岩石的物理性质及分类

降值与融冻试验前的抗压强度σc之比的百分比代表抗 冻系数Cf ，即
c cf Cf 100% c
可见：抗冻系数Cf 越小，岩石抗冻融破坏的能力越强。
五、岩石的透水性
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，因而在一定的压力作用下，地
下水可以在岩石中渗透。岩石的这种能透水的性能称为 岩石的透水性。岩石的透水性大小不仅与岩石的孔隙度 大小有关，而且还与孔隙大小及其贯通程度有关。 衡量岩石透水性的指标为渗透系数(K)。一般来说，完 整密实的岩石的渗透系数往往很小。岩石的渗透系数一 般是在钻孔中进行抽水或压水试验而测定的。
2、干密度（ρd）和干重度(γd )
干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积岩 石的质量，相应的重度即为干重度。
Ws d V
（g/cm3） (kN /m3)
d d g
式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度。
3、饱和密度（ρ）和饱和重度(γw)
要求：
1、须掌握本章重点难点内容； 2、了解几种有代表性的岩体分类方法；
3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）
§2－1 岩石的基本物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。
一、密度（ρ）和重度(γ)： 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。
Id2 m r W2 W0 100% m d W1 W 0
5、岩石的抗冻性
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，是
评价岩石抗风化稳定性的重要指标。
岩石的抗冻性用抗冻系数Cf 表示，指岩石试样在 ±250C的温度期间内，反复降温、冻结、融解、升温，
然后测量其抗压强度的下降值（σc-σcf）,以此强度下
Vnb W s Vnb nb V V Ws
W s Vnb 1 d 1 V W 1 w
式中：W s为干燥岩石的重量；γd,γw分别为干燥岩石和水的重度。
（2）岩石的饱水率（ω2）
岩石的饱水率指在高压（150个大气压）或真空
条件下，岩石吸入水的重量Wω2与岩石干重量Ws之比，
成的大小不一、形态各异的岩石块体。
岩体：结构面和结构体的地质统一体。
一、结构面的类型
沉积结构面
原生结构面
火成结构面
1、结构面按成
因可分为
构造结构面
变质结构面
次生结构面
（1）原生结构面：在成岩过程中形成的结构面。
A、沉积结构面是沉积岩在成岩过程中形成的各种地质界面，包 括层面、层理、沉积间断面（不整合面、假整合面），及原生 软弱夹层等。 B、火成结构面为岩浆侵入、喷溢冷凝所形成的各种结构面，如 流层、流线、火山岩流接触面、各种蚀变带、挤压破碎带以及 原生节理等。这些结构面的产状受侵入岩体与围岩接触面所控 制。 C、变质结构面为岩体在变质作用过程中所形成的结构面，如片 理、片麻理、板理及软弱夹层等。变质结构面的产状与岩层基 本一致，延展性较差，但它们一般分布密集。片理结构面是变 质结构面中最常见的，其面常常是光滑的，但形态呈波浪状.片 麻理面常呈凹凸不平状，结构面也比较粗糙，变质岩中的软弱 夹层主要是片状矿物，如黑云母、绿泥石、滑石等的富集带， 其抗剪强度低，遇水后性质就更差.
（2）构造结构面
各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、 断层、层间错动面等。 节理面在走向延展及纵深发展上，其范围都是有限的，大者一 般不过上百米，小者仅有几厘米．张节理面一般粗糙，参差不齐， 宽窄不一，延展性较差，剪节理面一般平直光滑，延展性相对较 好，节理面上常见有擦痕和各种泥质薄膜，如高岭石、绿泥石、 滑石等，因此，剪节理面尽管接触紧密，但却易于滑动。 断层面的规模相差比较悬殊，有的深切岩石圈几十公里，有的 仅限于地壳表层或只在地表数十米．但是，相对工程而言，断层 面一般是延展性较好的结构面．断层面(或帘)的物质成分主要是 构造岩，如断层泥、糜棱岩、角砾岩、压碎岩等．层间错动带是 在层状岩体中常见的一种构造结构面，其产状一般与岩层一致。 延展性较好，结构面中的物质，因受构造错动的影响，多呈破 碎状、鳞片状，且含泥质物。
(1)总空隙率n: 即岩石试件内空隙的体积（VV)占试件总 体积(V)的百分比。
VV n 100% V
(2)大开空隙率nb: 即岩石试件内大开型空隙的体积（Vnb) 占试件总体积(V)的百分比。
Vnb nb 100% V
(3)小开空隙率nl: 即岩石试件内小开型空隙的体积（Vnl)占 试件总体积(V)的百分比。
2、结构面按受力条件可分为
A、压性结构面：由压应力挤压而成，其走向与最大主应 力方向垂直。如片理面、褶皱轴面、压性节理面等。
饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。
