岩石力学全部课件.ppt
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1,岩石力学,2,主要内容1.绪论,绪论1.1岩石力学的定义和特点1.2岩石力学的主要研究问题1.3岩石力学的研究方法1.4岩石力学的发展概况1.5岩石与岩体的基本概念,3,1.1岩石力学的定义和特点1.绪论,岩石力学定义岩石力学是固体力学的一个分支(力学,固体力学,岩石力学)关于岩石力学定义的说法很多,比较公认的说法是:
“岩石力学是关于岩石的力学性态理论和应用的科学,它是与岩石性态对物理环境的力场反应有关的力学分支。
”(美国地质协会岩石力学委员会,1966)岩石力学与一般固体力学的两大显著区别:
岩石(或岩体)具有非均质、非连续、非线性和各向异性特征。
岩石(或岩体)不是简单的固体,而常常是“水固气”三相介质。
岩石中存在地应力,很多情况下岩石是:
“卸载”破坏而不是“加载”破坏。
4,岩石力学的特点岩石力学是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。
其任务是为解决岩石工程疑难问题提供理论指导和实用方法。
岩石工程复杂程度的增加不断提出新问题,推动岩石力学发展。
岩石力学是一门多学科交叉的边缘学科。
研究对象的复杂性,导致其涉及的理论领域相当广泛。
主要涉及的学科:
固体力学、流体力学、计算数学、结构力学、弹塑性理论、工程地质和地球物理学等。
1.1岩石力学的定义和特点1.绪论,5,在水利水电、交通设施、城镇建设等国民经济建设的诸多领域,有许多问题需要应用岩石力学的理论和方法进行研究和加以解决。
在采矿工程中,主要研究问题有:
(1)露天采矿边坡设计及稳定加固技术;
(2)巷道和采场围岩稳定性问题(特别是软岩巷道和深开采);(3)矿柱稳定性及采场结构优化设计问题;(4)矿井突水预测、预报及预处理理论和技术;(5)煤与瓦斯突出预测及处理理论和技术;(6)岩爆、岩爆预报及预处理理论和技术;(7)采空区处理及地面沉降问题;(8)岩石破碎问题。
等等。
1.2岩石力学的主要研究问题1.绪论,6,由于岩石力学是一门边缘交叉学科,研究的内容广泛,对象复杂,这就决定了岩石力学研究方法的多样性。
根据所采用的研究手段或所依据的基础理论所属学科领域的不同,岩石力学的研究方法大概可归纳为以下四种:
工程地质研究方法;科学实验方法;数学力学分析方法;整体综合分析方法。
1.3岩石力学的研究方法1.绪论,7,工程地质研究方法着重于研究与岩石和岩体的力学性质有关的岩石和岩体地质特征。
如:
用岩矿鉴定方法,了解岩体的岩石类型、矿物组成及结构构造特征;用地层学方法、构造地质学方法及工程勘察方法等,了解岩体的成因、空间分布及岩体中各种结构面的发育情况等;用水文地质学方法了解赋存于岩体中地下水的形成与运移规律等。
1.3岩石力学的研究方法1.绪论,8,科学实验方法科学实验是岩石力学发展的基础,它包括:
实验室岩石力学参数的测定;模型试验(光弹模型、相似材料模型、离心模型);原位试验和原位监测;地应力的测定;岩体构造的测定(钻孔摄像、声波测试等),等。
试验结果可为理论分析提供必要的物理力学参数,有些结果(如模拟试验和原位监测)还可直接用于评价岩体的变形和稳定性。
1.3岩石力学的研究方法1.绪论,9,1.3岩石力学的研究方法1.绪论,10,数学力学分析方法,1.3岩石力学的研究方法1.绪论,它是通过建立工程岩体的力学模型和利用适当的分析方法,预测工程岩体在各种力场作用下的变形和稳定性,为岩石工程设计和施工提供定量依据。
这种方法中,建立符合实际的力学模型和选择适当的分析方法是关键。
常用的力学模型有:
刚体力学模型;弹性及弹塑性力学模型;流变模型;断裂力学模型;损伤力学模型;渗透网络模型;拓扑模型,等等。
11,常用的分析方法有:
1.3岩石力学的研究方法1.绪论,数值分析方法有限差分法有限元法边界元法无界元法流形元法不连续变形分析法块体力学反演分析法等,不确定性和系统分析法随机分析可靠度分析灵敏度分析趋势分析时间序列分析灰色系统理论等,极限平衡法(在边坡稳定性分析中常用),数学力学分析方法,12,整体综合分析方法就整个工程进行多种方法并以系统工程为基础的综合分析。
由于岩石力学与岩石工程研究中每一环节都是多因素的,且信息量大,因此必须采用多种方法并考虑多种因素(工程的、地质的、施工的)进行综合分析和综合评价,特别注重理论和经验相结合,才能得出符合实际情况的正确结论。
