工程地質(zhì)1.4巖石的工程性質(zhì)

1/491.巖石的主要物理性質(zhì)

重度（密度）(unitweight)：巖石單位體積的重力（質(zhì)量）。有干重度、濕重度和飽和重度之分。比重(相對密度)(specificgravity)：固體巖石的重力（質(zhì)量）與同體積水在4oC時重力（質(zhì)量）的比值?？障堵?porosity)：巖石中空隙的體積與巖石總體積的比值。1.4巖石的工程性質(zhì)2/49吸水率：常壓條件下，巖石吸入水分的質(zhì)量與干燥巖石質(zhì)量之比。飽水率：高壓或真空條件下，巖石吸入水分的質(zhì)量與干燥巖石質(zhì)量之比。飽水系數(shù)：巖石的吸水率與飽水率的比值。其值越大，巖石的抗凍性越差。3/49軟化性：指巖石在水的作用下強度降低的性質(zhì)。軟化系數(shù)(softeningcoefficient)為巖石在飽水狀態(tài)下的極限抗壓強度與風干狀態(tài)下強度之比。<0.75是強軟化的巖石，工程性質(zhì)較差。滲透性(permeability)：指巖石允許水透過的能力。溶解性(dissolubility)：指巖石溶解于水的性質(zhì)?？箖鲂?frostresistance)：指巖石抵抗冰劈作用的能力.抗壓強度降低率<(20％～25％)的巖石是抗凍的。崩解性(disintegration)：指黏土質(zhì)巖石吸水膨脹的性質(zhì)。2.巖石的水理性質(zhì)4/493力學性質(zhì)

強度指標：抗壓強度(compressivestrength)：巖石單向受壓時抵抗破壞的能力?？估瓘姸?tensilestrength)：巖石單向受拉時抵抗破壞的能力?？辜魪姸?shearstrength)：巖石抵抗剪切破壞的能力。5/49抗剪強度可分為以下三種強度：(a)抗剪斷強度：在垂直壓力作用下的巖石剪切強度。(b)抗剪強度：沿著已有的破裂面發(fā)生剪切時的強度。(c)抗切強度：壓應(yīng)力等于零時的剪切強度。圖7—1巖石的三種抗剪強度試驗6/49

變形指標彈性模量(modulusofelasticity)：是應(yīng)力與彈性應(yīng)變的比值。變形模量(modulusofdeformation)：是應(yīng)力與總應(yīng)變的比值。泊松比(poisson’ratio)：是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變比值。7/494.影響巖石工程性質(zhì)的因素內(nèi)部因素（巖石的地質(zhì)特征）礦物成分結(jié)構(gòu)構(gòu)造

外部因素水的作用風化作用8/495.巖石的工程性質(zhì)評述

巖漿巖深成侵入巖具結(jié)晶結(jié)構(gòu)，晶粒粗大均勻，力學強度高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。但由于多種礦物結(jié)晶組成，抗風化能力較差。淺成侵入巖特別是脈狀巖體穿插于不同的巖石中，易蝕變風化，使其強度降低、透水性增大。噴出巖若具有氣孔構(gòu)造、流紋構(gòu)造及發(fā)育有原生裂隙，透水性較大。多呈巖流狀產(chǎn)出，巖體厚度小，巖相變化大，對地基均一性和穩(wěn)定性影響大。9/49

沉積巖火山碎屑巖由細小火山灰組成，水理性質(zhì)差。沉積碎屑巖受膠結(jié)物成分和膠結(jié)類型影響顯著。黏土巖浸水后易軟化和泥化，還可能有膨脹性。對工程極為不利，但可作隔水層和防滲層?；瘜W巖和生物化學巖具不同程度的可溶性，易滲漏。10/49

巖石（Rock）:

具一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦物集合體。巖體（Rockmass）：包含各種結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)體。巖體的工程性質(zhì)首先取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì),其次才是組成巖體的巖石性質(zhì)。二、巖體及巖體結(jié)構(gòu)11/49

巖體結(jié)構(gòu)(rockmassstructure)

