第一章岩土的工程性质.ppt

三、土的水理性质 土的水理性质指土的渗透性、吸水或失水的胀缩性、浸水时的软化性和在水中的可溶性等方面的特征。 土的渗透性同土的颗粒级配、密实程度以及被封闭的气体含量有关，土颗粒的有效粒径越大，孔隙比越大。被封闭的气体量越小，透系数越大。 渗透水流在碎石土、砂土和粉土中多呈层流状态，其运动速度服从达西定律。渗流在粘性土中因受薄膜水阻滞，其运动速度常偏离达西定律。 在土中渗流的运动水压力称为渗透力。 当向上方向的渗透力等于或大于土的浮重度时，土体可能发生渗透变形。土的渗透变形有流砂和管涌两种形式，土的颗粒级配与渗透变形是否发生及其出现形式有着密切的关系。 有些粘性土含有较多的强亲水性矿物，具有吸水膨胀、失水收缩的特性。 含粉土和粘土颗粒较多的土，一般具有较大的浸水软化性。含可溶盐的土，具有可溶性。 土的渗透系数可通过室内渗透试验和原位注水、抽水试验来测定；土的渗透变形判别指标可通过渗透变形试验来测定；土的胀缩性、软化性、可溶性可通过室内试验来测定。 四、土的力学性质 土的力学性质指土在力的作用下变形和破坏特征，可由表1-15中的力学性质指标表示。 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切滑动的极限强度。土体的抗剪强度与作用在它上面的法向应力及土的内摩擦角有关。土的内摩擦角与土的密实度、颗粒大小、形状、粗糙程度等因素有关。一般来说，土愈密实、土粒愈大、形状愈不规则、表面愈粗糙，则值愈大。 天然砂土的内摩擦角一般在30o（圆粒、均匀的松细砂）到45o（尖粒、不均匀的紧密粗砂）之间。对于极松散的砂土，它的内摩擦角接近于天然坡角。 粘土类土的内摩擦角与密实度及含水量有关，为5 o～25o。粘性土的抗剪强度不仅包括内摩擦阻力，还包括粘聚力。因为粘土颗粒间具有分子粘结力，而结合水在颗粒间又起着联结作用，这些力的总和构成粘土的内聚力，它能抵抗一定的拉力和剪力作用。粘性土的粘聚力一般为l0～115 kPa。 第四节 岩石的可钻性 一、岩石可钻性定义和岩石可钻性指标 二、岩石可钻性的测定方法及其分级 一、岩石可钻性定义和岩石可钻性指标 岩石可钻性可理解为钻进过程中岩石抵抗破碎的强度。它表示岩石破碎的难易性。 岩石的可钻性，是岩石的各种物理机械性质在钻进过程中的综合表观，它不仅与岩石的成分、颗粒度、颗粒间的联系方式、岩石的结构和构造等自然因素有关，而且还与钻进方法、钻头质量、钻进规程等工艺技术因素有着密切的相互联系。 一般可用钻速（m/h）来表示岩石的可钻性。 二、岩石可钻性的测定方法及其分级 划定岩石可钻性对促进钻探生产是有很大的实际意义的。因为，在钻探生产中，不但要根据岩石可钻性等级来选择钻进方法和钻头，制定钻进规程和技术措施，而且还要根据岩石可钻进等级来编制计划，以优质、高产、安全、低耗地实施钻探生产。 1.岩石可钻性按机械钻速分级（即按实钻法分级） 由于影响岩石可钻性的因素多而复杂，加之岩石可钻性指标的实用性要求（制定生产定额选择钻进方法与工具等），确定岩石可钻性的唯一可靠的办法是采用实际钻进试验。 实际钻进试验是在规定的设备工具和技术规范条件下，在现场进行实钻，以所得的纯钻进速度作为岩石可钻性分级指标。同时考虑到由于岩石的研磨性造成的钻进速度逐渐降低，回次钻进长度缩短，故在分级指标中一并列入回次长度值作为辅助指标。 表1-16 岩心钻探岩石可钻性12级分类表 岩石 岩石 类别 代表性岩石 可钻性 回次长度 Ⅰ 松软疏散的 次生土、壤土、矽藻土 7.50 2.80 Ⅱ 较软疏散的 黄土、粘土、冻土 4.00 2.40 Ⅲ 软的 风化变质的页岩、千枚岩、泥灰岩、褐煤、烟煤 2.45 2.00 Ⅳ 较软的 页岩、较致密泥灰岩、岩盐、火山凝灰岩 1.60 1.70 Ⅴ 稍硬的 泥质板岩、细粒石灰岩、蛇纹岩、纯橄榄岩、无烟煤 1.15 1.50 可钻性：m/h；回次长度：m 续表1-16 岩心钻探岩石可钻性12级分类表 岩石 岩石 类别 代表性岩石 可钻性 回次长度 Ⅵ 中等硬度 微矽化石灰岩、千枚岩、石英云母片岩、辉长岩 0.82 1.30 Ⅶ 中等硬度 矽质石灰岩、石英二长岩、含长石石英砂岩、角闪石斑岩、玢岩 0.57 1.10 Ⅷ 硬的 矽卡岩、千枚岩、微风化的花岗岩 0.38 0.85 Ⅸ 硬的 高矽化的石灰岩、粗粒的花岗岩、矽化凝灰岩 0.25 0.65 Ⅹ 坚硬的 细粒花网石、花岗片麻岩、坚硬的石英结晶岩 0.15 0.50 Ⅺ 坚硬的 刚玉岩、石英岩、含铁矿的碧玉岩 0.09 0.32 Ⅻ 最坚硬的 未风化致密的石英岩、碧玉岩、燧石 0.045 0.16 岩石可钻性按机械