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岩石物理基础

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岩石力学基础知识培训

岩石力学基础知识培训

岩石力学在工程中的应用
岩石力学在岩土工程设计中具有重要地位，是确保工程安全性和稳定性的关键因素之一。
在进行岩土工程设计时，需要考虑岩石的力学性质、地质构造、地下水等因素，以确保工程的安全性和稳定性。
岩石力学理论和方法的应用，可以帮助工程师更好地理解和预测岩石的力学行为，从而优化设计方案。
在岩土工程施工过程中，岩石力学是指导施工的重要依据。
要点一
要点二
详细描述
岩石的工程分级是岩石力学中的重要内容之一。根据岩石的工程地质条件、岩性、岩体结构特征等因素，可以将岩石分为不同的等级，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等。不同等级的岩石具有不同的工程地质特征和力学性质，对工程建筑物的稳定性和安全性有重要影响。了解和掌握岩石的工程分级，可以更好地指导工程设计和施工，确保工程的安全性和稳定性。
岩土工程监测是确保工程安全性和稳定性的重要手段，而岩石力学则是监测和加固的重要理论基础。
案例分析
总结词：隧道工程中岩石力学问题主要涉及隧道掘进、支护结构设计和稳定性分析。详细描述：在隧道工程中，岩石力学问题主要涉及隧道掘进过程中对围岩的扰动、支护结构设计以及隧道稳定性分析。隧道掘进过程中，需考虑围岩的应力分布和变形特性，采取合理的掘进方案和支护措施，确保隧道施工安全。支护结构设计时，需根据围岩的力学性质和隧道跨度等因素，选择合适的支护结构形式和材料，以满足隧道稳定性和安全性的要求。隧道稳定性分析是评估隧道施工期和运营期的安全性，通过监测围岩的位移、应力和变形等参数，及时发现潜在的安全隐患，采取相应的措施进行加固和修复。
总结词
岩石的孔隙性是指岩石中孔隙和裂缝的发育程度，对岩石的渗透性、压缩性和强度等性质有重要影响。
详细描述
岩石的孔隙性取决于其形成环境和地质历史，包括沉积岩中的孔隙、火成岩中的气孔和变质岩中的片理等。孔隙性对岩石的工程性质具有显著影响，例如在石油和天然气勘探中，孔隙性是评估储层质量的重要参数。

第二章 岩石物理基础

第二章 岩石物理基础

（2）层内非均质性 层内非均质性指一个单砂层内部垂向上储层 性质的变化。它是直接控制和影响一个单砂体储 层层内垂向上注入剂波及体积（厚度波及系数） 的关键地质因素。 层内非均质性的主要内容有： ① 粒度序列； ② 最高渗透率段所处位臵； ③ 沉积构造的垂向演变； ④ 层内不连续薄夹（隔）层； ⑤ 压实、滑动引起的微裂缝； ⑥ 层内渗透率非均质程度。
国内外岩石物性研究现状
专著情况： 前苏联1976和1984年两次出版“岩石和矿物的物理性质”； 前苏联1977年出版“高温高压下岩石和矿物物理性质研究”； 前苏联1983年出版“区域性油气预测的地球物理基础”； 美国1981年出版“岩石与矿物的物理性质”； 美国1982年出版“地震勘探中岩石性质的研究”； 美国1983年出版“岩石物性手册”； SEG、EAEG、AAPG等学术刊物发表有关岩石物性研究的论文 也相当多。 我国的专著也不少,与石油物探比较密切的是万明浩、秦顺 亭等于1994年编著的“岩石物理性质及其在石油勘探中的应用” 一书。在地球物理勘探的著名专业刊物上发表相关论文也不少。 测定岩石物性的实验室： 国外凡是有地球物理勘探专业的著名大学一般都有测定岩石 物性的实验室；国内有同济大学的材料科学实验室、北京大学岩 石物性研究中心、中科院岩石物性实验室等。
三角洲平原
三角洲前缘
湖底 沉积岩层序
3 三 角 洲
三角洲沉积模式：a—倾向剖面；b—走 向剖面
斜交前积模式
三角洲的典型 反射模式
复合斜交模式
S形斜交模式
3 三 角 洲
复合S形斜交模式
叠瓦状模式
3 三 角 洲
小型湖相三角洲的地震剖面
湖 底 扇
AF-冲积扇 BR-辫状河 SD-短河流三角洲 SF-水下冲积扇 NT-近岸浊积扇 FT-远岸浊积扇 LT-浊积透镜体 SL-浅湖区 DL-深湖区