=

結(jié)構(gòu)面(structuralplane)+結(jié)構(gòu)體(structuralelement)12/49結(jié)構(gòu)面：存在于巖體中的各種地質(zhì)界面。分為：

13/49巖體中的軟弱夾層14/49結(jié)構(gòu)面特征

形態(tài)、平整光滑度張開度和充填程度連通性密集程度產(chǎn)狀和組數(shù)規(guī)模

15/49結(jié)構(gòu)體類型

(d)(a)(c)(f)(g)(b)(e)(h)

圖7—2結(jié)構(gòu)體的類型(a)方柱（塊）體；(b)菱形柱體；(c）三棱柱體；(d)楔形體；(e)錐形體;(f)板狀體;(g)多角柱體;(h)菱形塊體16/49巖體結(jié)構(gòu)類型及工程性質(zhì)

整體塊狀結(jié)構(gòu)：整體強度高。層狀結(jié)構(gòu)：強度和變形特性具各向異性特點。碎裂結(jié)構(gòu)：巖體完整性破壞大。散體結(jié)構(gòu)：工程性質(zhì)差。17/49三、巖體的主要力學性質(zhì)變形特性變形模量彈性模量圖7—5應(yīng)力——應(yīng)變曲線圖7—6巖石的彈性變形18/49蠕變(creep):

在一定應(yīng)力下,變形隨時間持續(xù)增長。松弛(relaxation):

在變形保持一定時,應(yīng)力隨時間逐漸減小。

流變性:

指在恒定條件下，應(yīng)力或變形隨時間而變化的特性。圖7—8不同應(yīng)力條件下巖體的蠕變曲線19/49強度特性最主要是抗剪強度cm

圖7—12巖體抗剪強度包絡(luò)線1－結(jié)構(gòu)面強度線；2－巖塊強度線；3－巖體強度包絡(luò)線變化范圍

20/491、分類的目的（1）為巖石工程建設(shè)的勘察、設(shè)計、施工和編制定額提供必要的基本依據(jù)。（2）便于施工方法的總結(jié),交流,推廣。（3）為便于行業(yè)內(nèi)技術(shù)改革和管理。四、巖石和巖體的工程分類21/492、分類原則

（1）有明確的類級和適用對象。（2）有定量的指標。（3）類級一般分五級為宜。（4）分類方法簡單明了、數(shù)字便于記憶和應(yīng)用。（5）根據(jù)適用對象，選擇考慮因素。趨勢：“綜合特征值”分類法

22/493、分類的獨立因素

在分類中起主導(dǎo)和控制作用的有如下幾方

面因素：

（1）巖石材料的質(zhì)量（強度指標）。（2）巖體的完整性，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、密度、聲波等。（3）水理狀態(tài)（軟化、沖蝕、弱化）（4）地應(yīng)力（5）其它因素（自穩(wěn)時間、位移率）

其中：巖性是最重要因素返回23/49《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021－2009)根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強度標準值Rc劃分巖石的堅硬程度:5153060Rc極軟巖軟巖較軟巖較堅硬巖堅硬巖4、幾種代表性的分類方案24/49《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021－2009)根據(jù)巖體的完整性指數(shù)劃分巖石的完整程度:0.150.350.550.75完整性指數(shù)極破碎破碎較破碎較完整完整巖體壓縮波速度與巖塊壓縮波速度之比的平方25/49《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021－2001)根據(jù)巖石堅硬程度和巖體完整程度綜合分五個巖體基本質(zhì)量等級:

完整程度

堅硬程度完整較完整較破碎破碎極破碎堅硬巖IIIIIIIVV較硬巖IIIIIIVIVV較軟巖IIIIVIVVV軟巖IVIVVVV極軟巖VVVVV26/49RQD是選用堅固完整的、其長度大于等于10cm的巖芯總長度與鉆孔長度的比，百分數(shù)表示為：《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021－2001)根據(jù)巖石質(zhì)量指標RQDRockQualityDesignation分類：

RQD分類類別RQD（％）巖石質(zhì)量