岩石物理性质讲义内容丰富

本次课的课程提纲一、岩石的组构特征二、岩石中的结构面（软弱面）三、岩石的四个性质四、岩石的物理五、岩石的水理性能1岩石的物质组成粘土矿物硅酸盐类矿物碳酸盐类矿物氧化物类矿物组成岩石的矿物组成岩石的矿物成分及其相对含量在一定程度上决定着岩石的力学性质二、岩石的组构特征物质组成对力学性质的影响一般硅酸盐矿物有石英、长石、角闪石、辉石、橄榄石（粒状）及云母和粘土矿物（片状）等含硬度大的粒状矿物愈多，岩石强度高－花岗岩、闪长岩、玄武岩含硬度小的片状矿物愈多，岩石强度愈低－粘土岩、泥岩碳酸盐类矿物主要包括石灰岩和白云岩类，岩石的物理力学性质取决于岩石中的CaCO3及酸不溶物的含量CaCO3含量愈高，如纯灰岩、白云岩强度高泥质含量高的，如泥质灰岩、泥灰岩等力学性质差物质组成对力学性质的影响碎屑岩的力学性质与胶结物成分的关系：强度上：硅质>铁质>钙质>泥质物质组成对力学性质的影响泥页岩的粘土矿物组成蒙脱石伊利石绿泥石高岭石伊蒙混层粘土矿物力学性质

蒙脱石含量高→软，易变形，易水化伊利石含量高→硬脆，不易变形，不易水化2岩石的结构岩石的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征。其中，粒间连结分结晶连结与胶结连结二、岩石的组构特征颗粒形状强度：粒状、柱状>片状>鳞状颗粒大小强度：粗粒<细粒排列形式强度：等粒>不等粒2岩石凉的结朵构微结唐构面：指存免在于慌矿物毒颗粒户内部翁或矿饲物颗脏粒间旋的软佛弱面射或缺妙陷，嘱包括乎矿物谷解理塌、晶捷格缺贪陷、剥粒间昌空隙甩、微舰裂隙寇、微酱层理阿及片旁理面胶、片凯麻理你面等①降低研岩石凯强度②欠导致庙岩石绑力学胡性质保各向外异性二、奋岩石否的组绣构特脚征2岩石谎的结贪构结晶优连结：矿物桥颗粒吵通过蓬结晶否相互膝嵌合阳在一缩慧起，敏它是懂通过哈共用初原子团或离铲子使遣不同嫁晶粒具紧密杠接触玻－岩浆留岩、廊变质通岩、核沉积恶岩中腐的碳项酸岩胶结鹿连结：矿物剂颗粒什通过港胶结叠物连兰结在斤一起－碎岔屑岩二、膊岩石价的组板构特建征二、岩石露的组懂构特地征基底梅型：芽彼此厌不发锄生接薄触的销矿物慎颗粒政埋在自玻璃幕体重风，这倦种情质况下汁胶结菜程度塘很高决，岩仇石强强度与价胶结知物有词关接触开型：盼仅仅育在颗视粒的娃接触至点存恭在胶邮结物犯，这勇种胶浸结程巡寿度低腊，岩定石强涛度也孕不大间隙比型：霸矿物薄颗粒妙彼此衫直接韵接触肾，而石颗粒普的孔铁隙被盲胶结梢物充切填溶蚀巧型：概胶结切物不趋仅充箭填在既矿物紧颗粒棵之间献，而放且进猾入到五矿物尚颗粒克本身候中，类胶结纽奉强度愿很高狱。岩石工的主欺要胶霸结类愚型：A）基编底型B）间考隙型C）接触沉型D）溶兄蚀型3岩石锯的构欧造岩石施的构扶造：岩石朋的构他造是览指岩躺石组叛成成讽分在决空间光上相倒互排递列及偷所占剂的位景置。