3.508岩石与岩体

§3.5岩石与岩体的工程地质性质主要内容：1.岩石与岩体2.岩石的物理力学性质3.岩体的工程性质一、基本概念岩石：是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。岩体：是工程影响范围内的地质体，它包括结构面和结构体。岩体的工程性质决定于结构面的性质及其分布，同时决定于岩石本身的力学性质。二、岩石的主要物理力学性质（一）物理性质1.重量比重G：是岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量。数值上等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。（无量纲，一般2.4～3.3）。二、岩石的主要物理力学性质（一）物理性质1.重量重度：也称重力密度或容重。指单位体积的重量。数值上等于岩石试件的总重量与其总体积之比。有干容重d、饱和容重c之分。2.孔隙性反映岩石中各种孔隙的发育程度，影响岩石的强度和稳定性。孔隙度n：等于岩石中孔隙的总体积与岩石总体积之比。（百分数表示）3.吸水性反映一定条件下岩石的吸水能力。一般用吸水率表示。吸水率WB：通常大气压下的吸水能力，数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比。（百分数表示）4.软化性岩石吸水后，其强度和稳定性发生变化的性质。软化系数kd：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。5.抗冻性岩石抵抗冻胀压力作用的能力。一般用强度降低率来表示。（二）岩石的力学性质变形特性：弹性模量泊淞比弹性模量E：应力和应变之比。泊淞比：横向应变与纵向应变之比。强度特性：岩石抵抗外力破坏的能力。抗压强度Rc：抵抗压碎破坏的能力抗拉强度Rt：约为0.02~0.16Rc抗剪强度[]：约为0.1~0.4Rc岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10％～40％；抗拉强度仅为抗压强度的2％～16％。岩石越坚硬，其值相差越大。抗压和抗剪强度是评价岩石（岩体）稳定性的指标。（三）影响岩石工程性质的因素1.矿物成分:应注意矿物对岩石强度影响2.结构岩石按结构分类：结晶联结胶结物联结强度上的一般规律：结构：结晶联结＞胶结物联结胶结物：硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结胶结方式：接触胶结孔隙胶结基底胶结3.构造：矿物在岩石中分布的不均匀性、岩石结构的不连续性。4.水：削弱矿物颗粒间的联结、导致岩石软化。5.风化：是在温度、水、气体及生物等因素作用下，岩石的状态、性质发生改变的物理化学过程。三、岩体的工程地质性质一）、岩体结构分析岩体可以简单的理解为：岩体=结构面+结构体1.结构面结构面：存在于岩体中的各种地质界面。结构面类型：原生结构面：成岩时形成沉积结构面：层面、层理、夹层等火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等变质结构面：片麻理、片理等等构造结构面：构造应力作用下形成断裂面破裂构造面错动面构造软弱带破碎带次生结构面：风化作用形成风化裂隙泥化夹层可塑粘土带结构面特征1.规模：大小不一，对工程影响不一；2.形态：平整度、光滑度（平直、起伏、锯齿状等）；强度：平滑起伏粗糙面3.密集程度：线密度表示。4.连通性：影响抗剪强度。5.张开度、充填情况闭合的→微张的→张开的→宽张的决定于粗糙度---------→决定于充填物2.结构体结构体：被结构面切割成的块体。形状：柱状、块状、板状、楔状、锥状等等原因：与岩层的产状有关。结构体大小可用体积裂隙数Jv来表示，指岩体单位体积通过的总裂隙数。Jv=1/S1+1/S2+1/S3+……+1/Sn=∑1/SiSi：岩体内第i组结构面的间距1/Si：该组结构面的裂隙数（裂隙数/m）结构体块度（大小）分类块体描述巨型块体大型块体中型块体小型块体碎块体Jv＜11～33～1010～30＞303.岩体结构特征岩体结构：是指岩体中结构面与结构体的组合方式。基本类型：整体块状结构层状结构碎裂结构散体结构风化岩体结构特征：风化程度随深度变化不一。二）岩体的工程地质特性首先取决于岩体的结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质。其意义在于结构面的特征决定岩体的性质。不同结构类型岩体的工程地质性质：整体块状结构：强度高各向同性抗风化能力强层状结构岩体：强度较高各向异性层间滑动碎裂结构岩体：完整性差强度低散体结构岩体：碎石土类各向同性强度最差