Ww w V
（g/cm3）
w w g
(kN /m3)
式中：WW——饱水状态下岩石试件的质量 (g)； V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度。
二、比重(Δ)
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
（3）次生结构面
在地表条件下，由于外力(如风化、地下水、卸荷、爆破等)的 作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化 夹层及泥化夹层等。 卸荷裂隙一般发生在岩体有临空面条件的地区，特别是在深切河 谷处，延展性不好，常在地表20～40m内发育，裂隙面粗糙不平， 常为张开型，充填物多为泥质碎屑。 爆破裂隙是矿山工程中常见的一种次生结构面，爆破裂隙的延展 与分布视所在地区岩体特性及爆破的大小而异．一般爆破裂隙的延 展范围是有限的，且多呈一组相互平行的、弧状的裂隙面分布。 风化裂隙及风化夹层一般是沿原生夹层和原有结构面发育，多是 短小密集，延展性差，仅限于地表一定深度。 泥化夹层是由于水的作用使夹层内的松软物质泥化而成，其产状 与岩层基本一致，泥化程度视地下水作用条件而异．泥化夹层一般 都是强度很低的，它们是导致岩体失稳破坏的常见因素。
水量的大小取决于岩石孔隙体积的大小及其密闭 程度。岩石的吸水性指标有吸水率、饱水率和饱 水系数。
（1）岩石吸水率(ω1)：
是指岩石试件在标准大气压力下吸入水的重量 Wω1与岩石干重量Ws之比。
1 W 1 100% Ws
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（整体和碎块，浸水时间等）有关。 根据岩石的吸水率可求得岩石的大开空隙率nb：
Vnl nl 100% V
(4) 总开空隙率（孔隙率）n0: 即岩石试件内开型空隙的总
体积（Vn0)占试件总体积(V)的百分比。
Vn 0 n0 100% V
(5) 闭空隙率nc: 即岩石试件内闭型空隙的体积（Vnc)占试
件总体积(V)的百分比。
Vnc nc 100% V
2 、空隙比(e)
试验过程：将经过烘干的试块
（500g,分成约10块），放在带有 筛孔的圆筒内，使该圆筒在水槽
中以20r/min,连续旋转10 min,然
后将留在圆筒内的岩块取出烘干 称重，如此反复进行两次，按下 试计算耐崩解指数。
4、岩石的崩解性
式中： Id2 ——两次循环试验求得的耐崩解指数，在0～100% 之间变化； md——试验前试块的烘干质量； mr——残留在圆筒内试块的烘干质量； W1 ——试验前试件和圆筒的烘干重量； W2——第二次循环后试件和圆筒的烘干重量； W0——试验结束冲洗干净后圆筒的烘干重量。 岩石的崩解性指数反映了岩石在浸水和温度变 化的环境下抵抗风化作用的能力。
第二章 岩石的物理性质及分级
本章内容：
§2-1 岩石的基本物理性质 §2-2 岩体结构 §2-3 工程岩体的分级
重点、难点:
1、岩石的基本物理性质； 2、岩体结构； 3、岩体的分级；
关键术语:
密度；重度；岩石的孔隙性；孔隙率；孔隙比；岩石的 水理性；吸水率；饱水率；饱水系数；岩石的透水性；渗透 系数；岩石的碎胀性；碎胀系数；岩石的软化性；软化系数； 岩体结构；岩体变形，岩石RQD质量指标；完整性系数；岩 石坚固性系数
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150个大气压以上，水才能进入小开型空隙。
1、空隙率
根据岩石空隙类型不同，岩石的空隙率分为：
(1) 总空隙率n
(2) 大开空隙率nb (3) 小开空隙率nl (4) 总开空隙率n0 (5) 闭空隙率nc 一般提到岩石的空隙率时系指岩石的总空隙率。
积不变，所测得的最大压力即为
岩石的最大膨胀力；然后逐级减 压，直至荷载为0，测定其最大
膨胀变形量，膨胀变形量与试件
原始厚度的比值即为膨胀率。
4、岩石的崩解性
岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并 变为完全丧失强度的松散物质的性质。 岩石的崩解性一般用耐崩解指数 Id2 的表示。其指标可 在实验室用干湿循环试验确定。
即：
W2 2 100% Ws
根据饱水率求得岩石的总开空隙率n0：
Vn0 W s Vn0 d 2 n0 V V Ws w
式中：Ws为干燥岩石重量；γd, γw干燥岩石和水的重度。
（3）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
1 Ks 2
所谓空隙比是指岩石试件内空隙的体积（V V)与
岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。
VV V V s n e Vs Vs 1 n
四、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，岩石的这种性质称为岩石的水理性。 1、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