岩石的物理力学性质讲稿.ppt
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1、关于岩石的物理力学性质第一页,讲稿共七十三页哦一、岩石的物理性质一、岩石的物理性质岩石由固体,水,空气等三相组成。岩石由固体,水,空气等三相组成。(一一)密度(密度()和重度)和重度()():单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的重单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体积。(g/cmg/cm3 3),),g(kN/mg(kN/m3 3)岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地,岩石的重度可分为天然重度
2、、干重度和饱和重度。相应地,岩石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。VW 第二页,讲稿共七十三页哦1 1、天然密度(、天然密度()和天然重度()和天然重度()指指岩石岩石在在天然状态下的密度和重度。天然状态下的密度和重度。VW (g/cm3)(kN/m3)g 式中:式中:WW天然状态下岩石试件的质量天然状态下岩石试件的质量(g(g;)V V岩石试件的体积岩石试件的体积(cm(cm3 3);gg重力加速度。重力加速度。第三页,讲稿共七十三页哦 干密度是干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积岩石单位体积岩石的质量的质量,相应的重度即为干重度。,相应的重度即
3、为干重度。VWsd 2 2、干密度(、干密度(d d)和干重度)和干重度(d d)(g/cmg/cm3 3)(kN/m(kN/m3 3)gdd 式中:式中:W Ws s岩石试件烘干后的质量岩石试件烘干后的质量(g)(g);VV岩石试件的体积岩石试件的体积(cm(cm3 3);gg重力加速度。重力加速度。第四页,讲稿共七十三页哦3、饱和密度(、饱和密度()和饱和重度)和饱和重度(w)饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。VWww 式中:式中:W WW W饱水状态下岩石试件的质量饱水状态下岩石试件的质量 (g)(g);VV岩石试件的体积岩石试件的体积(cm(c
4、m3 3);gg重力加速度。重力加速度。gww (g/cm3)(kN/m3)第五页,讲稿共七十三页哦(二)岩石的比重(岩石相对密度)(二)岩石的比重(岩石相对密度)岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水的质量之比岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水的质量之比值。岩石固体体积,就是指不包括孔隙体积在内的体积。值。岩石固体体积,就是指不包括孔隙体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定,其计算公式为:岩石的比重可在实验室进行测定,其计算公式为:岩石的比重;岩石的比重;VC固体体积;水的比重)/(1WCVGW第六页,讲稿共七十三页哦(三)岩石的空隙性(三)岩石的空隙性 空隙:空隙:岩石中孔隙
5、和裂隙的总称。岩石中孔隙和裂隙的总称。小开型空隙小开型空隙空隙空隙闭型空隙闭型空隙开型空隙开型空隙大开型空隙大开型空隙 闭型空隙:岩石中不与外界相通的空隙。闭型空隙:岩石中不与外界相通的空隙。开型空隙:岩石中与外界相通的空隙。包括大开型空隙和小开型空隙:岩石中与外界相通的空隙。包括大开型空隙和小开型空隙。开型空隙。在常温下水能进入大开型空隙,而不能进入小开型空隙。只有在真在常温下水能进入大开型空隙,而不能进入小开型空隙。只有在真空中或在空中或在150150个大气压以上,水才能进入小开型空隙。个大气压以上,水才能进入小开型空隙。空隙度:空隙度:指岩石的裂隙和孔隙发育程度,其衡量指指岩石的裂隙和孔
6、隙发育程度,其衡量指标为标为空隙空隙率率(n)(n)或或空隙空隙比(比(e e)。)。第七页,讲稿共七十三页哦根据岩石空隙类型不同,岩石的空隙率分为根据岩石空隙类型不同,岩石的空隙率分为:(1)1)总空隙率总空隙率n n (2)(2)大大开空隙率开空隙率n nb b (3)(3)小小开空隙率开空隙率n nl l (4)(4)总总开空隙开空隙率率n n0 0 (5)5)闭空隙率闭空隙率n nc c一般提到岩石的空隙率时系指岩石的总空隙率。一般提到岩石的空隙率时系指岩石的总空隙率。1 1、空隙率、空隙率第八页,讲稿共七十三页哦(1)(1)总总空隙率空隙率n:即岩石试件内即岩石试件内空隙空隙的体积(
