高等岩石力学岩石力学实验.ppt

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高等岩石力学高等岩石力学辽宁科技大学辽宁科技大学高高等等岩岩石石力力学学高高等等岩岩石石力力学学AdwancedRockMechanicsAdwancedRockMechanics11高等岩石力学高等岩石力学岩石力学岩石力学实验实验22高等岩石力学高等岩石力学岩体岩体?

岩石岩石?

岩石力学实验研究对象33高等岩石力学高等岩石力学试试验验标标准准1、工程岩体试验方法标准工程岩体试验方法标准GB/T50266-992、公路工程岩石试验规程公路工程岩石试验规程JTGE41-20053、水电工程岩石试验规程、水电工程岩石试验规程DL/T5368-20074、铁路工程岩石试验规程铁路工程岩石试验规程TB10115-985、岩石试验规程（、岩石试验规程（冶金行业标准）冶金行业标准）YBJ46-1993岩石力学实验研究标准44高等岩石力学高等岩石力学一、岩石物理性质实验55高等岩石力学高等岩石力学VsVvmsmwmasswatergas岩石含：

固相、液相、气相。

岩石含：

固相、液相、气相。

三相比例不同而密度不同。

三相比例不同而密度不同。

Vw岩石物理性质66高等岩石力学高等岩石力学1.1.比重比重岩石的比重是岩石固体部分的质量和岩石的比重是岩石固体部分的质量和4时同时同体积纯水质量的比值体积纯水质量的比值（颗粒密度：

岩石固相的质量与颗粒密度：

岩石固相的质量与固相体积之比。

固相体积之比。

它不包括孔隙在内，因此其大小仅取决它不包括孔隙在内，因此其大小仅取决于组成岩石的矿物密度及其含量）于组成岩石的矿物密度及其含量）:

岩石固相的质量:

固相的体积:

4水的密度岩石比重实验77高等岩石力学高等岩石力学试验方法试验方法:

比重瓶法比重瓶法步骤步骤:

粉碎粉碎过筛过筛烘干烘干称重称重放入比重瓶放入比重瓶排气排气读数读数（计算计算）0.25mm105-11050g岩石比重实验88高等岩石力学高等岩石力学比重瓶比重瓶岩石比重实验99高等岩石力学高等岩石力学m1瓶和装满的试液质量瓶和装满的试液质量ms岩粉质量岩粉质量m2瓶、试液、岩粉质量瓶、试液、岩粉质量0试验温度下试液的密度试验温度下试液的密度岩石比重实验1010高等岩石力学高等岩石力学2.2.岩石的密度岩石的密度岩石试件的质量与体积之比，即单位岩石试件的质量与体积之比，即单位体积的岩石质量体积的岩石质量（T/m3、g/cm3）。

岩石的重度岩石的重度岩石试件的重力与体积之比，即单位岩石试件的重力与体积之比，即单位体积岩石产生的重力体积岩石产生的重力（KN/m3）。

岩石密度实验1111高等岩石力学高等岩石力学

（1）、天然密度天然密度岩石在天然条件下，单位体积的质量岩石在天然条件下，单位体积的质量W:

W:

岩石试件总质量岩石试件总质量V:

V:

试件总体积试件总体积岩石密度实验1212高等岩石力学高等岩石力学

（2）、饱和密度饱和密度岩石中的孔隙都被水填充时单位体积岩石中的孔隙都被水填充时单位体积的质量的质量:

孔隙体积孔隙体积岩石密度实验1313高等岩石力学高等岩石力学（3）、干密度干密度岩石孔隙中的液体全部被蒸发，试件岩石孔隙中的液体全部被蒸发，试件中仅有固相和气相的状态下，单位体积的中仅有固相和气相的状态下，单位体积的质量质量密度测定法：

量积法；水中称重法；蜡封法。

密度测定法：

量积法；水中称重法；蜡封法。

岩石密度实验1414高等岩石力学高等岩石力学岩石密度测定方法一：

量积法岩石密度测定方法一：

量积法凡能制备成规则试样的岩石均宜采用量积法测定其密度。

凡能制备成规则试样的岩石均宜采用量积法测定其密度。

量积法测定岩石密度时，需测定规则试样的平均断面积量积法测定岩石密度时，需测定规则试样的平均断面积AA，平，平均高度均高度hh以及试样的质量以及试样的质量WW，可得岩石的密度。

