工程地质1.4岩石的工程性质

1/491.岩石的主要物理性质

重度（密度）(unitweight)：岩石单位体积的重力（质量）。有干重度、湿重度和饱和重度之分。比重(相对密度)(specificgravity)：固体岩石的重力（质量）与同体积水在4ºC时重力（质量）的比值。空隙率(porosity)：岩石中空隙的体积与岩石总体积的比值。1.4岩石的工程性质2/49吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干燥岩石质量之比。饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质量与干燥岩石质量之比。饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值越大，岩石的抗冻性越差。3/49软化性：指岩石在水的作用下强度降低的性质。软化系数(softeningcoefficient)为岩石在饱水状态下的极限抗压强度与风干状态下强度之比。<0.75是强软化的岩石，工程性质较差。渗透性(permeability)：指岩石允许水透过的能力。溶解性(dissolubility)：指岩石溶解于水的性质。抗冻性(frostresistance)：指岩石抵抗冰劈作用的能力.抗压强度降低率<(20％～25％)的岩石是抗冻的。崩解性(disintegration)：指黏土质岩石吸水膨胀的性质。2.岩石的水理性质4/493力学性质

强度指标：抗压强度(compressivestrength)：岩石单向受压时抵抗破坏的能力。抗拉强度(tensilestrength)：岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。抗剪强度(shearstrength)：岩石抵抗剪切破坏的能力。5/49抗剪强度可分为以下三种强度：(a)抗剪断强度：在垂直压力作用下的岩石剪切强度。(b)抗剪强度：沿着已有的破裂面发生剪切时的强度。(c)抗切强度：压应力等于零时的剪切强度。图7—1岩石的三种抗剪强度试验6/49

变形指标弹性模量(modulusofelasticity)：是应力与弹性应变的比值。变形模量(modulusofdeformation)：是应力与总应变的比值。泊松比(poisson’ratio)：是横向应变与纵向应变比值。7/494.影响岩石工程性质的因素内部因素（岩石的地质特征）矿物成分结构构造

外部因素水的作用风化作用8/495.岩石的工程性质评述

岩浆岩深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大。多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。9/49

沉积岩火山碎屑岩由细小火山灰组成，水理性质差。沉积碎屑岩受胶结物成分和胶结类型影响显著。黏土岩浸水后易软化和泥化，还可能有膨胀性。对工程极为不利，但可作隔水层和防渗层。化学岩和生物化学岩具不同程度的可溶性，易渗漏。10/49

岩石（Rock）:

具一定结构构造的矿物集合体。岩体（Rockmass）：包含各种结构面的地质体。岩体的工程性质首先取决于结构面的性质,其次才是组成岩体的岩石性质。二、岩体及岩体结构11/49

岩体结构(rockmassstructure)

=

结构面(structuralplane)+结构体(structuralelement)12/49结构面：存在于岩体中的各种地质界面。分为：

13/49岩体中的软弱夹层14/49结构面特征

形态、平整光滑度张开度和充填程度连通性密集程度产状和组数规模

15/49结构体类型

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

图7—2结构体的类型(a)方柱（块）体；(b)菱形柱体；(c）三棱柱体；(d)楔形体；(e)锥形体;(f)板状体;(g)多角柱体;(h)菱形块体16/49岩体结构类型及工程性质

整体块状结构：整体强度高。层状结构：强度和变形特性具各向异性特点。碎裂结构：岩体完整性破坏大。散体结构：工程性质差。17/49三、岩体的主要力学性质变形特性变形模量弹性模量图7—5应力——应变曲线图7—6岩石的弹性变形18/49蠕变(creep):

在一定应力下,变形随时间持续增长。松弛(relaxation):

在变形保持一定时,应力随时间逐渐减小。

流变性:

指在恒定条件下，应力或变形随时间而变化的特性。图7—8不同应力条件下岩体的蠕变曲线19/49强度特性最主要是抗剪强度cm

图7—12岩体抗剪强度包络线1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围

20/491、分类的目的（1）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。（2）便于施工方法的总结,交流,推广。（3）为便于行业内技术改革和管理。四、岩石和岩体的工程分类21/492、分类原则

（1）有明确的类级和适用对象。（2）有定量的指标。（3）类级一般分五级为宜。（4）分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。（5）根据适用对象，选择考虑因素。趋势：“综合特征值”分类法

22/493、分类的独立因素

在分类中起主导和控制作用的有如下几方

面因素：

（1）岩石材料的质量（强度指标）。（2）岩体的完整性，结构面产状、密度、声波等。（3）水理状态（软化、冲蚀、弱化）（4）地应力（5）其它因素（自稳时间、位移率）

其中：岩性是最重要因素返回23/49《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009)根据岩块的饱和单轴抗压强度标准值Rc划分岩石的坚硬程度:5153060Rc极软岩软岩较软岩较坚硬岩坚硬岩4、几种代表性的分类方案24/49《岩土工程勘察规范》(GB50021－2009)根据岩体的完整性指数划分岩石的完整程度:0.150.350.550.75完整性指数极破碎破碎较破碎较完整完整岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方25/49《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)根据岩石坚硬程度和岩体完整程度综合分五个岩体基本质量等级:

完整程度

坚硬程度完整较完整较破碎破碎极破碎坚硬岩IIIIIIIVV较硬岩IIIIIIVIVV较软岩IIIIVIVVV软岩IVIVVVV极软岩VVVVV26/49RQD是选用坚固完整的、其长度大于等于10cm的岩芯总长度与钻孔长度的比，百分数表示为：《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)根据岩石质量指标RQDRockQualityDesignation分类：

RQD分类类别RQD（％）岩石质量