就岩石工程而言,整体综合分析方法又必须以不确定性分析方法为指导。
因为在岩石工程问题中,存在着多方面的不确定性因素,只有采用不确定性研究方法,才能摆脱传统的确定性分析方法的影响,使研究和分析结果更符合实际,更可靠和实用。
现代非线性科学理论、信息科学理论、系统科学理论、模糊数学、人工智能、灰色理论和计算机科学技术的发展为不确定性分析方法奠定了必要的技术基础。
1.3岩石力学的研究方法1.绪论,13,国际方面:
岩石力学形成背景两大著名工程灾害两个里程碑事件萨茨堡学派国内方面:
发展的四个阶段及其主要标志,1.4岩石力学发展简况1.绪论,14,岩石力学形成背景一般认为,岩石力学作为一门独立的学科存在,大概在上世纪50年代。
岩石力学是在这样的背景下诞生的:
二战后,各国急于医治战争创伤,大力发展经济建设;水电、矿山等能源、资源的开发,导致工程规模越来越大;工程条件却越来越差,经常发生滑坡、顶板冒落等严重事故;迫使人们研究失事原因,开始从岩石力学着手探索。
特别是两起震惊世界的特大工程灾害,给人们敲响了警钟,从而催化了岩石力学的萌芽。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,15,两大著名工程灾害法国马尔帕塞(Malpasset)薄拱坝(67m高)时间:
1959.12.2事故:
坝基失稳,毁于一旦,死亡380人,百余人失踪。
意大利瓦昂(Vajont)拱坝(265m高)时间:
1962.10.9事故:
上游左岸大规模滑坡,滑坡体长达1800m,约23亿m3的岩块滑入水库,冲到对岸形成100150m高的岩堆,致使库水漫顶,冲毁下游的郎格罗尼镇,死亡约2500人。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,16,两个里程碑事件举行以岩石力学为主题的第一次国际岩石力学讨论会时间:
1951地点:
奥地利的萨茨堡发起人:
奥地利工程地质学家施迪尼和缪勒等人。
成立世界性的组织国际岩石力学学会时间:
1962发起者及参加者:
萨茨堡学派及世界各国包括不同学派观点的学者。
“地质与土木工程”杂志也改名为“岩石力学”继续出版。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,缪勒,17,萨茨堡学派(SalzburgCircle)一个起源于奥地利萨茨堡,由施迪尼、缪勒等16人组成的地质力学研究组发展而形成的学术派别。
该学派强调运用地质力学的观点和方法研究岩石力学。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,18,我国岩石力学发展简况我国是世界上发展岩石力学较早的国家之一,所投入的力量和为工程进行的试验工作量为世界之最。
奠基人陈宗基教授大体可分为四个阶段:
萌芽阶段起步阶段成长阶段发展阶段,1.4岩石力学发展简况1.绪论,19,萌芽阶段(上世纪50年代)50年代,北京水科院将岩石力学作为土力学的分支开始着手研究,并起草了岩石力学(实验室)试验操作规程(初稿);同时,第一次开展了水压法测定隧洞围岩抗力系数的大型现场试验和抗剪强度现场试验。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,20,起步阶段(1958年70年代初)1958年10月成立三峡岩基专题研究组。
此期间我国开始具体建立机构和结合工程开发室内和现场试验。
该阶段试验做得不少,但如何结合工程实际,认识还很模糊。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,21,成长阶段(70年代初1985年)1985年,中国岩石力学与工程学会成立。
该期间,我国岩石力学逐步走向成熟。
主要表现在:
计算机技术开始引入岩石力学领域,大大提高了研究水平。
队伍扩大,成立了全国性的情报网,开始与国际学术交流。
兴建葛洲坝,开展了大规模的岩石力学试验研究工作。
80年代初新奥法在我国开始推广,围岩变形监测得到空前发展。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,22,发展阶段(1985年现在)该期间,我国岩石力学得到了高速发展,体现在:
有了专业组织,提供了广泛学术交流的讲坛和阵地。
三峡工程等世界级工程的兴建,极大地提高了我国的研究水平。
国家建设的不断需求(西部大开发、南水北调)成为我国岩石力学发展的强大推动力。
各种研究手段引入岩石力学领域,学术思想空前活跃。
1.4岩石力学发展简况1.绪论,23,岩石和岩体是岩石力学的直接研究对象,因此学习和研究岩石力学,首先要建立岩石(或岩块)和岩体的基本概念。
几个基本概念岩石(Rock):
矿物、岩屑的集合体。
结构面(StructuralPlane):
指地质历史发展过程中,在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度,厚度相对较小的地质界面或带。
岩块(Rockblock或Rock):
指不含显著结构面的岩石块体,是构成岩体的最小岩石单元体。
岩体(Rockmass):
指地质历史过程中形成的,由岩块和结构面网络组成的,具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
岩体结构(RockmassStructure):
指岩体中结构面与结构体的排列组合关系。
其包括两个基本要素,即结构面和结构体。
1.5岩石和岩体的基本概念1.绪论,24,岩石岩石是组成地壳的基本物质,它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律凝聚而成的自然地质体。
岩石可由单种矿物组成。
如:
纯洁的大理石由方解石组成。
多数的岩石则是由两种以上的矿物组成。
如:
花岗岩主要由石英、长石、云母三种矿物组成。
按照成因,岩石可分为三大类:
岩浆岩、沉积岩和变质岩。
1.5.1岩石和岩体1.绪论,25,岩浆岩(火成岩)岩浆岩是由岩浆冷凝而形成的岩石。
岩浆岩绝大多数是由结晶矿物组成,很少由非结晶矿物组成。
由于组成岩浆岩的各种矿物的化学成分和物理性质较为稳定,它们之间的连接是牢固的,故岩浆岩通常具有较高的力学强度和物质性。
1.5.1岩石和岩体1.绪论,花岗岩试件,26,1.5.1岩石和岩体1.绪论,沉积岩沉积岩是由母岩(岩浆岩、变质岩或早已形成的沉积岩)在地表经风化剥蚀而产生的物质,通过搬运、沉积和固结作用而形成的岩石。
沉积岩由颗粒和胶结物组成,各有不同的成分。
颗粒包括各种不同形状和大小的岩屑及不同矿物。
胶结物常见的有钙质、硅质、铁质、泥质等。
沉积岩的物理力学性质不仅与颗粒有关,还与胶结物有很大关系。
如:
硅质、钙质胶结的沉积岩强度一般较高。
泥质胶结的沉积岩强度较低。
由于沉积环境的影响,沉积岩具有层理构造,具有各向异性特征。
27,变质岩变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。
它在矿物成分和结构构造上具有变质过程中所产生的特征,也常常残存有原岩的某些特点。
因此,它的物理力学性质不仅与原岩的性质有关,而且与变质作用的性质和变质程度有关。
1.5.1岩石和岩体1.绪论,大理岩试件照片,28,结构面结构面是岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面。
它包括物质的分界面和不连续面。
结构面是岩体的重要组成单元,岩体质量的好坏与结构面的性质密切相关。
结构面的强度取决于它的特性,即它的粗糙度及充填物的性质。
研究结构面时,一方面要注意结构面的强度、密度及其延展性,另一方面还需注意结构面的规模大小和它们之间的组合关系。
1.5.2岩体结构1.绪论,29,结构体结构体(StructuralElement)是指被结构面所包围的完整岩石,或隐蔽裂隙的岩石。
结构体也是岩体的重要组成部分。
结构体的不同形态称为结构体的形式。
常见的单元结构体有块状、柱状、板状体,以及菱形、楔形、锥形体等。
1.5.2岩体结构1.绪论,30,岩体结构的类型岩体结构是由结构面的发育程度和组合关系,或结构体的规模及排列形式决定的。
岩体结构类型的划分反映出岩体的不连续性和不均匀性特征。
中科院地质所将岩体结构分为六类(P3):
(1)块状结构
(2)镶嵌结构(3)碎裂结构(4)层状结构(5)层状碎裂结构(6)松散结构我国不少专为工程目的的岩体分类(如铁路隧道规范分类等),都是以岩体结构分类为基础的。
布置作业:
第1章复习思考题(P8),1.5.2岩体结构1.绪论,31,2.1岩石的结构和构造2.2岩石的基本物理性质2.3岩石的强度2.4岩石的变形2.5岩石的流变,主要内容2.岩石的物理力学性质,32,岩石力学的任务是研究岩石或岩体在受力情况下的变形、屈服、破坏以及破坏后的力学效应等现象。
但这些现象不象均质材料(如金属)那样有较明确的规律可循。
岩石或岩体是赋存于自然界中的十分复杂的介质。
不同的岩石在形成过程中经历了不同的成因特点。
各类岩石或岩体在形成后又遭受了不同的地质作用,包括:
地应力变化;各种构造地质作用;各种风化作用;人类各种营力的作用,等。
上述各种作用的综合,使岩石或岩体呈现明显的非线性、不连续性、不均质性和各向异性等复杂特性。
概述2.岩石的物理力学性质,33,岩石或岩体的上述特性,决定了理论分析(包括数值分析)必须以对岩石或岩体的物理力学特性的深刻认识为基础。
随着数学、力学和计算机科学的发展,人们现在可以对复杂的岩石工程问题进行量化分析,但这种量化分析是针对分析模型的,并不完全等于对原型的定量描述。
模型量化分析结果是否具有真正的定量意义取决于分析模型及其力学参数取值与原型的贴近程度。
如果对岩石工程问题的地质条件和介质物理力学特性认识不深刻,分析模型选用不当,力学参数取值不准,模型边界条件不符,则再精密的计算都只能是数学游戏,经不起实际工程的检验。
概述2.岩石的物理力学性质,34,岩石的物理力学性质除与其组成成分有关外,还取决于岩石的结构和构造。
岩石的结构指岩石中矿物(及岩屑)颗粒相互之间的关系,包括颗粒的大小、形状、排列、结构联结特点及岩石中的微结构面(即内部缺陷)。
其中,以结构联结和微结构面对岩石的工程性质影响最大。
岩石的构造指各种不同结构的矿物集合体的各种分布和排列方式。
岩浆岩的常见构造:
块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状构造。
层理构造和层面构造是沉积岩最重要的特征。
变质岩的常见构造:
片麻状构造、片状构造、板状构造、块状构造、千枚状构造。
2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质,35,结构联结类型岩石中结构联结的类型主要有两种:
即结晶联结和胶结联结。
结晶联结:
是矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起,通过共用原子或离子使不同晶粒紧密接触,一般强度较高。
如岩浆岩、大部分变质岩和部分沉积岩都有这种联结。
胶结联结:
是矿物颗粒通过胶结物联结在一起。
这种联结的岩石强度取决于胶结物的成分和胶结类型。
胶结物质有:
硅质、铁质、钙质、泥质等。
一般而言,硅质强度最高,铁质和钙质次之,泥质最差且抗水性差。
2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质,36,岩石风化岩石长期暴露在地表之后,经受太阳辐射热、大气、水及生物等作用,使岩石结构逐渐破碎、疏松,或矿物成分发生次生变化,称为风化。
岩石矿物组成和结构改变岩块的物理力学性质改变(强度降低、抗变形性能减弱、空隙率增大、渗透性加大)。
衡量岩石(块)风化程度的指标:
定性指标主要有:
颜色、矿物蚀变程度、破碎程度及开挖锤击技术特征等。
定量指标主要有:
风化空隙率指标Iw、波速比指标kv和风化系数kf等。
2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质,风化,37,2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质,岩石风化定量指标风化空隙率Iw快速浸水后风化岩石吸入水的质量mw与干燥岩石质量mrd之比。
波速比kv风化岩石纵波波速Vcp与新鲜完整岩石纵波波速vrp之比。
风化系数kf风化岩石饱和单轴抗压强度与新鲜完整岩石饱和单轴抗压强度之比,38,岩石风化分级岩土工程勘察规范(GB50021-2002),2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质,39,岩石坚硬程度岩石坚硬程度指岩石抵抗破坏和变形的能力。
岩石坚硬程度按岩石饱和单轴抗压强度cw划分为五级。
2.1岩石的结构与构造2.岩石的物理力学性质,40,2.2.1岩石的密度2.2.2岩石的空隙性2.2.3岩石的吸水性2.2.4岩石的渗透性2.2.5岩石的膨胀性2.2.6岩石的崩解性2.2.7岩石的软化性2.2.8岩石的抗冻性,2.2岩石的基本物理性质2.岩石的物理力学性质,41,重力密度(重度)重力密度:
岩石单位体积(包括岩石中的孔隙体积)的重量称为重力密度,通常简称为重度。
=W/V(2-1)式中:
岩石重力密度(KN/m3);W岩样重量(KN);V岩样体积(m3)根据试样含水量不同,重力密度有三种表示指标:
干重度d岩样在100105下烘干至恒重时的密度。
天然重度岩样在自然状态下的重度。
饱和重度sat岩样中空隙完全被水充满时的重度。
一般未说明含水状态时是指天然重度,2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质,42,重力密度(重度)岩石重度的影响因素:
其取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水量。
若其它条件相同,其在一定程度上与其埋深有关。
一般而言,地表岩石重度较小,深层岩石重度较大。
岩石重度在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣。
通常岩石重度愈大,其力学性质愈好。
2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质,43,质量密度(密度)质量密度:
岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的质量称为质量密度,一般简称密度。
质量密度用表示,其单位一般为“kg/m3”。
密度与重度的关系:
=g(2-2)式中:
g重力加速度(m/s2)。
密度也分为干密度(d)、天然密度()、饱和密度(sat)。
2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质,44,相对密度Gs相对密度:
岩石的干重量Ws除以岩石的实体积Vs(不包括岩石中孔隙体积)所得的量与1个大气压下4时纯水的重度w的比值。
Gs=Ws/(Vsw)(2-3)相对密度是一个无量纲量,其值可用比重瓶法测定。
试验时先将岩石研磨成粉末并烘干;然后用量杯量取相同体积的纯水和岩石粉末并分别称重,其比值即为岩石的相对密度。
岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物相对密度。
岩石中重矿物含量越多其相对密度越大。
大部分岩石的相对密度介于2.502.80之间。
2.2.1岩石的密度2.岩石的物理力学性质,45,孔隙率n孔隙率:
岩石试样中孔隙体积Vv与岩样总体积V之比,常用n表示。
n=VV/V100%(2-4)孔隙率也可根据干重度d和相对密度Gs计算:
n=1-d/(Gsw)(2-5)孔隙率分为开口孔隙率和封闭孔隙率,两者之和总称为孔隙率。
孔隙率是反映岩石致密程度和岩石力学性能的重要参数。
孔隙率越大,孔隙和裂隙越多,力学性能越差。
2.2.2岩石的空隙性2.岩石的物理力学性质,46,孔隙比e孔隙比e:
指孔隙的体积VV与固体的体积Vs的比值。
e=VV/Vs(2-6)孔隙比与孔隙率的关系:
e=n/(1-n)(2-7),2.2.2岩石的空隙性2.岩石的物理力学性质,47,含水率w、吸水率wa天然含水率w:
天然状态下岩石中水的重量WW与岩石烘干重量Ws的百分比,简称含水率。
w=WW/Ws100%(2-8)吸水率:
指干燥岩样在一个大气压和室温条件下吸入水的重量WW与岩样干重量Ws的百分比。
wa=WW/Ws=(Wo-Ws)/Ws100%(2-9)式中:
Wo烘干岩样浸水48h后的湿重。
吸水率的大小取决于孔隙数量和微裂隙的连通情况。
孔隙愈大愈多、微裂隙连通越好,则吸水率愈大,力学性能愈差。
2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质,48,饱和吸水率wsa饱和吸水率wsa:
岩样在强制状态(真空、煮沸或高压)下,岩样的最大吸入水的重量Ww与岩样的烘干重量Ws的百分比(也称饱水率)。
wsa=Ww/Ws=(Wp-Ws)/Ws100%(2-10)式中:
Wp岩样饱和后的重量。
国外采用高压设备使岩样饱和,国内常用真空抽气法或煮沸法使岩样饱和。
饱水率反映岩石中张开型裂隙和孔隙的发育情况,对岩石的抗冻性有较大影响。
吸水率与饱和吸水率的区别:
