土力学与地基基础 教学课件 ppt 作者 姜晨光 主编第10章 地球岩石及其基本性质.pptVIP

第10章 地球岩石及其基本性质 ?? 10.1 地球岩石的特点与分类 ?? 10.1.1 地球的主要造岩矿物 ? 矿物是指天然生成的、具有一定物理性质和一定化学成分的物质。目前在自然界中已被发现的矿物多达3000余种。在岩石中经常见到，明显影响岩石性质，对鉴定和区别岩石种类起重要作用的矿物（约20种）称为主要造岩矿物。通常，绝大多数矿物呈固态表现，只有个别矿物呈液态（如自然汞Hg）。不同的矿物常具有不同的形态和特征，同一种矿物在不同的地质条件下，在其自身晶体结构制约的范围内，又常出现不同的结晶习性。矿物有3种形态，分别为矿物单体、集合体及连生体。 10.1.2 地球岩石的常规分类 ? 岩石用通俗的话讲就是“石头”，它是在地壳中按一定规律，由一种或几种矿物共生组合在一起所形成的天然集合体。根据岩石成因的不同，地质学家将岩石分成岩浆岩、沉积岩、变质岩3大类。岩浆岩（火成岩）是被称为岩浆的炽热液体，自地下深处上升，由于温度降低，结晶而成的固体状态。沉积岩是由堆积和压密作用形成，沉积岩物质来源是由于侵蚀作用原岩被分解后的碎屑、生物碎屑（如贝壳、等）、被地表水或地下水溶解的物质后期在过饱和条件下的沉淀、等。岩浆岩、沉积岩又称为原岩。变质岩是在温度上升或压力增大（或二者兼有之时）条件下由任何类型的原岩形成。 10.1.3 地球岩石的主要工程性质 ? 地球岩石的主要工程性质主要指岩石的物理性质、水理性质、力学性质和抗风化能力。岩石的物理性质是评价岩石工程性质的基本指标，主要包括岩石的重量性质和孔隙性质，主要指标是密度（ρ）、重度（γ）、颗粒密度（ρs）、比密度（ds）、孔隙度（n）、裂隙率（KT）、孔隙比（e）、等。岩石的水理性质是岩石与水作用时所表现的性质，通常包括吸水性（主要指标有吸水率、饱和吸水率、饱和系数、等）、透水性（主要指标是渗透系数k）、软化性（主要指标是软化系数KR）、抗冻性、可溶性、膨胀性、崩解性、等。岩石的力学性质分为强度性质和变形性质两部分，岩石的强度指标主要有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度、双轴强度、三轴强度、等。表示岩石变形性质的指标主要有变形模量、弹性模量、泊松比、等。 10.1.4 影响地球岩石工程性质的主要因素 ? 影响岩石工程性质的主要因素包括岩石的性质（成因、矿物成分、结构、构造、等）、地质构造、风化作用（风化的程度。许多道路及露天矿采坑边坡变形破坏往往与岩石风化有关，比如由黑云母斜长片麻岩组成的河北省迁安大石河露天铁矿采坑，采矿过程中发生过多处边坡崩滑，其中规模较大、变形体高达20m以上者多为强风化岩石。在某些花岗岩地区修建地下洞室时，因对岩石风化估计不足而发生洞口坍滑、造成人身事故、延误工期的事件也时有发生）、水的作用（水是天然的溶剂和天然的润滑剂）。 10.1.5 地球岩石的工程分类 ? 工程上常根据不同的目的、用途，采用不同的指标，对岩石进行不同的分类。岩石按坚硬程度的划分见表10-1-1（当无法取得饱和单轴抗压强度数据时可用点荷载试验强度换算，换算方法按《工程岩体分级标准》进行），当岩体完整程度为极破碎时可不进行坚硬程度分类而按岩体完整程度进行分类（见表10-1-2，其中完整性指数为岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方，选定岩体和岩块测定波速时应注意其代表性），按岩体基本质量等级的划分见表10-1-3（当缺乏有关试验数据时，可按表10-1-4和表10-1-5划分岩石的坚硬程度和完整程度，表10-1-5中的平均间距是指主要结构面（1~2组）间距的平均值）。岩石风化程度的划分见表10-1-6（其中，波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比；风化系数Kf 为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比；岩石风化程度除按表列野外特征和定量指标划分外也可根据当地经验划分；花岗岩类岩石可采用标准贯入试验划分，N≥50 为强风化、50N≥30为全风化、N30 为残积土；泥岩和半成岩可不进行风化程度划分）。岩体根据结构类型的划分见表10-1-7。当软化系数等于或小于0.75 时，应定为软化岩石。当岩石具有特殊成分、特殊结构或特殊性质时，应定为特殊性岩石（比如易溶性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石、盐渍化岩石、等）。 岩石的描述应包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标（RQD）。对沉积岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度；对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度。岩石可根据岩石质量指标（RQD）分为好的（RQD90）、较好的（75＜RQD≤90）、较差的（50＜RQD≤75）、差的 （25≤RQD≤50）和极差的（RQD25）5类。对岩体的描述应包括结构面、结构体、岩层厚度和结构类型，并宜符合以下3条规定，即结构面的描述应包括类型、性质、产