0.600.80泥 灰 岩0.440.54辉 绿 岩0.330.90石 灰 岩0.700.94流 纹 岩0.750.95片 麻 岩0.750.97安 山 岩0.810.91石英片岩、角闪片岩0.440.84玄 武 岩0.300.95云母片岩、绿泥石片岩0.530.69凝 灰 岩0.520.86千 枚 岩0.670.96砾 岩0.500.96硅 质 板 岩0.750.79砂 岩0.210.75泥 质 板 岩0.390.52页 岩0.240.74石 英 岩0.940.96常常见见

11、岩岩石石的的软软化化系系数数第14页/共31页2023/3/24第15页/共31页2023/3/24第16页/共31页2023/3/24常见岩石的物理性质指标值第17页/共31页2023/3/24（三）、岩石的抗冻性n n岩石抵抗冻融破坏的能力，称岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。为抗冻性。n n抗冻系数抗冻系数(R(Rd d)：岩石试件经反：岩石试件经反复冻融后的干抗压强度复冻融后的干抗压强度(c2c2)与冻融前干抗压强度与冻融前干抗压强度(c1c1)之之比，用百分数表示比，用百分数表示第18页/共31页2023/3/24（三）、岩石的抗冻性（三）、岩石的抗冻性（三）、岩石的抗冻性（三）、

12、岩石的抗冻性o质量损失率(Km)：冻融试验前后干质量之差(ms1ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示oRd75，Km2，抗冻性高o吸水率Wa5、软化系数KR0.75，饱水系数小于0.8的岩石，抗冻性高。第19页/共31页2023/3/24（四）、岩石的透水性（四）、岩石的透水性（四）、岩石的透水性（四）、岩石的透水性n n在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过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。的性质，称为透水性。的性质，称为透水性。的性质，称为透水性

13、。n n服从线性渗流规律服从线性渗流规律服从线性渗流规律服从线性渗流规律达西定律，即达西定律，即达西定律，即达西定律，即 UUKJKJ 渗透系数取决于岩石中空隙的数量、规模及连通情况等，渗透系数取决于岩石中空隙的数量、规模及连通情况等，渗透系数取决于岩石中空隙的数量、规模及连通情况等，渗透系数取决于岩石中空隙的数量、规模及连通情况等，并可在室内根据达西定律测定。并可在室内根据达西定律测定。并可在室内根据达西定律测定。并可在室内根据达西定律测定。同一种岩石，有裂隙发育时，渗流系数急剧增大，说明同一种岩石，有裂隙发育时，渗流系数急剧增大，说明同一种岩石，有裂隙发育时，渗流系数急剧增大，说明同一种岩

14、石，有裂隙发育时，渗流系数急剧增大，说明空隙性对岩石透水性的影响是很大的。空隙性对岩石透水性的影响是很大的。空隙性对岩石透水性的影响是很大的。空隙性对岩石透水性的影响是很大的。第20页/共31页2023/3/24岩石的水理性质岩石的水理性质n n可可可可溶溶溶溶性性性性：是是是是指指指指岩岩岩岩石石石石被被被被水水水水溶溶溶溶解解解解的的的的性性性性能能能能。它它它它与与与与岩岩岩岩石石石石的的的的矿矿矿矿物成分、水中物成分、水中物成分、水中物成分、水中COCOCOCO2 2 2 2含量及水的温度等因素有关。含量及水的温度等因素有关。含量及水的温度等因素有关。含量及水的温度等因素有关。n n膨

15、膨膨膨胀胀胀胀性性性性：岩岩岩岩石石石石吸吸吸吸水水水水后后后后体体体体积积积积增增增增大大大大引引引引起起起起岩岩岩岩石石石石结结结结构构构构破破破破坏坏坏坏的的的的性能称膨胀性。性能称膨胀性。性能称膨胀性。性能称膨胀性。一一一一般般般般含含含含有有有有粘粘粘粘土土土土矿矿矿矿物物物物的的的的岩岩岩岩石石石石具具具具有有有有定定定定的的的的膨膨膨膨胀胀胀胀性性性性，特特特特别别别别是是是是含含含含有蒙脱石类矿物的岩石膨胀性最大。有蒙脱石类矿物的岩石膨胀性最大。有蒙脱石类矿物的岩石膨胀性最大。有蒙脱石类矿物的岩石膨胀性最大。南南南南昆昆昆昆铁铁铁铁路路路路建建建建设设设设中中中中，膨膨膨膨胀胀