前者是浸水48h特定试验条件下岩样的湿重与其干重之比;后者是饱和状态下岩样的湿重与其干重之比。
若浸水48h达到了饱和状态,则两者相等。
2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质,49,饱水系数kw饱水系数:
指岩石吸水率wa与饱水率wsa的百分比。
kw=wa/wsa100%(2-11)一般岩石的饱水系数在0.50.8之间。
试验表明,当kw91%时,可免遭冻胀破坏。
2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质,50,几种岩石的吸水性指标值,2.2.3岩石的吸水性2.岩石的物理力学性质,51,渗透性:
指在水压力作用下,岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。
岩石的渗透性可用渗透系数来衡量。
渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力。
渗透系数的量纲与速度的量纲相同。
渗透系数的大小取决于岩石的物理特性和结构特征(孔、裂隙大小和含量,开闭程度,连通情况等)。
垃圾填埋场衬垫要求渗透系数k10-7cm/s,2.2.4岩石的渗透性2.岩石的物理力学性质,52,几种岩石的渗透系数值,2.2.4岩石的渗透性2.岩石的物理力学性质,53,岩石的膨胀性:
指岩石浸水后体积增大的性质。
机理:
某些含粘土矿物(如蒙脱石、水云母、高岭石等)成分的软质岩石,经水化作用后,在粘土矿物的晶格内部或细分散颗粒的周围生成结合水溶剂腔(水化膜),并且在相邻近的颗粒间产生楔劈效应,当楔劈作用力大于结构联结力,岩石显示膨胀性。
岩石膨胀性一般用膨胀力pe和膨胀率ep两项指标表示。
膨胀力pe:
指原状岩(土)样在体积不变时,由浸水膨胀而产生的最大内应力。
(常用平衡加压法测定)膨胀率ep():
在一定压力下,试样浸水膨胀后的高度增量与原高度之比,用百分数表示。
2.2.5岩石的膨胀性2.岩石的物理力学性质,54,膨胀力pe的测定方法一般采用平衡加压法和压力恢复法测定。
平衡加压法用同种压缩仪,当试样浸水饱和后,用逐渐增加垂直压力的方式,阻止试样产生膨胀,使试样高度保持不变。
若试样在某一垂直压力作用下开始下沉,此时的垂直压力便是所求的膨胀力pe。
2.2.5岩石的膨胀性2.岩石的物理力学性质,55,岩石的崩解性:
指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。
机理:
水化作用削弱了岩石内部的结构联结而造成的。
常见于由可溶盐和粘土质胶结的沉积岩地层中。
岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示。
这个指标可以在实验室内通过干湿循环试验确定。
耐崩解性系数:
对于极软的岩石及耐崩解性低的岩石,还应根据其崩解物的塑性指数、颗粒成分与用耐崩性指数划分的岩石质量等级等进行综合考虑。
2.2.6岩石的崩解性2.岩石的物理力学性质,56,岩石的软化性:
指岩石与水相互作用时强度降低的特性。
机理:
水分子进入颗粒间的间隙而削弱了颗粒间的联结而造成的。
影响因素:
矿物成分、粒间联结方式、孔隙率、微裂隙发育程度等。
大部分未经风化的结晶岩在水中不易软化;许多沉积岩(如粘土岩、泥质砂岩、泥灰岩等)则在水中极易软化。
岩石的软化性一般用软化系数表示软化系数C:
是岩样饱水状态下的抗压强度Rcw与干燥状态的抗压强度Rc的比值。
软化系数总是小于1的。
2.2.7岩石的软化性2.岩石的物理力学性质,57,岩石的抗冻性:
指岩石抵抗冻融破坏的性能。
岩石的抗冻性通常用抗冻系数Cf表示。
抗冻系数Cf:
指岩样在25的温度区间内,经多次“降温、冻结、升温、融解”循环后,岩样抗压强度下降量R与冻融前的抗压强度RC的比值,用百分率表示。
抗冻系数Cf的表达式:
Cf=R/RC=(RC-RCf)/RC100%式中:
RC、RCf分别为岩样冻融前、后的抗压强度(kPa)。
岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因:
一是构成岩石的各种矿物的膨胀
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