岩石的基本物理力学质PPT

岩石的基本物理力学质PPT

一、岩石的密度
❖ 1、颗粒密度(ρs)
ρs= ms/Vs
❖ 2、块体密度(ρ)
ρ=m/V
❖ 注意： （1）ρs与ρ的区别 (ρs>ρ) （2）ρs与ρ的单位 （g/cm3 kN/m3） （3）测试方法（ρs---比重瓶法；ρ--量积法）
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
式中：W――天然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。
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。
d
Ws V
d d g
（g/cm3） (kN /m3)
式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
nl
Vnl 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。
n0
Vn0 V
100%
(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。
nc
Vnc 100% V
2 、空隙比(e)
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。
sin
2
(
1
3 )2 2
2
( 1
3 )2 2
2 岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题
1 最大承载力——许用应力[ ] ？
2 最大允许变形－－许用应变[ ]？
本节讨论[ ]问题
强度：材料受力时抵抗破坏的能力。Strength of rock

岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件

岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件
格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些 微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩 石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时， 岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力， 是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时， 横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉 应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压 应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指 标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在

岩石的基本物理力学性质-知识归纳整理

岩石的基本物理力学性质-知识归纳整理

知识归纳整理岩石的基本物理力学性质岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是岩体力学中研究最早、最完善的力学性质。

岩石密度：天然密度、饱和密度、质量指标密度、重力密度岩石颗粒密度孔隙性孔隙比、孔隙率含水率、吸水率水理指标渗透系数抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率抗冻性抗冻性系数单轴抗压强度单轴抗拉强度抗剪强度三向压缩强度岩石的基本物理力学性质◆岩石的变形特性◆岩石的强度理论试验想法参照标准：《工程岩体试验想法标准》（GB/T50266-99）。

第二章岩石的基本物理力学性质第一节岩石的基本物理性质第二节岩石的强度特性第三节岩石的变形特性求知若饥，虚心若愚。

第四节岩石的强度理论回顾----岩石的基本构成岩石是自然界中各种矿物的集合体，是天然地质作用的产物，普通而言，大部分新鲜岩石质地均坚硬致密，空隙小而少，抗水性强，透水性弱，力学强度高。

岩石是构成岩体的基本组成单元。

相对于岩体而言，岩石可看作是延续的、均质的、各向同性的介质。

岩石的基本构成：由组成岩石的物质成分和结构两慷慨面来决定的。

回顾----岩石的基本构成一、岩石的物质成分●岩石是自然界中各种矿物的集合体。

●岩石中主要的造岩矿物有：正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。

●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。

●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响，各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。

回顾----岩石的基本构成二、岩石的结构是指岩石中矿物（及岩屑）颗粒相互之间的关系，包括颗粒的大小、性状、罗列、结构连结特点及岩石中的微结构面（即内部缺陷）。

其中，以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。

回顾----岩石的基本构成●岩石结构连结结晶连结和胶结连结。

结晶连结：岩石中矿物颗粒经过结晶相互嵌合在一起，如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。

岩石的基本物理力学性质PPT课件

岩石的基本物理力学性质PPT课件

增大。
1
原因：新裂纹产生，原生裂隙扩展。
岩石越硬，BC段越短，脆性性质越显著。
脆性：应力超出屈服应力后，并不表现出明显
的塑性变形的特性，而破坏，即为脆性破坏。
第38页/共83页
b.弹性常数与强度的确定
弹 性 模 量 国 际 岩 石 力 学 学 会 （ ISRH） 建 议 三 种 方 法
初始模量 E0
（3）干密度：岩块中的孔隙水全部蒸发后的单 位体积质量（108℃烘24h）
c G1 /V （KN/m3）
G1——岩石固体的质量。
2、岩石的比重：岩石固体质量（G1）与同体积 水在4℃时的质量比
VC——固体积；
——水G的1比/(V重CW )
W
第1页/共83页
二、岩石的孔隙性：反映裂隙发育程度的指标
积上承受的荷载。
Rc P / A
式中：P——无侧限的条件下的轴向破坏荷载 A——试件界面积
2.试件方法： （1）试件标准：
圆柱形试件：φ4.8－5.2cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.2cm , 高H=（2－2.5)L
试件两端不平度0.5mm；尺寸误差±0.3mm; 两端面垂直于轴线±0.25o
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第二节 岩石的强度特性
工程师对材料提出两个问题
1
最大承
载力——
许用应力
[
2 最大允许 变形－－许用应变[
本节讨论[ ]问题
]？ ]？
强度：材料受力时抵抗破坏的能力。
单向抗压强度
单向抗拉强度
强度
剪切强度 三轴压缩
真三轴 假三轴
第7页/共83页
一 岩石的单轴抗压强度
1.定义：指岩石试件在无侧限的条件下，受轴向压力作用破坏时单位面

