第_2_章__岩石基本特性与实验.ppt

第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 2.1 岩石的基本物理性质及实验方法 2.2 单向应力下岩石的变形特性 2.3 岩石三维应力特性及其实验 2.4 岩石的破坏机制 2.5 岩石的强度理论 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (1) 岩石的比重与容重 定义:岩石的比重就是岩石试件内固体部分实体积(不包括孔隙体积)的重量与同体积水重量的比重。 ? =Gd/(vc??w) ?-------岩石的比重； Gd-------绝对干燥时，岩石固体实体积的重量； vc-------固体部分实体积； ?w ------水的容重 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (1) 岩石的比重与容重 定义:岩石的容重是指单位体积（ 包括孔隙体积)岩石的重量。 ?d =Gd/v ?sat =Gsat/v ? =G/v ?d、 ?sat 、? -------岩石的干、饱和、天然容重； Gd、Gsat、G-------干、水饱和、天然含水状态下，岩石 的重量； v-------岩石的体积； 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (2) 岩石孔隙性 定义：孔隙性指岩石中孔隙与裂隙发育程度，常用空隙度表示。 空隙度：指岩石中各种孔隙、裂隙体积的总和与岩石总体积之比。 n=(1 - ?d / ?)*100% n---空隙度； ?------比重 ?d----岩石的干容重 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (2) 岩石孔隙性 空隙比：指岩石中各种孔隙、裂隙体积的总和与岩石内固体部分实体积之比。 e=v0/vc e---空隙比； v0------岩石中各种孔隙、裂隙体积的总和； vc------岩石内固体部分实体积； 空隙比与空隙度的关系： e=n/（1-n） 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (2) 岩石孔隙性 空隙度对岩石性质的影响：*空隙度增大，岩石的容重与强度降低；*塑性与渗透性增加。 几种常见岩石的空隙度与空隙比 岩石 空隙度 n/% 空隙比 e 石灰岩 5-20 0.053--0.01 砂岩 3-30 0.031--0.429 页岩 10--35 0.111--0.538 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (3) 吸水性与透水性 岩石的吸水性是指遇水不崩解的岩石,在一定的实验条件下,(规定的试样尺寸和试验压力)吸入水分的能力. 自然吸水率:试件在大气压力作用下,吸入水分的重量与试件的烘干重量之比; ?=Gw/Gd*100% 强制吸水率:试件在真空或加压(150个大气压)条件下吸入水分的重量与试件烘干重量之比. ?=Gwsat/Gd*100% 影响因素分析:取决于岩石所含孔隙、裂隙数量、大小及其张开度，吸水率试验方法和时间因素。 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (3) 吸水性与透水性 几种岩石的吸水率 花岗岩 0.1-0.92% 砂岩 0.2--12.19% 页岩 1.8-3.0% 石灰岩 0.1-4.45% 岩石的透水性: 指岩石被水穿过的性能; 影响因素:地下水水头、应力状态、裂隙度、孔隙大小及其连通程度。 渗透系数: 衡量岩石透水性的指标. 量纲为 cm/s, m/h 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 Darcy 定律：单位时间内 的渗水量与渗透系数k、 渗透面积A和水力梯度成 正比，而与长度成反比。 q=kj Q=k A ?h/L 第 2 章 岩石的基本物理力学特性及其实验 (3) 吸水性与透水性 几种岩石的渗透系数 岩石 渗透系数 cm/sec 致密的石灰岩 10-10 粉砂岩 10-8---10-9 细砂岩 2 ?? 10-7 坚硬砂岩 4.4 ? 1