岩浆西岩的攻构造：块状辣构造窄、流讨纹状规构造腔、气办孔状械构造咸、杏虫仁状白构造沉积爬岩的遣构造：层理拦构造变质猛岩的蚁构造：片理叛构造二、兵岩石吗的组蚂构特到征三、换岩石妙中的召结构留面（速软弱昂面）结构撕面就恒是岩蜡石内耐具有央一定妇方向窄性、揉延展歼性较翁大、吃厚度录较小检的两油维面史状地匀质界摇面，冤包括裂物质怎的异责面和品不连谷续面辣（如司层理模、断诊裂面揪等）结构缴面的弃成因文类型结构安面的霉规模绳与分颜级结构锄面特映征及扭其对施岩石能性质艳的影营响一）镇结构连面的述成因秘类型地质古成因酬类型原生鸡结构津面构造驰结构丽面次生西结构俭面力学鬼成因冲类型张性鬼结构煤面剪性杂结构调面结构愈面的薄地质忆成因芹类型原生松结构咏面：在岩绣石形唤成过通程中旋形成牺的软弱产面岩浆弹岩的舅流动照构造您面、四冷缩脚形成它的原限生裂健隙面揉、侵蒸入体雷与围题岩的控接触敞面；沉积什岩体舒内的庭层理任面、劝不整坦合面营；变质狱岩体床内的采片理条面，祖以及译片麻程构造迟面等都。在原检生结情构面第中，工除了版原生慈裂隙材，以千及由锣于受继构造今运动岁和风编化作里用的饼影响奋，已口经脱省开的税软弱剂面外掠，多具有沈一定汗的连消结力领和较录高的顷强度。结构令面的车地质焦成因扭类型构造牵结构迎面：岩石两形成普后的而构造份运动壳过程全中产拌生的租各种钉破裂慎面断裂宵面、干层间挣错动元面构反造作减用形钳成的渗软弱伪夹层钟，以梅及构科造裂柿隙面弯等这类菊软弱棋面除锤了已谎经胶卡合者蛛以外吐，绝端大部厅分都悄是脱烛开的规模裳较大冒的，从多充揪填有携厚度期不等接、类引型和课连续秀程度销不同润的充政填物居，其殿中大顿部分象已泥榆化，放或者捆已变气成了闹软弱阿夹层就一阀般情杂况而晒言，建除了刃部分怒构造咐裂隙面以外筝，大部陡分构袍造软杯弱面燃的特锅性都啄很坏，强尼度多戏接近距于岩盼体的闲剩余快强度专，往往堆导致损复杂。结构贱面的肝地质征成因纺类型次生烟结构结面：岩体腐在外凝力作品用下血产生抬的软印弱面如风打化裂踪蝶隙面池、卸埋荷裂淡隙面帮等。脱风化拳裂隙沾面发惨育深视度不显大，爸方向歪紊乱智，连撒续性序很低量。但键可降痰低岩甲体的教强度观和变伙形模膊量。急卸荷炉裂隙蚁是由绪于卸西荷作歇用引铃起岩读体在扫垂直雾于卸夫荷自启由面破方向晋发生悦伸长股而形焰成。抱卸荷区裂隙嘱面基满本上谎平行梢于岩休体卸筑荷自冤由面谦。一般贼来说女，次框生结奥构面牺主要界影响抱地面僚附近精岩体筒的稳强定性。结构排面的带力学卧成因雾类型这里兼所说券的结构蹄面是刚指岩柜体中挥的破煮裂面而言所谓疾软弱吩面的址力学典成因搜类型耳，是指按彼照形土成破谣裂面裕的破维坏应昌力的来不同无，所倒划分溉的破迅裂面炊的类耍型。根榆据野泪外观艳察到抖的事记实、血大量庙岩体歇力学解试验器的结松果以竹及莫沟尔库矩伦破余坏理军论的轻分析季，认偷为岩蛙体的勿破坏汗只有含剪切扭破坏叛和拉沙断破顿坏两皮种类询型。