2019年巖土工程師答疑:巖石物理力學性質(zhì)有哪些?
問題:
巖石物理力學性質(zhì)有哪些?
答疑:
(一)巖石的主要物理性質(zhì)
1.重量
巖石的重量是巖石最基本的物理性質(zhì)之一,一般用比重和重度兩個指標表示。
巖石的比重是巖石固體(不包括孔隙)部分單位體積的重量,在數(shù)值上等于巖石固體顆粒的重量與同體積的水在4℃時重量的比。常見的巖石的比重一般介于2.4~3.3之間。巖石的比重決定于組成巖石的礦物的比重及其在巖石中的相對含量。
巖石的重度也稱容重,是巖石單位體積的重量,在數(shù)值上等于巖石試件的總重量(包括孔隙中的水重)與其總體積(包括孔隙體積)之比。巖石重度的大小決定于巖石中礦物的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。巖石孔隙中完全沒有水存在時的重度,稱為干重度;孔隙全部被水充滿時的重度,稱為飽和重度。
一般來講,組成巖石的礦物比重大,或巖石的孔隙性小,則巖石的重度就大。在相同條件下的同一種巖石,重度大就說明巖石的結構致密、孔隙性小,巖石的強度和穩(wěn)定性也較高。
2.孔隙性
巖石的孔隙性用孔隙度表示,反映巖石中各種孔隙的發(fā)育程度。在數(shù)值上等于巖石中各種孔隙的總體積與巖石總體積的比,以百分數(shù)計。孔隙性對巖石的強度和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響。巖石孔隙度的大小,主要取決于巖石的結構和構造,同時也受外力因素的影響。未受風化或構造作用的侵入巖和某些變質(zhì)巖,其孔隙度一般是很小的,而礫巖、砂巖等一些沉積巖類的巖石,則經(jīng)常具有較大的孔隙度。
3.吸水性
巖石的吸水性一般用吸水率表示,反映巖石在一定條件下(在通常大氣壓下)的吸水能力。在數(shù)值上等于巖石的吸水重量與同體積干燥巖石重量的比,也可以百分數(shù)計。巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開程度等因素有關。巖石的吸水率大,則水對巖石顆粒問結合物的浸潤、軟化作用就強,巖石強度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就越大。
4.軟化性
巖石的軟化性是指巖石受水作用后,強度和穩(wěn)定性發(fā)生變化的性質(zhì),主要取決于巖石的礦物成分、結構和構造特征。黏土礦物含量高、孔隙度大、吸水率高的巖石,與水作用容易軟化而喪失其強度和穩(wěn)定性。
用軟化系數(shù)作為巖石軟化性的指標,在數(shù)值上等于巖石飽和狀態(tài)下的極限抗壓強度與風干狀態(tài)下極限抗壓強度的比。其值越小,表示巖石的強度和穩(wěn)定性受水作用的影響越大。未受風化作用的巖漿巖和某些變質(zhì)巖,軟化系數(shù)大都接近于1,是弱軟化的巖石,其抗水、抗風化和抗凍性強。軟化系數(shù)小于0.75的巖石,是軟化性較強的巖石,工程性質(zhì)比較差。
5.抗凍性
巖石孔隙中的水結冰時體積膨脹,會產(chǎn)生巨大的壓力。巖石抵抗這種壓力作用的能力,稱為巖石的抗凍性。在高寒冰凍地區(qū),抗凍性是評價巖石工程性質(zhì)的一個重要指標。
巖石的抗凍性,有不同的表示方法,一般用巖石在抗凍試驗前后抗壓強度的降低率表示?箟簭姸冉档吐市∮25%的巖石,認為是抗凍的;大于25%的巖石,認為是非抗凍的。
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