岩石的水理性质PPT课件

第二第二节 岩石的水理性岩石的水理性质 定定义：岩石在水溶液作用下表岩石在水溶液作用下表现出来的性出来的性质，称，称为水理性水理性质。主要有含水性、吸水性、主要有含水性、吸水性、软化性、抗化性、抗冻性和性和透水性。透水性。一、岩石的含水性一、岩石的含水性1.1.天然含水率天然含水率天然状天然状态下岩石的孔隙中含水的下岩石的孔隙中含水的质量与固体量与固体质量之比量之比的百分数。的百分数。2.饱和含水率饱和含水率饱和状和状态下岩石的孔隙中含水的下岩石的孔隙中含水的质量与固体量与固体质量量之比的百分数。之比的百分数。3.表示岩石中含水程度的指表示岩石中含水程度的指标表示岩石中水含量的指表示岩石中水含量的指标除含水量外，除含水量外，还有有饱和度：和度：饱和度和度岩石孔隙中所含水的体岩石孔隙中所含水的体积与孔隙体与孔隙体积的比的比值称称为饱和度，以百分数表示。和度，以百分数表示。饱和度可以和度可以说明岩石孔隙中充水的程度。明岩石孔隙中充水的程度。含水率的工程意含水率的工程意义：岩石遇水岩石遇水强度有所降低，特度有所降低，特别是是含粘土含粘土矿物物较多的岩石，遇水多的岩石，遇水软化，直接影响岩石的化，直接影响岩石的变形和形和强度性度性质。二、岩石的吸水性二、岩石的吸水性 定定义：岩石在一定的岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。岩石的吸水性。1 1、吸水率、吸水率(W Wa a)：是指岩石是指岩石试件在大气件在大气压力和室温条件下自力和室温条件下自由吸入水的由吸入水的质量量(m mw w1 1)与岩与岩样干干质量量(m ms s)之比，用百分数表之比，用百分数表示，即示，即 s2 2、饱和吸水率和吸水率(WpWp)：是指岩石是指岩石试件在高件在高压(一般一般压力力为15MPa)15MPa)或真空条件下吸入水的或真空条件下吸入水的质量量(m mw w2 2)与岩与岩样干干质量量(m ms s)之比，用百分数表示，即之比，用百分数表示，即 3 3、饱水系数：水系数：岩岩石石的的吸吸水水率率(WaWa)与与饱和和吸吸水水率率(WpWp)之之比比，称称为饱水水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系。比例关系。一般一般,饱水系数越大水系数越大,大开空隙相大开空隙相对越多越多,而小开空隙越而小开空隙越少少,常常压下吸水后余留的空隙下吸水后余留的空隙(小开空隙小开空隙)越少越少,抗抗冻性越差。性越差。几种岩石的吸水率几种岩石的吸水率 岩石类型 吸水率（%）岩石类型 吸水率（%）岩石类型 吸水率（%）花岗岩 0.14.0 凝灰岩 0.57.5 石英片岩 0.10.3 闪长岩 0.35.0 砾 岩 0.32.4 绿泥石片岩 0.10.6 辉绿岩 0.85.0 砂 岩 0.29.0 千枚岩 0.51.8 辉长岩 0.54.0 页 岩 0.53.2 泥质板岩 0.10.3 安山岩 0.34.5 灰 岩 0.14.5 大理岩 0.11.0 玢 岩 0.41.7 泥灰岩 0.53.0 石英岩 0.11.5 玄武岩 0.32.8 白云岩 0.13.0 片麻岩 0.10.7 几种岩石的吸水性指标值几种岩石的吸水性指标值 岩石名称吸水率（%）饱和吸水率（%）饱水系数花岗岩0.460.840.55石英闪长岩0.320.540.59玄武岩0.270.390.69基性斑岩0.350.420.83云母片岩0.131.310.10砂岩7.0111.990.60石灰岩0.090.250.36白云质灰岩0.740.920.80三、岩石的三、岩石的软化性化性 1 1、定定义：岩岩石石浸浸水水饱和和后后强度度降降低低的的性性质，称称为软化化性性，通常用通常用软化系数表示。化系数表示。2 2、软化化系系数数(K KR R)：岩岩石石试件件的的饱和和抗抗压强度度(cwcw)与与干干抗抗压强度度(c c)的比的比值。岩岩石石中中含含有有较多多的的亲水水性性和和可可溶溶性性矿物物，大大开开空空隙隙较多多时，岩石的，岩石的软化性化性较强，软化系数化系数较小。小。K KR R，岩石的，岩石的软化性弱，工程地化性弱，工程地质性性质较好。好。