第2章 岩石的基本物理性质

2025/2/221《岩石力学》第二章岩石的基本物理性质

岩石由固体、液体和气体三相介质组成。岩石的物理性质是指因岩石三相组成部分的相对比例关系不同所表现出来的物理状态。与工程密切相关的物理性质参数有密度、重度(密度)、相对密度(比重)、孔隙比、水理性、抗冻性、抗风化性以及热学性质等。

2025/2/222《岩石力学》2.1岩石的重度和密度岩石单位体积(包括岩石空隙体积)的重量，称为岩石的重度根据岩石试样的含水情况不同，岩石重度可以分为天然重度、干重度和饱和重度。岩石单位体积(包括岩石空隙体积)的质量称为岩石的密度。根据岩石试样的含水情况不同，岩石密度可分为天然密度、干密度和饱和密度

2025/2/223《岩石力学》2.1岩石的重度和密度

岩石的相对密度是指岩石的干重力(或干质量)除以岩石的实体体积(不包括空隙)所得值与4℃时纯水的重度(或密度)之比值2025/2/224《岩石力学》2.2岩石的孔隙性

岩石中空隙包括孔隙与裂隙，岩石中空隙性一般用孔隙率与孔隙比来描述。岩石的孔隙比是指岩石试样中孔隙(包括裂隙)的体积与岩石体积(不包括岩石中空隙)之比，一般用小数表示

2025/2/225《岩石力学》2.2岩石的孔隙性

岩石的孔隙率是指岩石试样中孔隙(包括裂隙)的体积与试样总体积(包括岩石中空隙)之比，一般用百分数表示

根据岩石中三相介质的关系，孔隙比与孔隙率存在如下关系

2025/2/226《岩石力学》2.3岩石的水理性质

岩石遇到水作用后，某些物理、化学和力学等性质会发生变化。水对岩石的这种作用特性，称为岩石的水理性质。岩石的水理性质主要有吸水性、软化性、膨胀性、抗冻性及透水性等。2025/2/227《岩石力学》2.3岩石的水理性质2.3.1岩石的吸水性

岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常用吸水率、饱和吸水率、含水量与饱水系数等指标表示。

岩石的吸水率是指岩石试样在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量，与岩样干质量之比。2025/2/228《岩石力学》2.3岩石的水理性质

岩石的饱和吸水率又称饱水率，是指岩石试件在高压(一般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量与岩样干质量之比

岩石的含水量是指岩石空隙中含水的质量与岩石质量(不包括孔隙中水)之比2025/2/229《岩石力学》2.3岩石的水理性质2.3.2岩石的抗冻性

岩石的抗冻性就是岩石抵抗冻融破坏的性能，通常用作评价岩石抗风化稳定性的重要指标。岩石抗冻性的高低取决于造岩矿物的热物理性质、粒间联结强度以及岩石的含水特征等因素。2025/2/2210《岩石力学》2.3岩石的水理性质

岩石的抗冻系数是指岩石试件反复冻融后的干抗压强度与冻融前干抗压强度之比

岩石的质量损失率是指冻融试验前后干质量之差与试验前干质量之比2025/2/2211《岩石力学》2.3岩石的水理性质2.3.3岩石的软化性

岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为岩石的软化性，用软化系数表示2025/2/2212《岩石力学》2.3岩石的水理性质2.3.4岩石的崩解性

岩石在水中崩散解体的性质，称为岩石的崩解性，用耐崩解性指数表示。2025/2/2213《岩石力学》2.3岩石的水理性质2.3.5岩石的膨胀性

含有粘土矿物尤其是含伊利石、蒙脱石等矿物的岩石，遇水后会发生膨胀现象，这是由于粘土矿物遇水促使其颗粒间的水膜增厚所致，因此对于含有粘土矿物的岩石，掌握经开挖后遇水膨胀的特性是十分必要的。岩石的自由膨胀率岩石的侧向约束膨胀率膨胀压力2025/2/2214《岩石力学》2.3岩石的水理性质2.3.6岩石的透水性

地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中，因大多数岩石的孔隙、裂隙是连通的，因而在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石具有能被水透过的性质，称为透水性。衡量岩石透水性的指标为渗透率或渗透系数。2025/2/2215《岩石力学》2.4岩石的热学性质

岩石具有热胀冷缩性质，并且有时表现得相当明显。当温度升高时，岩石不仅发生体积及线膨胀，而且其强度要降低，变形特性也随之改变。目前，随着岩石地下工程不断向深部发展，尤其是在高地热异常区，岩石力学性质的温度效应往往显得很重要。

2025/2/2216《岩石力学》2.4岩石的热学性质2.4.1体胀系数及线胀系数岩石受热后体积或长度发生膨胀的性质称之为热胀性，常用体胀系数或线胀系数来度量。岩石的体胀系数是指温度上升1℃所引起体积的增量与其0℃时的体积之比。线胀系数是指温度上升l℃所引起长度的增量与其0℃时的长度之比。

2025/2/2217《岩石力学》2.4岩石的热学性质2.4.2热导率

岩石的热传导性能常用热导率来度量。岩石的热导率是指当温度上升1℃时，热量在单位时间内传递单位距离时的损耗值。

2025/2/2218《岩石力学》2.4岩石的热学性质2.4.3地温梯度地温梯度也称为地热增温率，是指深度每增加100m时，地温上升的度数。此外，也有采用地温梯级的。地温梯级是指地温每上升1℃时所需增加的深度，在数值上与地温梯度成反比

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