第三章　地质结构及其对工程的影响

第五节　岩石与岩体的工程地质性质

主要内容：

一、岩石与岩体

二、岩石的物理力学性质

三、岩体的工程性质

一、基本概念

岩石：是在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物集合体。

岩体：是工程影响范围内的地质体，它包括结构面和结构体。

岩体的工程性质决定于结构面的性质及其分布，同时决定于岩石本身的力学性质。

二、岩石的主要物理力学性质

(一)物理性质

1.重量

比重：是岩石固体(不包括孔隙)部分单位体积的重量。

数值上等于岩石固体颗粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。(无量纲，一般2.4～3.3)。

重度 ：也称重力密度或容重。指单位体积的重量。

数值上等于岩石试件的总重量与其总体积之比。

有干容重 、饱和容重 之分。

2.孔隙性

反映岩石中各种孔隙的发育程度，对岩石的强度和稳定性有影响，一般用孔隙度表示。

孔隙度 ：等于岩石中孔隙的总体积与岩石总体积之比。(百分数表示)

3.吸水性

反映一定条件下岩石的吸水能力。一般用吸水率表示。

吸水率 ：通常大气压下的吸水能力，数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比。 (百分数表示)

4.软化性

岩石吸水后，其强度和稳定性发生变化的性质。一般用软化系数表示。

软化系数：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。

5.抗冻性

岩石抵抗冻胀压力作用的能力。一般用强度降低率来表示。

(二)岩石的力学性质

变形特性：弹性模量 泊淞比。

弹性模量 ：应力和应变之比。

泊淞比 ：横向应变与纵向应变之比。

强度特性：岩石抵抗外力破坏的能力。

抗压强度 ：

抗拉强度 ：

抗剪强度 ：

(三)影响岩石工程性质的因素

1.矿物成分

2.结构

岩石按结构分类：结晶联结

胶结物联结

强度上的一般规律：

结构：结晶联结＞胶结物联结

胶结物：

硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结

胶结方式：

接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结

3.构造：矿物在岩石中分布的不均匀性、岩石结构的不连续性。

4.水

5.风化：是在温度、水、气体及生物等因素作用下，岩石的状态、性质发生改变的物理化学过程。

三、岩体的工程地质性质

本节主要内容包括两部分内容：

岩体结构分析

岩体的工程地质性质

(一)岩体结构分析

岩体可以简单的理解为：

岩体 = 结构面 + 结构体

1.结构面

结构面类型：

原生结构面：成岩时形成

沉积结构面：层面、层理、夹层等

火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等

变质结构面：片麻理、片理等等

构造结构面：构造应力作用下形成

断裂面 破裂构造面

错动面 构造软弱带

破碎带

次生结构面：风化作用形成

风化裂隙

泥化夹层

可塑粘土带

结构面特征

① 规模：大小不一，对工程影响不一

② 形态；平整度、光滑度

平直的 起伏的 锯齿状的

③ 密集程度

④ 连通性

⑤ 张开度、充填情况

闭合的 →微张的- →张开的 →宽张的

决定于粗糙度---------→决定于充填物

2.结构体

结构体：被结构面切割成的块体。

形状：柱状、块状、板状、楔状、锥状等等

原因：与岩层的产状有关。

大小：用体积裂隙数表示 ，指岩体单位体积通过的总裂隙数。裂隙数

：岩体内第i组结构面的间距

：该组结构面的裂隙数

结构体 块度(大小)分类

块体描述	巨型块体	大型块体	中型块体	小型块体	碎块体
	<1	1 ～3	3～10	10～30	>30

 

3.岩体结构特征

岩体结构：是指岩体中结构面与结构体的组合方式。

基本类型：

整体块状结构

层状结构

碎裂结构

散体结构

风化岩体结构特征：

风化程度随深度变化不一。

(二)岩体的工程地质特性

首先取决于岩体的结构类型与特征，其次才是组成岩体的岩石的性质。

其意义在于结构面的特征决定岩体的性质。

不同结构类型岩体的工程地质性质：

整体块状结构：

强度高 各向同性 抗风化能力强

层状结构岩体：

强度较高 各向异性 层间滑动

碎裂结构岩体：

完整性差 强度低

散体结构岩体：

碎石土类 各向同性 强度最差