7、的体积(V VV V)占试件总体积占试件总体积(V)V)的百分比。的百分比。(2)(2)大大开空隙率开空隙率n nb b:即岩石试件内大开型空隙的体积(即岩石试件内大开型空隙的体积(V Vnbnb)占试件占试件总体积总体积(V)V)的百分比。的百分比。%100 VVnV%100 VVnnbb(3)3)小开空隙率小开空隙率n nl l:即岩石试件内小开型空隙的体积(即岩石试件内小开型空隙的体积(V Vnlnl)占试占试件总体积件总体积(V)V)的百分比。的百分比。%100 VVnnll第九页,讲稿共七十三页哦(4)(4)总开空隙率(孔隙率)总开空隙率(孔隙率)n0:即岩石试件内开型空隙的总即岩石
8、试件内开型空隙的总体积(体积(V Vn0n0)占试件总体积占试件总体积(V)V)的百分比。的百分比。(5)5)闭闭空隙率空隙率n nc c:即岩石试件内即岩石试件内闭型空隙的体积(闭型空隙的体积(V Vncnc)占试件占试件总体积总体积(V)V)的百分比。的百分比。%10000 VVnn%100 VVnncc第十页,讲稿共七十三页哦 所谓所谓空隙空隙比是指岩石试件内比是指岩石试件内空隙空隙的体积的体积(V V V V)与岩石与岩石试件内固体矿物颗粒的体积试件内固体矿物颗粒的体积(V Vs s)之比。之比。2 2、空隙比、空隙比(e)(e)1VVsVVVneVVVn第十一页,讲稿共七十三页哦二、
9、岩石的水理性质二、岩石的水理性质 岩石遇水后会引起某些物理、化学和力学性质的改变岩石遇水后会引起某些物理、化学和力学性质的改变,岩石的这种性质称为岩石的水理性质。,岩石的这种性质称为岩石的水理性质。1 1、岩石的吸水性岩石的吸水性 岩石吸收水分的性能称为岩石的吸水性,其吸水岩石吸收水分的性能称为岩石的吸水性,其吸水量的大小取决量的大小取决于于岩石孔隙体积的大小及其密闭程度。岩岩石孔隙体积的大小及其密闭程度。岩石的吸水性指标有石的吸水性指标有吸水率吸水率、饱水率饱水率和和饱水系数饱水系数。第十二页,讲稿共七十三页哦(1)岩石吸水率)岩石吸水率(1):是指岩石试件在标准大气压力下吸入水的重量是指岩
10、石试件在标准大气压力下吸入水的重量W W1 1与岩与岩石干重量石干重量W Ws s之比。之比。岩石的吸水率的大小,取决于岩石所含孔隙、裂隙的数量、岩石的吸水率的大小,取决于岩石所含孔隙、裂隙的数量、大小、开闭程度及其分布情况,并且还与试验条件大小、开闭程度及其分布情况,并且还与试验条件(整体和碎块,(整体和碎块,浸水时间浸水时间等)等)有关。有关。根据岩石的吸水率可求得岩石的大开空隙率根据岩石的吸水率可求得岩石的大开空隙率n nb b:%10011 sWWsnbsnbbWVVWVVn 式中:式中:W W s s为干燥岩石的重量为干燥岩石的重量;d d,w w分别为干燥岩石和水的重度。分别为干燥
11、岩石和水的重度。wdnbsWVVW 111 第十三页,讲稿共七十三页哦(2)岩石的饱水率()岩石的饱水率(2)岩石的饱水率指在岩石的饱水率指在高压(高压(150150个大气压)或真空条件个大气压)或真空条件下,岩石吸入水的重量下,岩石吸入水的重量W W2 2与岩石干重量与岩石干重量W Ws s之比,即:之比,即:%10022 sWW 根据饱水率求得岩石的总开空隙率根据饱水率求得岩石的总开空隙率n n0 0:wdsnsnWVVWVVn 2000 式中:式中:W Ws s为干燥岩石重量;为干燥岩石重量;d d,w w干燥岩石和水的重度。干燥岩石和水的重度。第十四页,讲稿共七十三页哦(3)岩石的饱水
12、系数()岩石的饱水系数(Ks)岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数,即岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数,即 21 sK 饱水系数反映了岩石中大开空隙和小开空隙的相对含量。饱饱水系数反映了岩石中大开空隙和小开空隙的相对含量。饱水系数越大,岩石中的大开空隙越多,而小开空隙越少。水系数越大,岩石中的大开空隙越多,而小开空隙越少。吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀,给井巷支护吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀,给井巷支护造成很大压力。造成很大压力。第十五页,讲稿共七十三页哦 地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中,而且大多数岩石地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中,而且大多数岩石的孔隙裂隙是连通的,
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