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1、上节回顾上节回顾ReviewReviewqq岩石力学研究的对象及特点岩石力学研究的对象及特点qq岩石力学研究的主要内容岩石力学研究的主要内容qq岩石力学的研究方法岩石力学的研究方法本节内容本节内容NextNext我们将进入岩石力学的重要内容我们将进入岩石力学的重要内容 岩石的物理性质的学习中岩石的物理性质的学习中 第二章第二章 岩石的物理性状（性质）岩石的物理性状（性质） Chapter 2 Physical Properties of RockChapter 2 Physical Properties of Rock目的及要求：了解工程实践中最关注的岩石的目的及要求：了解工程实践中最关注的岩
2、石的 工程性质（即物理性质、力学性质和水理性质）；工程性质（即物理性质、力学性质和水理性质）； 要求熟悉各种岩石物理性质的具体含义和测试过程要求熟悉各种岩石物理性质的具体含义和测试过程 与手段；掌握岩石物理性质的工程意义；岩石与岩与手段；掌握岩石物理性质的工程意义；岩石与岩 体的工程分类；体的工程分类； 重点：岩石的物理性质指标和岩石的渗透与水理重点：岩石的物理性质指标和岩石的渗透与水理 性质。性质。 难点：各类岩石物理参数的计算公式与测试方法难点：各类岩石物理参数的计算公式与测试方法 、裂隙统计方面的内容。、裂隙统计方面的内容。 学习提示学习提示 Learning HintsLearning
3、 Hints2.1 2.1 岩体的结构特性岩体的结构特性岩石（根据成因）可分为：岩石（根据成因）可分为：岩浆岩岩浆岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩在已有岩石的基础上，经过变质混合作用在已有岩石的基础上，经过变质混合作用 后形成的；后形成的；海洋、湖泊沉积形成海洋、湖泊沉积形成特点：层状，同一特点：层状，同一 时期时期 性质相近；性质相近；岩浆喷发、坚硬、均一；也叫火成岩岩浆喷发、坚硬、均一；也叫火成岩淤积地质体（岩体）2.1 2.1 岩体的结构特性岩体的结构特性2.1 2.1 岩体的结构特性岩体的结构特性岩石（根据成因）可分为：岩石（根据成因）可分为：淤积地质体(岩体)结构面Structure Su
4、rface结构体岩块Rockp 断层：规模较大，宽度几米几十米，延伸长度几百米几公里；p 节理：规模中等，宽度几十厘米，延伸长度几米几十米；p 裂隙：规模较小，宽度几厘米甚至更小，延伸长度几十厘米；2.1 2.1 岩体的结构特性岩体的结构特性岩石（根据成因）可分为：岩石（根据成因）可分为：淤积地质体(岩体)结构面结构体结构面少，连续性差，闭合结构面少，连续性差，闭合 巨型（原型）结构巨型（原型）结构结构面较发育结构面较发育 块状结构块状结构结构面极发育结构面极发育 破裂（散体）结构破裂（散体）结构根据相 对组合 关系划 分岩体 的结构2.2 2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连
5、续性、不均匀性及各向异性由于岩石中存在各种规模的由于岩石中存在各种规模的结构面（断（断 裂带、断层、节理、裂隙）裂带、断层、节理、裂隙）致使岩石的物理力学性质致使岩石的物理力学性质不连续、不不连续、不 均匀、各向异性均匀、各向异性因此，有必要引入刻划因此，有必要引入刻划不均一程度的参数。的参数。2.2 2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性及各向异性2.2.1 岩石的裂隙性通常采用裂隙率作为定量评 价(描述)裂隙切割的程度。2.2.1 岩石的裂隙性q 单向裂隙a) 沿一组裂隙面法向统计 含义：单位长度上裂隙 条数（条m）。显然： 岩体切割越破 碎。2.2 2.2 岩
6、石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性及各向异性2.2 2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性及各向异性2.2.1 岩石的裂隙性q 单向裂隙b) 沿裂隙面方向 （连通率） a裂隙面长度；b岩桥长度；Jinping2.2 2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性及各向异性2.2.1 岩石的裂隙性q 平面裂隙率概念：指岩石单位面积上各类裂隙面积所占比重。第i条裂隙长度；第i条裂隙宽度；讨论 的两种极限情况：(1) 时，无裂隙；(2) 时，全部被裂隙充满；2.2 2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性
7、及各向异性2.2.2 各向异性q 正交各向异性（三个材料主轴、定义材料参数）概念：岩石的强度、变形指标（力学性质）随空间方位不 同而异的特性。(从岩石的不同方向施加荷载，其抵抗破坏的能 力不同)三个材料主轴方向力学性 质不同表征各向异性材料的参数9个 ！2.2 2.2 岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性及各向异性2.2.2 各向异性概念：岩石的强度、变形指标（力学性质）随空间方位不 同而异的特性。q 横观各向同性（层状）层面内 力学性质相同（多向同性面）；层 间 力学性质差异；涉及5个参数：2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标在前面说到，岩石力学问题的研
8、究首先应从岩石的基本物理力学性质研究入手，本 节介绍岩石（块）的基本物理性质的主要指 标及测试方法。中华人民共和国水利部. 水利水电工程岩石试验规程SL264-2001S.中华人民共和国行业标准, 2001年2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标岩体属于三相体（岩体属于三相体（ 固固SolidSolid、液、液 LiquidLiquid、气、气GasGas）孔隙（含水、空气等）矿物颗粒2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.1 岩石的容重指单位体积岩石的重量。由于岩样中含有水分，根据由于岩样中含有水分，根据“w”w”的的 不同含义，可分为：不同含义，可分为：