，可得岩石的密度。

当试样在当试样在105105一一110110温度下烘干温度下烘干2424小时称重，可测定岩石小时称重，可测定岩石的干密度（的干密度（dd）：

）：

式中，式中，dd为岩石的干密度（为岩石的干密度（ggccmm33）；）；ggss为被测岩样在为被测岩样在105105一一110110的温度下烘干的温度下烘干2424小时的质量（小时的质量（gg）；）；AA为被测岩为被测岩样的平均断面积（样的平均断面积（cmcm22）；）；hh为被测岩样平均高度（为被测岩样平均高度（ccmm）。

）。

岩石密度实验1515高等岩石力学高等岩石力学岩石密度测定方法二：

水中称重法岩石密度测定方法二：

水中称重法首先称量不规则岩样的质量（首先称量不规则岩样的质量（gs），再浸入水），再浸入水中称其质量中称其质量（gw），根据阿基米德原理计算出，根据阿基米德原理计算出不规则岩样的体积（不规则岩样的体积（V），即可计算出岩样密），即可计算出岩样密度（度（）。

）。

遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用此遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用此法测其密度。

法测其密度。

岩石密度实验1616高等岩石力学高等岩石力学岩石密度测定方法三：

蜡封法岩石密度测定方法三：

蜡封法蜡封法适于不能用量积法或水中称重法测定密度的岩石。

蜡封法适于不能用量积法或水中称重法测定密度的岩石。

首先选取有代表性岩样在首先选取有代表性岩样在105110105110温度下烘干温度下烘干2424小时。

取小时。

取出，系上细线，称岩样质量（出，系上细线，称岩样质量（ggss），持线将岩样缓缓浸入刚过），持线将岩样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，浸后立即提出，检查试样周围的蜡膜，若有气熔点的蜡液中，浸后立即提出，检查试样周围的蜡膜，若有气泡应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封岩样的质量（泡应用针刺破，再用蜡液补平，冷却后称蜡封岩样的质量（gg11），然后将蜡封岩样浸没于纯水中称其质量（），然后将蜡封岩样浸没于纯水中称其质量（gg22），则岩石的），则岩石的干密度（干密度（dd）为）为：

式中，式中，nn为蜡的密度。

为蜡的密度。

岩石密度实验1717高等岩石力学高等岩石力学天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和天然岩石中包含着数量不等、成因各异的孔隙和裂隙，是岩石的重要结构待征之一，通称为岩石的裂隙，是岩石的重要结构待征之一，通称为岩石的孔隙性。

孔隙性。

孔隙率孔隙率n：

孔隙的体积与总体积的比值孔隙的体积与总体积的比值孔隙比孔隙比e：

孔隙的体积与固体的体积之比孔隙的体积与固体的体积之比岩石孔隙性实验1818高等岩石力学高等岩石力学二、岩石水理性质实验1919高等岩石力学高等岩石力学11、含水量含水量WW岩石孔隙中含水的质量与岩石总质岩石孔隙中含水的质量与岩石总质量之比的百分数量之比的百分数:

孔隙中含水的质量孔隙中含水的质量岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的水理性。

包括岩石的吸水性、透水性、软化性和水理性。

包括岩石的吸水性、透水性、软化性和抗冻性。

抗冻性。

岩石含水量实验2020高等岩石力学高等岩石力学22、含水率含水率岩石孔隙中含水的质量与固相质量岩石孔隙中含水的质量与固相质量之比的百分数之比的百分数:

孔隙中含水的质量孔隙中含水的质量含水量较为常用，有天然含水量、饱和含水量等。

含水量较为常用，有天然含水量、饱和含水量等。

岩石含水量实验2121高等岩石力学高等岩石力学33、吸水率吸水率（自然吸水率）（自然吸水率）烘干岩石烘干岩石自由浸水自由浸水4848小时小时后吸入水的质量后吸入水的质量与固相质量之比的百分数与固相质量之比的百分数m0烘干岩石浸水烘干岩石浸水48小时后的质量小时后的质量岩石吸水率的大小取决于岩石中孔隙的多少及其连岩石吸水率的大小取决于岩石中孔隙的多少及其连通情况，岩石的吸水率愈大，表明岩石中的孔隙大，通情况，岩石的吸水率愈大，表明岩石中的孔隙大，数量多，并且连通性好，岩石的力学性质差。

数量多，并且连通性好，岩石的力学性质差。

岩石吸水率实验2222高等岩石力学高等岩石力学44、饱水率（饱和或强制吸水率）饱水率（饱和或强制吸水率）烘干岩石经烘干岩石经高压、煮沸或真空抽气饱和高压、煮沸或真空抽气饱和后吸后吸入水的质量与试件固体的质量之比的百分数。

