西北农林科技大学：《工程地质与水文地质》课程教学资源（课件讲稿，打印版）第五章 岩体的工程地质特性（Engineering geologic nature of rock mass）

第五章 岩体工程地质性质 (Engineering geologic nature of rock mass)

第一节 岩石地质及力学指标 一、岩石的物理性质指标 参与岩石工程地质性质描述的主要物理指标包括两类： 1.物理指标 2.水理指标

1.物理指标 (1)质量： 比重(special gravity):单位体积岩石固体部分的重量与同体积 水之比： G=Ws s·Yw 容重(volume-weight):单位体积岩石的重量（含孔隙）； W Y= (2)空隙性：岩石构成除了固体颗粒外，其间还分面上有孔隙 裂隙，这称为岩石的空隙性，以空隙率(porosity)来表达。 V n= V 而一般来讲，n(沉积岩) >n(变质岩) >n(新鲜岩浆岩)

2.水理指标 (1)吸水性(water-absorb character):一定条件下岩石可吸 纳水份的性能，常以饱水率表达。 W2×100% W- Ww2:岩石在1500atm下吸水的质量。Ws:岩石的千重。 (2)透水性(permeability):水份可通过岩石移动的性能，以渗 透系数k来衡量。 v=i=k乃（达西定律） 透水层（含水层）：k0.001m/24hr 隔水层（不透水层）：k<0.001m/24hr

(3)软化性(soy)：岩石浸水石强度降低的性能，多以软化系数 Kd表示。 Rw Kd= Rd Rw—岩石饱水条件下的抗压强度。 Rd一岩石干燥条件下的抗压强度。 (4)抗冻性(frosty)：岩石抵抗冻融破坏的性能（抗冻胀性） 以强度损失率表达（冻融25次，在土25℃间反复，西北高寒区考 虑。) Ry Rs2-R1×100% Rs2 Rs三冻融后的岩石抗压强度C饱和) Rs2=冻融前的饱水岩石抗压强度

二、岩石的力学性质 *依单轴应力曲线，自然材料可分为： vcbh a.线性弹性材料b.完全弹性材料c,带滞回环的弹性材料d,弹塑性材料

1.岩石的变形特性 岩石是标准的弹塑性体，即瞬时高压作用下表现为弹脆性体， 而长期慢施高压下表现为弹塑性体，其变形可分为4个阶段。 4 弹塑性变形 弹脆性变胗) -断层

(1)微裂隙压密阶段：岩石中微裂隙 在荷重下压密，此阶段δ变化小而ε变 化大 屈服点 (2)弹性变形阶段：裂隙进一步密合， 不产生新裂隙，δ、ε近乎同步增加（曲 线外切线近45°，最高点称弹性极限抗压 强度，亦称屈服点)。 (3)裂隙发展和破坏阶段（塑性变形）： 新裂隙产生并发展，δ增加不多，而e快 速增加，直至最高点，岩石发生整体破 坏，此点的δ值称单轴极限抗压强度。 (4)峰值后阶段：岩石大变形，6下降至稳定

2.岩石的变形特性指标 (I)弹性模量(modulus of elasticity,认为岩石是准弹性体) 单轴压缩条件下，轴向压应力与轴向应变之比。 E= d (单位MPa或GPa,1Pa=1N/m2) (2)泊松比(Poisson's ratio) 单轴压缩条件下，横向应变与纵（轴）向应变之比（过屈服点 后) u= &y

3.岩石的强度(Strength) 岩石抵抗外力破坏的能力。 强度分抗压(compressive Strength),抗拉(tensile Strength)和抗剪 强度(shear Strength)三类，对岩石材料而言， 抗压强度>抗剪强度>抗拉强度 地基的处理与设计就是使岩石中尽量消除拉应力，一般而言， 三类强度在不同岩石中， 细晶岩浆岩>变质岩>沉积岩