16、胀胀岩岩岩岩地地地地段段段段路路路路堑堑堑堑边边边边坡坡坡坡坍坍坍坍滑滑滑滑造造造造成成成成严严严严重重重重的的的的危害。危害。危害。危害。第21页/共31页2023/3/24岩石的水理性质岩石的水理性质n n崩解性：崩解性：崩解性：崩解性：岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈岩石被水浸泡，内部结构遭到完全破坏呈碎块状崩开散落的性能。具有强烈崩解的岩石和土，碎块状崩开散落的性能。具有强烈崩解的岩石和土，碎块状崩开散落的性能。具有强烈崩解的岩石和土，碎块状崩开散落的性能。具有强烈崩解的岩石和土，短时间内即发生崩解。短时间内即

17、发生崩解。短时间内即发生崩解。短时间内即发生崩解。n n我国西北地区的黄土，在水中浸泡一天左右即崩解，我国西北地区的黄土，在水中浸泡一天左右即崩解，我国西北地区的黄土，在水中浸泡一天左右即崩解，我国西北地区的黄土，在水中浸泡一天左右即崩解，西南某地风化钙泥质粉砂岩置于水中仅十多分钟就西南某地风化钙泥质粉砂岩置于水中仅十多分钟就西南某地风化钙泥质粉砂岩置于水中仅十多分钟就西南某地风化钙泥质粉砂岩置于水中仅十多分钟就全部崩解了。全部崩解了。全部崩解了。全部崩解了。第22页/共31页2023/3/24泡水前岩石：完整坚硬泡水前岩石：完整坚硬泡水后岩石：水化分散泡水后岩石：水化分散第23页/共31页2

18、023/3/24第三节第三节第三节第三节 岩石的热学性质岩石的热学性质岩石的热学性质岩石的热学性质1.什么是岩石的热学性质？什么是岩石的热学性质？2.为什么要研究岩石的热学性为什么要研究岩石的热学性质？质？3.在岩体力学中，常用的热学在岩体力学中，常用的热学性质指标有性质指标有 哪些？如何定量描述？哪些？如何定量描述？第24页/共31页2023/3/24第三节第三节第三节第三节 岩石的热学性质岩石的热学性质岩石的热学性质岩石的热学性质研究表明，岩石内或岩石与外界的热交换方式主要有传导热、对流传热及辐射传热等几种。其交换过程中的能量转换与守恒服从热力学原理。在以上几种热交换方式中，以热传导传热最

19、为普遍控制着几乎整个地壳岩石的传热状态，对流传热主要在地下水渗流带内进行。辐射传热仅发生在地表面。第25页/共31页2023/3/24第三节第三节 岩石的热学性岩石的热学性质质研究岩石的力学性质，在深埋隧洞、高寒地区及低温异常地区的工程建设、地热开发以及核肥料处理和石质文物保护中都具有重要的实际意义。在岩体力学中，常用的热学性质指标有：比热容、导热系数、热扩散率和热膨胀系数。第26页/共31页2023/3/24第三节第三节 岩石的热学性质岩石的热学性质一、岩石的比热容岩石的热容性：在岩石内部及其与外界进行热交换时，岩石吸收热能的能力，称为岩石的热容性如果设岩石温度由T1升高至T2所需要的热量为

20、：C（J/kgK）即为比热容，是表征岩石热容性的指标 第27页/共31页2023/3/24影响岩石比热容的因素：矿物组成、有机质含量、含水状态。常见矿物的比热容多为常见矿物的比热容多为（0.70.71.21.2）10103 3J/kgJ/kg K K第三节第三节 岩石的热学性质岩石的热学性质多孔含水岩石比热容计算：多孔含水岩石比热容计算：式中：式中：C Cd d 和和C Cw w 分别为干燥岩石和水的比热容，分别为干燥岩石和水的比热容，x x1 1和和x x2 2分别为岩石干重和水重。分别为岩石干重和水重。第28页/共31页2023/3/24第三节第三节 岩石的热学性质岩石的热学性质二、岩石的导热系数岩石传导热量的能力，称为热传导性，常用导热系数来表示。研究表明，岩石的比热容（研究表明，岩石的比热容（C）与导热系数（）与导热系数（k）间存在如下关系：间存在如下关系：第29页/共31页2023/3/24三、岩石的热膨胀系数岩石在温度升高时体积膨胀，温度降低时体积收缩的性质，成为岩石的膨胀性，用线膨胀（收缩）系数或体膨胀（收缩）系数来表示。第三节第三节 岩石的热学性质岩石的热学性质第30页/共31页