岩石力学讲义(岩石的物理性质)62547.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 岩石中的软弱面 岩石中的软弱面是指把岩体切割成块体，具有强度低和易变形特性的各种地质界面。如裂隙、层面、断裂等的统称。 不同类型的软弱面，具有不同的工程地质特征。这些不同特性的形成，主要与其他地质成因以及力学成因的不同有关。 软弱面的地质成因类型 原生软弱面：在岩石形成过程中形成的软弱面，如岩浆岩的流动构造面、冷缩形成的原生裂隙面、侵入体与围岩的接触面；沉积岩体内的层理面、不整合面；变质岩体内的片理面，以及片麻构造面等。在原生软弱面中，除了原生裂隙，以及由于受构造运动和风化作用的影响，已经脱开的软弱面外，多具有一定的连结力和较高的强度。 软弱面的地质成因类型 构造软弱面：是在岩石形成后的构造运动过程中，产生的各种破裂面，如断裂面、层间错动面构造作用形成的软弱夹层，以及构造裂隙面等。这类软弱面除了已经胶合者以外，绝大部分都是脱开的。规模较大的，多充填有厚度不等、类型和连续程度不同的充填物，其中大部分已经泥化，或者已经变成了软弱夹层。因此，就一般情况而言，除了部分构造裂隙以外，大部分构造软弱面的特性都很坏，强度多接近于岩体的剩余强度，往往导致复杂。 软弱面的地质成因类型 次生软弱面：是岩体在外力作用下产生的软弱面，如风化裂隙面、卸荷裂隙面等。风化裂隙面发育深度不大，方向紊乱，连续性很低。但可降低岩体的强度和变形模量。卸荷裂隙是由于卸荷作用引起岩体在垂直于卸荷自由面方向发生伸长而形成。卸荷裂隙面基本上平行于岩体卸荷自由面。一般来说，次生软弱面主要影响地面附近岩体的稳定性。 软弱面的力学成因类型 这里所说的软弱面是指岩体中的破裂面而言 所谓软弱面的力学成因类型，是指按照形成破裂面的破坏应力的不同，所划分的破裂面的类型。根据野外观察到的事实、大量岩体力学试验的结果以及莫尔库伦破坏理论的分析，认为岩体的破坏只有剪切破坏和拉断破坏两种类型。破裂面的力学成因，应划分为剪性和张性两大类别。 软弱面的力学成因类型 张性破裂面:是由张力形成的，在破坏过程中，破坏面两侧岩体仅沿破裂面法向发生分离位移。张性破裂面，一般张开度大，连续性差，形态多不规则，多呈折线或锯凿状。断面凹凸不平，粗糙度大，破碎带宽度变化大，且易被岩脉、矿脉充填，有时并有岩浆沿之入侵。张性破裂面常常具有含水丰富，导水性强以及剪切强度高等特征。 剪性破裂面:是由剪应力而形成的，破裂面两侧岩体沿破裂面切线方向发生有不同程度的滑错位移。具有擦痕、共轭性、规律的位移方向以及断面比较光滑，是剪性破裂面共有的特征，也是鉴定剪性破裂面的主要依据。 第三节 岩石的热学性质 1.什么是岩石的热学性质？ 2.为什么要研究岩石的热学性质？ 3.在岩体力学中，常用的热学性质指标有 哪些？如何定量描述？ 第三节 岩石的热学性质 研究表明， 岩石内或岩石与外界的热交换方式主要有传导热、对流传热及辐射传热等几种。其交换过程中的能量转换与守恒服从热力学原理。在以上几种热交换方式中，以热传导传热最为普遍控制着几乎整个地壳岩石的传热状态，对流传热主要在地下水渗流带内进行。辐射传热仅发生在地表面。 第三节 岩石的热学性质 研究岩石的力学性质，在深埋隧洞、高寒地区及低温异常地区的工程建设、地热开发以及核肥料处理和石质文物保护中都具有重要的实际意义。在岩体力学中，常用的热学性质指标有：比热容、导热系数、热扩散率和热膨胀系数。 第三节 岩石的热学性质 一、岩石的比热容 岩石的热容性：在岩石内部及其与外界进行热交换时，岩石吸收热能的能力，称为岩石的热容性 如果设岩石温度由T1升高至T2所需要的热量为： C（J/kg·K）即为比热容，是表征岩石热容性的指标 影响岩石比热容的因素：矿物组成、有机质含量 、含水状态。 常见矿物的比热容多为（0.7～1.2）×103J/kg·K 第三节 岩石的热学性质 多孔含水岩石比热容计算： 式中：Cd 和Cw 分别为干燥岩石和水的比热容，x1和x2分别为岩石干重和水重。 第三节 岩石的热学性质 二、岩石的导热系数 岩石传导热量的能力，称为热传导性，常用导热系数来表示。 研究表明，岩石的比热容（C）与导热系数（k）间存在如下关系： 三、岩石的热膨胀系数 岩石在温度升高时体积膨胀，温度降低时体积收缩的性质，成为岩石的膨胀性，用线膨胀（收缩）系数或体膨胀（收缩）系数来表示。 第三节 岩石的热学性质 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 岩 石 名 称 软化系数 岩 石 名 称 软化系数 花 岗 岩 0.