烦破裂纵面的桌力学织成因嘴，应若划分壤为剪源性和煤张性谜两大衡类别辆。结构绑面的红力学敲成因泳类型张性沈破裂聋面：是由竹张力独形成性的，猛在破图坏过堵程中茎，破继坏面疲两侧伞岩体萄仅沿雀破裂强面法旋向发辰生分胡离位郑移。鹿张性赌破裂貌面，弹一般要张开类度大制，连智续性直差，艘形态难多不惠规则弟，多屋呈折仆线或介锯凿张状。僵断面仙凹凸棋不平页，粗纯糙度余大，脏破碎铅带宽劝度变题化大践，且分易被木岩脉杆、矿修脉充决填，辈有时主并有出岩浆模沿之酷入侵营。张戴性破公裂面愿常常日具有移含水浸丰富腾，导昆水性倡强以酒及剪悄切强神度高握等特吸征结构盐面的贷力学细成因裕类型剪性决破裂允面：是由球剪应干力而峰形成视的，童破裂寸面两缎侧岩古体沿瓣破裂帝面切饺线方直向发闻生有送不同促程度佣的滑握错位均移。饭具有侧擦痕狡、共阳轭性系、规酒律的鉴位移絮方向呆以及撤断面搂比较双光滑湖，是绳剪性询破裂题面共解有的竖特征截，也舟是鉴厚定剪柜性破惊裂面奶的主巧要依伸据。正断西层——上盘挺相对虏下盘跃向下堆滑动仆的断何层上盘桂下降下盘同上升三）课结构截面特贩征及喘其对训岩体锋性质叫的影净响产状连续枝性密度张开侍度形态充填巧胶结柜情况组合豪关系软弱咽面的自影响岩石绿软弱究面对摔岩体固物理那力学岭特性泡如岩维体强链度、鹅变形给性、府渗透所性，驻力学着上的佳连续忍性及雁岩体蛛应力仿分布费等都翼有显厨著影段响。紧因此颈，在练很多详情况潜下，猴软弱纽奉面是宵岩体夕力学泻问题活的一盖个主相要控侄制因滚素。滤从本绿质上乓说，陷软弱尚面使辟岩体蹄变得武更加秤软弱偶，更品易于惑变形匆而且是表现愚为高桑度的援各向律异性详。三、跳岩石顶的不衫连续敲性、臭非均瓦匀性息、各恶向异晋性和中渗透它性岩石宁的不捡连续踢性岩石驳中普采遍存谋在的饭结构他面，速无论雄是物焰质分顿异面展还是裙物质敲不连叮续面列，都赠会使雾结构久面两灿侧附菌近的亏岩石剃物理云力学豆性质消呈现抓不连糕续变铺化。对于蝴裂隙迟性岩龄石，崭通常旦采用歉裂缝探率作逼为定宴量评抢价岩躺石被典裂隙弦切割禾后破酸碎程贸度的纤指标。岩石陷的不强连续崖性a、坝单向蔑裂隙渔(或蛮裂隙汉频率拨)单向盗裂隙埋指一累组结蜡构面挺的法菊线方约向上台每单补位长殿度(m坛)内，颗法线碎与结蚁构面态的交牛割数慎目，宴以Kd鲁(1缠/m规)表示煎。即岭单向茅裂隙艇率的际倒数届为成豪组结谅构面易之间糊的平裳均间痒距，糠以d表示墓：式中蹦：Kd--单向替裂隙暗（1/绵m）d乏--结构榜面间隆平均如间距(m旗)岩石互的不粥连续欺性式中吊：li螺-蒜-第i条裂阀隙面趁长度(m看)；ti挽-缴-第i条裂双隙面话的宽盼度(m李)；A麻--被测垂量的魂岩石庙总面浪积（m）b、平吨面裂酿隙率平面翼裂隙济率KA是指职岩石夫单位驾面积歼上诸狗裂隙剑所占怒有的啦面积敌总和怜，亦营即岩石谊的不常均匀撤性不均添匀性是指颂天然运岩体宏的物汤理、文力学百性质虽随空炮间位毫置不潮同而液异的挺特性扎。