9、q 干容重（烘干状态）体积V的确定：标准件 直接量A、H；非标准件 用阿基米德原理q 天然容重天然状态（大气压力室温条件下含水量）2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.1 岩石的容重q 饱和容重测定方法：煮沸或 抽真空充分饱和 称重Wm岩石的容重在一定程度上反映 岩石的力学性质情况。通常，岩石 的容重越大，则它的性质越好，反 之越差。2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.2 比重指岩石干重量指岩石干重量WsWs除以岩石的实体积（不含孔隙体积）除以岩石的实体积（不含孔隙体积）VsVs 的干容重与的干容重与4c4c水的容重的比值。水的容重的比值。式中：式
10、中： 绝对干燥时体积为绝对干燥时体积为V V的岩石重量（的岩石重量（kNkN）；）；岩石的实体体积（不包含孔隙体积）（岩石的实体体积（不包含孔隙体积）（mm3 3）；）；水的容重（在水的容重（在4 4时等于时等于1010）（）（kN/mkN/m3 3）；）；2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.3 孔隙率指岩石内孔隙体积与总体积之比。用下式表示：指岩石内孔隙体积与总体积之比。用下式表示：根据干容重根据干容重 s s和比重和比重GGs s也可以推导出孔隙率：也可以推导出孔隙率：2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.3 孔隙率2.3 2.3 岩石的物理性
11、质指标岩石的物理性质指标2.3.4 天然含水量指指天然状态天然状态下，岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。下，岩石的含水量与岩石干重比值的百分比。 用下式表示：用下式表示：式中：式中：岩石的烘干前质量；岩石的烘干前质量；水的质量（一个大气压和室温条件）；水的质量（一个大气压和室温条件）；岩石烘干前的质量（天然质量）；岩石烘干前的质量（天然质量）；2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.5 自然吸水率指岩石在指岩石在常温条件常温条件下浸水下浸水4848小时后，岩石内的含水量与岩小时后，岩石内的含水量与岩 石干容重的比值。用下式表示：石干容重的比值。用下式表示：式中：式中：岩石
12、的干重量；岩石的干重量；浸水浸水4848小时后岩石的重量；小时后岩石的重量；2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.6 饱和吸水率指岩样在指岩样在强制状态（真空、煮沸或高压）强制状态（真空、煮沸或高压）下，岩样最大吸下，岩样最大吸 水量与岩石干重量比值。用下式表示：水量与岩石干重量比值。用下式表示：式中：式中：岩石的干重量；岩石的干重量；岩石在强制条件下的岩石在强制条件下的重重量（吸入水岩石干重）；量（吸入水岩石干重）；测定方法：煮沸法或测定方法：煮沸法或 真空抽气法，用高压真空抽气法，用高压 法可能会提高饱和程法可能会提高饱和程 度，但设备复杂度，但设备复杂2.3 2.3
13、 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.7 饱水系数指岩石吸水率与饱水率的比值百分率。用下式表示：指岩石吸水率与饱水率的比值百分率。用下式表示：（一般饱水系数介于（一般饱水系数介于0.50.50.80.8之间）之间）2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.7 饱水系数K91时：冻结过程中，水结成冰的相变现象 会对岩石中的孔隙和裂隙产生“冰劈”作用，造成岩石 胀烈破坏。饱水系数对饱水系数对岩石抗冻性岩石抗冻性具有重要影响，试验证明：具有重要影响，试验证明：KK1。2.3.10 渗透系数Kqq 渗透系数的实验室测定渗透系数的实验室测定或或应用了水力学中的达应用了水力学中的
14、达 西西(Darcy)(Darcy)定律定律2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.10 渗透系数Kqq 渗透系数的现场测定渗透系数的现场测定现场抽水试验 Borehole Pumping Test稳定流抽水试验非稳定流抽水试验自由振荡法试验2.3 2.3 岩石的物理性质指标岩石的物理性质指标2.3.10 渗透系数Kqq 渗透系数的现场测定渗透系数的现场测定中华人民共和国电力部. 水利水电工程钻孔抽水 试验规程（DL/T5213-2005S.中华人民共和国 行业标准, 2005年上节回顾上节回顾ReviewReviewqq
15、岩石的结构特性岩石的结构特性qq岩石的不连续性、不均匀性及各向异性岩石的不连续性、不均匀性及各向异性qq岩石的主要物理力学指标岩石的主要物理力学指标本节内容本节内容NextNext我们将继续学习岩体的工程分类我们将继续学习岩体的工程分类 ，同时开始进入岩石力学重要章节，同时开始进入岩石力学重要章节 岩石强度的学习中岩石强度的学习中2.4 2.4 岩体的工程分类岩体的工程分类岩体工程分类既是工程岩体稳定性分析的基础，也是岩体工程分类既是工程岩体稳定性分析的基础，也是 评价岩体工程地质条件的一个重要途径。评价岩体工程地质条件的一个重要途径。岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实岩体工程分类实际上是通过岩体的一些简单和容易实 测的指标，把工程地质条件和岩体的力学性质联系起来，测的指标，把工程地质条件和岩体的力学性质联系起来， 并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经并借鉴已建工程设计、施工和处理等方面成功与失败的经 验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。验教训，对岩体进行归类的一种工作方法。目的是通过分类
