第二章岩石的基本物理力学性质第一节名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 岩石基本物理力学性质,第一节 概述,岩石基本物理力学性质是岩体最基本、最主要性质之一，也是岩石力学学科中研究最早、最完善内容之一,。,第1页,第一节 基本物理性质,液相,气相,固相,V,a,V,w,V,s,V,v,V,m,a,=0,m,w,m,s,m,质量,体积,第2页,第3页,一、岩石质量指标,（一）密度和比重,1、岩石密度：单位体积内岩石质量。,岩石含：固相、液相、气相。,三相百分比不一样而密度不一样。,第4页,（,1）天然密度：自然状态下，单位体积质量,m,岩石总质量；,V,总体积。,第5页,2）饱和密度：岩石中孔隙被水充填时单位体积质量（水中浸48小时）,V,V,孔隙体积,第6页,（,3）干密度：岩块中孔隙水全部蒸发后,单位体积质量（108烘24,h）,第7页,（,3）重力密度,单位体积中岩石重量，通常称为重度。,这个指标由密度乘上重力加速度而得。其采取,单位为,kN/m,3,.,密度指标是工程中应用最广泛参数之,一，它不但反应岩石致密程度，还用于计算,岩体自重应力。,第8页,（,4,）岩石颗粒密度,岩石颗粒密度是指岩石固体物质质量与固体体积之比值。,岩石颗粒密度采取,比重瓶法测定,第9页,二、岩石孔隙性,反应裂隙发育程度指标,（一）孔隙比,e,孔隙体积与固体体积之比,V,V,孔隙体积（水银充填法求出）,第10页,（二）孔隙率,n,孔隙体积与试件总体积之比值,(%),en,关系,第11页,天然状态下,饱和状态下,三、岩石水理性质,（一）含水性,1、含水率：岩石孔隙中含水量,m,W,与固体质量之比百分数,第12页,2、吸水率：岩石吸入水质量与固体质量之比,w,a,为自由吸水率，,w,sa,为,饱和,吸水率,第13页,岩石自由吸水牢试验方法采取浸水法，而饱和吸水率采取抽真空法或者煮沸法试验来求得岩石吸水率。,吸水率是一个间接反应岩石内孔隙多少指标，与岩石含水率一样，对于软岩它是一个比较主要参数,。,第14页,（二）,渗透性,在一定水压作用下，水穿透岩石能力。反应了岩石中裂隙向相互连通程度，大多渗透性可用达西（,Darcy）,定律描述：,（,m,3,/s）,水头改变率；,q,x,沿,x,方向水流量；,h,水头高度；,A,垂直,x,方向截面面积；,k,渗透系数。,第15页,水在岩体中渗流是由水头差或水力梯度引发。水头定义为：,式中：,h,为总水头，,v,为流速，,u,水压,(kPa),z,为基准面高程,水在岩体中渗流时，速度很慢，由速度引发水头项能够忽略。,第16页,A,B,L,h,1,h,2,z,A,z,B,h,0,0,基准面,水力坡降线,总水头,单位重量水体所含有能量,z,：位置水头,u/,w,：压力水头,V,2,/(2g),：,流速水头,0,A,点总水头：B,点总水头：,总水头：,水力坡降：,水头差：,测管水头,第17页,试验前提,：,层流,h,Q,A,Q,L,Q,断面平均流速,水力坡降,试验结果,试验装置：,如图,试验条件,:,h,1,，,A,，,L=const,量测变量,:,h,2,，,V,，,T,h=h,1,-h,2,Q=V/T,第18页,达西定律,渗透定律,在层流状态渗流中，渗透速度,v,与水力坡降,i,一次方成正比，并与土性质相关。,k,:,反应土透水性能百分比系,数，称为渗透系数,物理意义：,水力坡降,i,1,时渗流速度,单位：,mm/s,cm/s,m/s,m/day,第19页,就普通工程而言，所关心是渗透系数,K,大小。渗透系数K,是利用径向渗透试验而得到。所谓径向渗透试验，是采取钻有一同心轴内孔岩芯，使这空心圆柱体试样在水力梯度作用下，液体能够产生径向流动，并测得液体沿着岩石内裂隙网流动时各参数，进而求得岩石渗透系数。,岩石渗透性对于处理一些实际问题含有直接意义，比如：在地下洞室中贮存液体；评价水库渗水性；排除深埋洞室渗水等。不过，就渗透性而言，岩体渗透特征远比岩石渗透性来得主要，原因是岩体中存在不连续面，使其渗透系数要比岩石大得多。当前，国外已经有些人正在进行现场岩体渗透性试验研究，这是研究岩石渗透性方向。,第20页,四、岩石抗风化指标（3类）,(1)软化系数,（表示抗风化能力指标）,R,cc,饱和,单轴抗压强度、,R,cd,干燥,单轴抗压强度；,（）越小，表示岩石受水影响越大。,软化系数是指岩石饱和单轴抗压强度与干燥状态下单轴抗压强度比值。它是岩石抗风化能力一个指标，反应了岩石遇水强度降低一个参数。,第21页,耐崩解性指数是经过对岩石试件进行烘干，浸水循环试验所得指标。试验时，将烘干试块，约500,g，,分成10份，放入带有筛孔圆筒内，使圆筒在水槽中以20,rmin,速度连续转10分钟，然后将留在圆筒内石块取出烘干称重。如此重复进行两次，按下式计算耐崩解性指数：,(2)岩石耐崩解性指数,试验前试件烘干质量 ；残留在筒内试件烘干质量,第22页,1、自由膨胀率,：无约束条件下，浸水后胀变形与原尺寸 之比,轴向自由膨胀,（%）,径向自由膨胀,（%）,D,直径,H,试件高度,（,3,）岩石膨胀性,含有粘土矿物岩石，遇水后台发生膨胀现象,评价膨胀性岩体工程稳定。,第23页,2,、侧向约束膨胀率,有侧向约束条件下，浸水后岩石仅发生轴向膨胀变形而求得膨胀率。,钢模具,有机玻璃板,试样,第24页,(3),膨胀压力,膨胀压力是指岩石试件浸水后，使试件保持原有体积所施加最大压力。其试验方法为先加预乐,0.01MPa,，岩石试件变形稳定后，将试件浸入水中，当岩石遇水膨胀变形量大于,0.001mm,时，施,加一定压力，使试件保持原,有体积，经过一段时间实,验测量试件保持不再改变,(,变,形趋于稳定,),时最大压力。,荷载,P,荷载,P,钢模具,注水孔,第25页,