分找析现拔场岩扮体试查验资消料时能可采青用综笔合性辞的统输计特星征--偏差各系数V(挪%)来估睡算岩器体的只不均卸匀性椅，即架：式中呆：--各观恼测值xi的算冠术平较均值胳。σ-侦-标准涨差估茎计值莲。式中曲：N暑--试验灰观测雁点(次)数。岩石共的各搜向异不性岩石国各向蚀异性城是指谱天然皂岩体值的物业理力验学性胳质随街空间揭方位轨不同为而异剃的特闹性，鸽具体改表现象在它这的强代度及棍变形学特性畜等各舟方面堤。在天慢然岩雷体条饭件下多，使猫岩体诊具有掠各向迟异性言的基丸本原娃因是僚由于点岩石斩内普秃遍存子在着常层理采、片秃理、片夹层萝和定习向裂辅隙（嚷断层讯）系降统所忠致。晨目前厅在实编际工磁程中比对于湖成层积岩体时往往冻考虑帮其平承行于笋层理脱和垂岭直于敞层理托方向鲜的差透异性减。然疲而对笑于不驶具有杰层理蛙的岩盆体，鲜则把松它视忘为各嗽自同企性体亩。岩石诉的渗爬透性有压惰水可趟以透证过岩唱石的彻孔隙被、裂雅隙而顿流动屑，岩敲石能拥透过血水的谅能力仇称为作岩石偏的渗荷透性柜。不党同岩沙石或课裂隙岭性不小同的脾岩石临的渗唤透性醉不同亭，渗箱透性毁的大流小用谦渗透大系数K表示。岩石高的渗太透系酸数不贷仅与宪水的周物理胖性质惰有关企，也炕与岩贿石的捧应力怜状态刊有关弟。岩石轴向全渗透性试验原理岩石哈渗透湾仪(轴向柄渗透)1-注水蛇管路彻；2-围压劫室；3-岩样充；4-放水承阀岩石桶轴向牢渗透区性试盼验原过理假定扰岩体桶渗流扶符合历达西茧定律就，则鲜渗透沾系数筝可计眨算如州下式中K－岩迈石渗见透系长数(m置/s剥)；Q－单镇位时睁间里盒透过锯试样坝的水辞量(m兔^3搜)；L－试第样长炎度(m爸)；A－试驾样截洗面积(m颗^2热)；P－试舰样两计端的零水压兄力差(K诵Pa要)；γw－水姿的容炮重(K朝N/虹m^帅3）岩石吸径向救渗透漂性试赠验原样理径向醋渗透纹试验劣时，及其渗指透系侨数计傅算式中P－试侦样外月壁上兴的水厚压力(K睡Pa径)；L－试世验段(小孔)长度(m韵)；R1－试涝件内证半径(m吸)；R2－试浴件外口半径(m挠)；π－圆翅周率谁。四、吗岩石脱的物狐理性拘质岩石常和土带一样但，也窑是由狠固体晕、液仓体和路气体三相副组成的。物理倘性质席是指朽岩石厕由于三相组成小的相对粥比例寒关系览不同所表手现的物理胀状态。1、岩石蝇的密茶度2、岩流石的贱孔隙粱性（一斯）、爪岩石设的密哲度1、颗粒许密度(ρs)：岩梯石固腹体部短分的衣质量淹与其帐体积县的比设值。份它不急包含替孔隙俊在内豪，因作此其漆大小嫩仅取云决于胜组成逆岩石端的矿碧物密许度及翁其含套量：ρs=蜜ms/Vsρs—为岩支石的轮颗粒绪密度ms—为岩勾石固桐体部送分的暂质量Vs—为岩湿石固贴体部圣分的厌体积（一稳）、邪岩石荐的密旋度2、块吗体密必度（碎或岩超石密菠度）戚是指羞岩石皱单位瞒体积沫内的放质量件，按喘岩石杆的含鸟水状列态，钻又有项干密鼻度（ρd）、姓饱和追密度均（ρsa谜t）和池天然馅密度但（ρ）之混分，晴在未受指明写含水告状态润时一送般指聚岩石脏的天渴然密汇度。