1、第二章第二章 巖石的基本物理力學性質巖石的基本物理力學性質 第一節第一節 概述概述 巖石的基本物理力學性質是巖體最基本、最巖石的基本物理力學性質是巖體最基本、最重要的性質之一，也是巖石力學學科中研究最重要的性質之一，也是巖石力學學科中研究最早、最完善的內容之一。早、最完善的內容之一。 第一節第一節 基本物理性質基本物理性質 液相液相 氣氣相相 固相固相 VaVwVsVvVma=0mwmsm質量體積一、巖石的質量指標一、巖石的質量指標（一密度和比重（一密度和比重 1 1、巖石的密度：單位體積內巖石的質量。、巖石的密度：單位體積內巖石的質量。巖石含：固相、液相、氣相。巖石含：固相、液相、氣相。三相

2、比例不同而密度不同。三相比例不同而密度不同。（1天然密度：自然狀態下，單位體積質量 3/mg cmVmm巖石總質量；巖石總質量；VV總體積?？傮w積。（2 2飽和密度：巖石中的孔隙被水充填時飽和密度：巖石中的孔隙被水充填時的單位體積質量水中浸的單位體積質量水中浸4848小時）小時） VVVV孔隙體積孔隙體積3/sVwsamVg cmV（3干密度：巖塊中的孔隙水全部蒸發后的 單位體積質量108烘24h） 3/sdmg cmV（3重力密度 單位體積中巖石的重量，通常稱為重度。這個指標由密度乘上重力加速度而得。其采用的單位為kN/m3. 密度指標是工程中應用最廣泛的參數之一，它不僅反映巖石的致密程度，

3、還用于計算巖體的自重應力。 （4巖石的顆粒密度 巖石的顆粒密度是指巖石固體物質的質量與固體體積之比值。 3/sssmg cmV巖石的顆粒密度采用比重瓶法測定VSVeV二、巖石的孔隙性二、巖石的孔隙性 反映裂隙發育程度的指標反映裂隙發育程度的指標（一孔隙比e 孔隙的體積與固體體積之比VV孔隙體積水銀充填法求出）100(% )100(% )VVsVVVnVVV/1VVVVCCVVVVnVeVVVVVnV（二孔隙率n 孔隙的體積與試件總體積之比值(%)en關系關系天然狀態下飽和狀態下三、巖石的水理性質三、巖石的水理性質 （一含水性（一含水性1、含水率：巖石孔隙中含水量mW與固體質量之比的百分數100

4、%Smm2、吸水率：巖石吸入水的質量與固體質量之比wa為自由吸水率，wsa為飽和吸水率0100%100%SaSpSsaSmmmmmm 巖石自由吸水牢的試驗方法采用浸水法，而飽和吸水率采用抽真空法或者煮沸法試驗來求得巖石的吸水率。 吸水率是一個間接反映巖石內孔隙多少的指標，與巖石的含水率一樣，對于軟巖它是一個比較重要的參數。 Adxdhkqxdxdh（二滲透性（二滲透性 在一定的水壓作用下，水穿透巖石的能力。反映了巖石中裂隙向相互連通的程度，大多滲透性可用達西Darcy定律描述：水頭變化率；qx沿x方向水的流量；h水頭高度； A垂直x方向的截面面積；k滲透系數。 就一般工程而言，所關心的是滲透系

5、數K的大小。滲透系數K是利用徑向滲透試驗而得到。所謂徑向滲透試驗，是采用鉆有一同心軸內孔的巖芯，使這空心圓柱體試樣在水力梯度的作用下，液體能夠產生徑向流動，并測得液體沿著巖石內的裂隙網流動時的各參數，進而求得巖石的滲透系數。 巖石的滲透性對于解決一些實際問題具有直接的意義，例如：在地下洞室中貯存液體；評價水庫的滲水性；排除深埋洞室的滲水等。但是，就滲透性而言，巖體的滲透特性遠比巖石的滲透性來得重要，原因是巖體中存在不連續面，使其滲透系數要比巖石的大得多。目前，國外已有人正在進行現場巖體的滲透性試驗研究，這是研究巖石滲透性方向。四、巖石的抗風化指標四、巖石的抗風化指標3 3類）類）(1)(1)軟

6、化系數表示抗風化能力的指標）軟化系數表示抗風化能力的指標）Rcc飽和單軸抗壓強度、 Rcd干燥單軸抗壓強度； （）越小，表示巖石受水的影響越大。cdccRR /1 軟化系數是指巖石飽和單軸抗壓強度與干燥狀態下的單軸抗壓強度的比值。它是巖石抗風化能力的一個指標，反映了巖石遇水強度降低的一個參數。耐崩解性指數是通過對巖石試件進行烘干，浸水循環試驗所得的指標。試驗時，將烘干的試塊，約500g，分成10份，放入帶有篩孔的圓筒內，使圓筒在水槽中以20rmin 速度連續轉10分鐘，然后將留在圓筒內的石塊取出烘干稱重。如此反復進行兩次，按下式計算耐崩解性指數：(2)(2)巖石耐崩解性指數巖石耐崩解性指數 試

7、驗前的試件烘干質量試驗前的試件烘干質量 ；殘留在筒內的試件烘干質；殘留在筒內的試件烘干質量量rmsm2/100%drsIm m 1、自由膨脹率：無約束條件下，浸水后脹變形與原尺寸 之比軸向自由膨脹 （%）徑向自由膨脹 （%）D直徑 H試件高度 HHVH/DDVD/（3巖石的膨脹性巖石的膨脹性 含有粘土礦物的巖石，遇水后臺發生膨脹現象評價膨脹性巖體工程的穩定。2 2、側向約束膨脹率、側向約束膨脹率 有側向約束條件下，浸水后巖石僅有側向約束條件下，浸水后巖石僅發生軸向膨脹變形而求得的膨脹率。發生軸向膨脹變形而求得的膨脹率。 /100%HPHPVHH 膨脹壓力是指巖石試件浸水后，使試件保持原有體積所施加的最大壓力。其