K KR R，岩石，岩石软化性化性较强，工程地，工程地质性性质较差。差。常常见岩石的岩石的软化系数化系数 岩石类型 软化系数（%）岩石类型 软化系数（%）岩石类型 软化系数（%）花岗岩 0.720.97 凝灰岩 0.520.86 片麻岩 0.750.97 闪长岩 0.600.80 砾 岩 0.500.96 石英片岩 0.440.84 辉绿岩 0.330.90 砂 岩 0.650.97 绿泥石片岩 0.530.69 安山岩 0.810.91 页 岩 0.240.740.240.74 千枚岩 0.670.96 玢 岩 0.780.81 灰 岩 0.70094 泥质板岩 0.390.520.390.52 玄武岩 0.30.95 泥灰岩 0.440.54 石英岩 0.940.960.940.96 工程意义：工程意义：岩岩石石的的软软化化系系数数愈愈小小，说说明明岩岩石石吸吸水水饱饱和和后后其其抗抗压压强强度度降降低低的的越越多多,岩岩石石软软化化性性愈愈强强。如如粘粘土土岩岩和和泥泥质质胶胶结结的的岩岩石石，其其KR一一般般。对水下建筑影响大。对水下建筑影响大。另外，软化系数是评价岩石力学性质的另外，软化系数是评价岩石力学性质的一个重要物理性质指标。一个重要物理性质指标。四、岩石的抗四、岩石的抗冻性性 岩石抵抗岩石抵抗冻融破坏的能力，称融破坏的能力，称为抗抗冻性。性。1 1、抗抗冻系系数数(R Rd d)：岩岩石石试件件经反反复复冻融融后后的的干干抗抗压强度度(c2c2)与与冻融前干抗融前干抗压强度度(c1c1)之比，用百分数表示之比，用百分数表示 2 2、质量量损失失率率(K Km m)：冻融融试验前前后后干干质量量之之差差(m ms s1 1m ms s2 2)与与试验前干前干质量量(m ms s1 1)之比，以百分数表示之比，以百分数表示:R Rd d7575，K Km m2 2抗抗冻性高。性高。一一般般，吸吸水水率率W Wa a5 5、软化化系系数数K KR R，饱水水系系数数小于的岩石，抗小于的岩石，抗冻性高。性高。五、岩石的透水性五、岩石的透水性 在在一一定定的的水水力力梯梯度度或或压力力差差作作用用下下，岩岩石石能能被被水水透透过的性的性质，称，称为透水性。透水性。常用常用渗透系数渗透系数渗透系数渗透系数来表征。来表征。一一般般认为，水水在在岩岩石石中中的的流流动，如如同同水水在在土土中中流流动一一样，也服从于，也服从于线性渗流性渗流规律律达西定律，即达西定律，即:U U为渗透流速，渗透流速，cm/scm/s；K K为渗透系数，渗透系数，cm/scm/s；J J为水力梯度。水力梯度。渗透系数渗透系数数值上等于水力梯度为1时的渗透流速，cm/s或m/d水力梯度渗透流速渗渗透透系系数数大大小小主主要要取取决决于于岩岩石石空空隙隙的的数数量量、大大小小、方方向向及及其其连通通性性等等，水水只只能能通通过连通通的的空空隙隙渗渗透透。因因此此，裂裂隙隙岩岩体体的的渗渗透透系系数数（透水性）（透水性）远大于岩大于岩块的渗透系数，的渗透系数，六、岩石的膨六、岩石的膨胀性性 某些岩石遇水后具有膨某些岩石遇水后具有膨胀性，特性，特别是富含粘土是富含粘土矿物物的粘土岩、的粘土岩、页岩等。岩石的膨岩等。岩石的膨胀性可用不同条件下的膨性可用不同条件下的膨胀率和膨率和膨胀压力等参数来反映。力等参数来反映。1.1.岩石的自由膨岩石的自由膨胀率率岩石岩石试件在无任何件在无任何约束条件下浸水后所束条件下浸水后所产生的膨生的膨胀变形形 量与原量与原试件尺寸的比件尺寸的比值。轴向自由膨胀率：轴向自由膨胀率：径向自由膨径向自由膨胀率：率：浸水后岩石浸水后岩石试件的件的轴向膨向膨胀变形量形量浸水后岩石浸水后岩石试件的径向膨件的径向膨胀变形量形量试件件试验前的高度前的高度试件件试验前的直径前的直径2.2.岩石的岩石的侧向向约束膨束膨胀率率将具有将具有侧向向约束的束的试件浸入水中，使岩石件浸入水中，使岩石试件件仅产生生轴向膨向膨胀变形形时求得的求得的轴向膨向膨胀率。率。3.3.膨膨胀压力力浸水后岩石浸水后岩石试件保持原有体件保持原有体积所需施加的最大所需施加的最大压力。力。岩石膨岩石膨胀性的工程意性的工程意义：用于地下洞室用于地下洞室围岩的岩的变形和形和稳定性定性计算，算，为工程工程设计提供参数。提供参数。