ρd=ms/V娇ρsa觉t=msa能t/V阳ρ=附m/劲V常见幅岩石杰的密桐度岩石名称密度(g／cm3)岩石名称密度(g／cm3)花岗岩2.52～2.81石灰岩2.37～2.75闪长岩2.67～2.96白云岩2.75～2.80辉长岩2.85～3.12片麻岩2.59～3.06辉绿岩2.80～3.11片岩2.70～2.90砂岩2.17～2.70大理岩2.75左右页岩2.06～2.66板岩2.72～2.84岩石逝的物抱理性求质孔隙互度：岩石自中孔攀隙体啊积与举岩石贴总体及积之帆比(多用犁百分俭数表灭示)。裂隙在率：岩石精中各敢种节尿理、葛裂隙未的体归积与急岩石芦总体匆积之英比称荷裂隙派率。孔隙垮度与洗裂隙袜率含秆义相逢同，厚孔隙银度多甲用于其松散混土、压石，芽裂隙刻率多沸用于叹结晶狼连接酒的坚问硬岩肯石。一般资岩石笔的孔跃隙度万在0.带1-0.炸35之间岩石依的物奔理性火质孔隙泼比：岩石膝中孔乘隙的筐体积广与固旁体颗旦粒体捡积之拾比称安岩石荒的孔司隙比(多以杰小数妨表示)孔隙避比和馒孔隙老度可以却互相像换算秀：式中迅：e－孔尾隙比;混n－孔梨隙度密度侧是试塘验指熟标，销只有溪通过唐试验地才能吓得到翅具体云数值,而孔图隙度讯和孔晋隙比兰是计做算指步标。五、宏岩石御的水哑理性双质岩石狗在水溶傍液作用唱下表饮现出误来的姓性质视，称别为水域理性盗质。沫主要己有：1.吸水赴性2.软化盆性3.抗冻止性4.透水刑性（一狐）、叉岩石害的吸记水性岩石浇在一竞定的起试验翻条件辽下吸收有水分塞的能绒力，称煮为岩误石的针吸水烘性。1.吸水躺率(Wa)：岩南石试木件在这大气珠压力应和室故温条约件下伞自由难吸入财水的稿质量(mw1)与岩极样干幅质量(ms)之比献，用脉百分劳数表辱示岩石翅的饱遥和吸蜘水率(Wp)是指凶岩石贸试件愚在高相压(一般罗压力怒为15指MP激a)或真接空条抄件下孔吸入赵水的痛质量(mw2)与岩割样干期质量(ms)之比聪，用政百分我数表题示，误即3.饱水挂系数岩石庄的吸雕水率(Wa)与饱瞎和吸喊水率(Wp)之比始，称倦为饱添水系露数。促它反元映了忍岩石借中大晃、小孙开空宣隙的见相对治比例怪关系。（2）饱矿和吸钱水率（二朽）、怠岩石之的软势化性岩石狮浸水公饱和辞后强度孟降低的性蜡质，霞称为饿软化乱性软化抵系数(KR)为岩杀石试蜜件的场饱和敞抗压骨强度(σcw)与干僻抗压毯强度(σc)的比炼值岩石霉中含精有较店多的亲水顶性和可溶邪性矿物世，大耍开空隙较多化，岩迁石的锐软化遮性较所强，德软化兴系数咏较小亡。KR＞0.茫75，岩坦石的菠软化言性弱伟，工场程地甜质性刃质较语好KR＜0.甲75，岩床石软恭化性持较强馒，