入水的质量与试件固体的质量之比的百分数。

岩石吸水率实验2323高等岩石力学高等岩石力学44、饱水系数饱水系数kW岩石饱水系数是指岩石吸水率与饱水率岩石饱水系数是指岩石吸水率与饱水率的比值，以百分率表示。

的比值，以百分率表示。

在高压条件下，通常认为水能进入岩石中所有在高压条件下，通常认为水能进入岩石中所有张开的孔隙和裂隙中，国外采用高压设备，测定张开的孔隙和裂隙中，国外采用高压设备，测定岩石的饱和吸水率；国内常用真空抽气法或沸煮岩石的饱和吸水率；国内常用真空抽气法或沸煮法测定饱和吸水率。

法测定饱和吸水率。

饱水率饱水率反映岩石中总的反映岩石中总的张开张开型孔隙和裂隙型孔隙和裂隙的发育程度，对岩石的抗冻性和抗的发育程度，对岩石的抗冻性和抗风化能力具有较大影响风化能力具有较大影响岩石吸水率实验2424高等岩石力学高等岩石力学55、岩石的渗透性岩石的渗透性岩石在一定的水压力作用下，水穿透岩石的能力。

岩石在一定的水压力作用下，水穿透岩石的能力。

水只能沿连通孔隙渗透，岩石透水的大小可用渗透水只能沿连通孔隙渗透，岩石透水的大小可用渗透系数衡量，它主要决定于岩石孔隙的大小、方向及系数衡量，它主要决定于岩石孔隙的大小、方向及其相互连通情况。

其相互连通情况。

:

沿x方向水的流量h:

水头的高度A:

垂直x方向的截面面积K:

岩石的渗透系数（cm/s）岩石渗透系数实验2525高等岩石力学高等岩石力学岩石渗透系数实验2626高等岩石力学高等岩石力学6、岩石的软化性岩石的软化性岩石浸水岩石浸水饱和后和后强强度降低的性度降低的性质，称，称为软化性，用化性，用软化系数（化系数（）表示。

）表示。

定定义为岩石岩石试件的件的饱和抗和抗压强强度与干抗度与干抗压强强度的比度的比值，即：

，即：

岩石软化性实验2727高等岩石力学高等岩石力学岩石的软化性取决于岩石的岩石的软化性取决于岩石的矿物组成与空隙矿物组成与空隙性性。

当岩石中含有较多的当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物亲水性和可溶性矿物、且含且含大开空隙大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。

如粘土岩、泥质胶结的砂岩、砾化系数较小。

如粘土岩、泥质胶结的砂岩、砾岩和泥灰岩等岩石，软化性较强，软化系数一岩和泥灰岩等岩石，软化性较强，软化系数一般为般为0.40.6，甚至更低。

，甚至更低。

岩石软化性实验2828高等岩石力学高等岩石力学7、岩石的抗冻性岩石的抗冻性岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。

岩岩石抵抗冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。

岩石的抗冻性，常用抗冻系数、冻融系数和质量损失石的抗冻性，常用抗冻系数、冻融系数和质量损失率表示。

率表示。

岩石的抗冻系数岩石的抗冻系数Cf是指岩样在是指岩样在25的温度区间的温度区间内，反复降温、冻结、升温、融解的过程中，岩样内，反复降温、冻结、升温、融解的过程中，岩样抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值，即抗压强度的下降值与冻融前的抗压强度的比值，即为抗冻系数，用百分率表示。

为抗冻系数，用百分率表示。

岩石抗冻性实验2929高等岩石力学高等岩石力学冻融系数冻融系数质量损失率质量损失率岩石抗冻性实验3030高等岩石力学高等岩石力学岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因：

岩石在反复冻融后其强度降低的主要原因：

构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，构成岩石的各种矿物的膨胀系数不同，当温度变化时，由于矿物的胀、缩不均而导当温度变化时，由于矿物的胀、缩不均而导致岩石结构的破坏；致岩石结构的破坏；当温度降到当温度降到0以下时，岩石孔隙中的以下时，岩石孔隙中的水将结冰，其体积增大约水将结冰，其体积增大约9，会产生很大，会产生很大的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至的膨胀压力，使岩石的结构发生改变，直至破坏。

破坏。

岩石抗冻性实验3131高等岩石力学高等岩石力学三、岩石强