岩石力学与工程岩石物理力学性质.ppt

2024/10/213.变质岩
先以存在的火成岩、沉积岩或变质岩受物理和化学条件变化的影响改变其结构、构造和矿物成分而形成的新的岩石。
（2）基本构成
岩石的基本构成是由组成岩石的矿物质成分和结构两大方面来决定的。2024/10/212024/10/212024/10/212024/10/212024/10/21（3）容重的分类
根据岩石的含水状态，将容重又可分为：天然容重、干容重和饱和容重。
1.天然容重：是指岩石在自然条件下，单位体积的重量。
2.干容重：是指试件在105℃～110℃温度下烘干24小时的试验条件下，岩石孔隙中的液体全部被蒸发，试件中仅有固体和气体时,单位体积的重量。
3.饱和容重：是指试件在浸水48h或抽真空法，使岩石中的孔隙都被水充填时，单位体积的重量。
（4）测定的试验方法
测定岩石的容重可根据岩石的性质和岩样形态采用：量积法、水中称量法或蜡封法等。1.量积法
适用条件：凡能制备成规则试样的岩石均宜采用量积法测定其容重。
试验方法：首先测定规则试样的平均断面积A，平均高度h以及试样的重量G，代入2-2式即得其容重。若试样重量是自然状态的重量时，即为岩石的天然容重；若试样重量是在105℃～110℃温度下烘干24小时后的重量时，则为该岩石的干容重；若是采用48h浸水法或抽真空法使岩石试件饱和的重量时，则为该岩石的饱和容重。2.水中称量法
适用条件：对于规则或不规则形状的岩样进行测量时都可采用此方法，但对于孔隙率非常发育、遇水崩解、溶解及干缩湿脹的岩石或岩石干容重时不能采用此方法。
试验方法：首先称量规则或不规则的岩样在浸入纯水前的重量W，然后再测出岩样在纯水中的重量,根据阿基米德原理可得出岩样的体积（V），就可根据（2-3）式得出该试样的天然容重（γ）或饱和容重。3.蜡封法
适用条件：本方法适用于不能用量积法或水中称量法测定其容重的岩石，它既可测出该岩石的干容重也可测出其天然容重。
试验方法：首先选取有代表性岩样在105℃～110℃温度下烘干24小时，取出，系上细线，称岩样重量，持细线将岩样缓慢浸入刚过熔点的蜡溶液中，浸后立即取出，检查试样周围的蜡膜，若有气泡应用针刺破，再用蜡液补平，待试件冷却后称取其重量，然后将蜡封岩样浸没于纯水中称其重量，则岩石的干容重为：2.2.2岩石的密度
（1）概念
岩石的密度：即单位体积内岩石的质量。
（2）计算关系式

式中ρ——岩石密度（kg/m3）；W­——被测岩样的质量（kg）；V——被测岩样的体积（m3）。
（3）容重和岩石密度的关系2.2.3岩石的比重
岩石的比重是岩石固体部分的重量和4℃时同体积纯水重量的比值，即：

式中，为岩石的比重；为体积为V的岩石固体部分的重量（kN）；为岩石固体部分（不包括孔隙）的体积（m3）；为4℃时单位体积纯水的重量（kN/m3）。2024/10/212024/10/212024/10/21（2）岩石的吸水性
岩石的吸水性：即岩石在一定条件下吸收水分的性能，它取决于岩石孔隙的数量、大小、开闭程度和分布情况。表征岩石吸水性的指标有：吸水率、饱和吸水率与饱水系数。
1.岩石的吸水率
岩石吸水率：是指岩石在常温常压下吸入水的质量与其烘干质量mdr的比值，以百分数表示，即：

式中，m0为烘干岩样浸水48小时后的总质量。2.岩石的饱和吸水率（或饱水率）
饱和吸水率（或饱水率）：是指岩石在强制状态（高压或真空、煮沸）下，岩石吸入水的质量与岩样在105℃～110℃温度下烘干24h后质量mdr的比值，以百分数表示，即：

式中，wsa为岩石的饱和吸水率；msa为真空饱和或煮沸后试件的质量（kg）。
强制状态：在高压条件下，通常认为水能进入岩石中所有张开的孔隙和裂隙中，国外采用高压设备测定岩石的饱和吸水率；国内常用真空抽气法或煮沸法测定饱和吸水率。3.岩石饱水系数
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，即：

（3）岩石的透水性
岩石的透水性是指岩石能被水透过的性能。它的大小可用渗透系数来衡量，主要决定于岩石孔隙的大小、方向及其连通情况。2024/10/21（5）岩石的抗冻性
岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性，通常用抗冻系数表示。
岩石的抗冻系数：是指岩样在±25℃的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解，其抗压强度有所下降，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值，以百分数表示，即：

式中，为岩样冻融前的抗压强度kPa；为岩样冻融后的抗压强度kPa。2024/10/212024/10/212024/10/212024/10/212024/10/21（2）试验方法
1.实验过程
单轴抗压强度的试验是在带有上、下块承压板的试验机上进行，按一定的加载速度单向加压直至试件破坏。
2.试件尺寸要求
1）国际岩石