岩石的基本物理性质以及工程分类

岩石的基本物理性质以及工程分类
(1）吸水率：岩石的吸水率（a）是指岩石试件在大气压力条件下自 由吸入水的质量（mw1）与岩样干质量（ms）之比，用百分数表示，岩石 的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。

mW 1 100% ms
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 饱和吸水率
岩石的饱和吸水率（ ρ ）是指岩石在高压（一般压力为 15Mpa ）或真 空条件下吸入水的质量（ mw2）与岩样干质量（ ms ）之比 ,用百分数表示，
VV V
d *100%=(1- s
)100%
（1-4） （1-5） （1-6） （1-7） （1-8）
VV 0 V VVb V VVa V VVc V
*100% *100% *100%=n0-nb *100%=n-n0
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质：
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有吸水 性、软化性、抗冻性、渗透性、膨胀性及崩解性等。 1) 岩石的吸水性 岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常 用吸水率，饱和吸水率与饱水系数等指标表示。
Kh Rcw Rc
（1-13）
KR愈小则岩石软化性愈强。研究表明：岩石的软化性取决于岩石的 矿物组成与空隙性。 当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 岩石的抗冻性 岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常用冻融系数和质量损失 率来表示。
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 岩石的膨胀性 岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。 大多数结晶岩和化学岩是不具有膨胀性的，这是因为岩石中的矿物 亲水性小和结构联结力强的缘故。如果岩石中含有绢云母、石墨和 绿泥石一类矿物，由于这些矿物结晶具有片状结构的特点，水可能 渗进片状层之间，同样产生楔劈效应，有时也会引起岩石体积增大。 岩石膨胀大小一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示，这些指标可通 过室内试验确定。目前国内大多采用土的固结仪和膨胀仪的方法测 定岩石的膨胀性。

岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件

岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件

岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。

岩石物理力学性质-知识归纳整理

岩石物理力学性质-知识归纳整理

1 岩石的物理力学性质岩石是由固体相、液体相和蔼体相组成的多相体系。

理论以为，岩石中固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用决定了岩石的性质。

在研究和分析岩石受力后的力学表现时，必然要联系到岩石的某些物理性质指标。

岩石物理性质：岩石由于其固体相的组分和三相之间的比例关系及其相互作用所表现出来的性质。

主要包括基本物理性质和水理性质。

岩石在受到外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质。

岩石的力学性质主要有变形性质和强度性质，在静荷载和动荷载作用时，岩石的力学性质是有所不同的，表如今性质指标的差异上。

岩石的物理力学性质通常经过岩石物理力学性质测试才干确定。

1.1 岩石的基本物理性质指标 反映岩石组分及结构特征的物理量称为岩石的物理性质指标，这里主要是指一些基本属性：密度、比重、孔隙性、水理性等。

反映了岩石的组分和三相之间的比例关系。

为了测定这些指标，一股都采用岩样在室内作试验，，必要时也可以在天然露头上或探洞(井)中举行现场试骀。

在选用岩样时应思量到它们对所研究地质单元的代表性并尽可能地保持其天然结构。

最好采用同一岩样逐次地测定岩石的各种物理性质指标。

下面分述各种物理性质指标。

1.1.1 岩石的密度和重度(容重)1、定义密度：单位体积岩石(包括岩石内空隙体积在内)所具有的质量。

重度(容重)：单位体积岩石所受的重力。

2、计算式密度：V M =ρ(g/cm 3，t/m 3)容重度：V MgV W ==ρ(kN/m 3)密度与重度的关系：γ=ρg。

上述各式中，M —岩石质量；W —岩石分量；V —岩石体积(包括空隙在内)；g 为重力加速度，g=9.8m/s 2，工程上普通取10m/s 2。

密度与容重的种类：天然密度ρ、干密度ρd 、饱和密度ρsat 。

天然密度与干密度的关系：ρ=ρd (1+0.01ω)(ω为含水率，以百分数计)。

3、影响因素 影响岩石密度大小的因素：矿物成分、孔隙及微裂隙发育程度、含水量。

岩石物理学重点归纳

岩石物理学重点归纳

第一章绪论一、岩石物理学1、定义：是专门研究岩石的各种物理性质及其产生机制的一门学科。

2、研究方法：观察、实验、归纳、总结3、主要困难：岩石是混合物；多尺度系统；观测条件偏离实际条件二、研究尺度1、有关岩石研究的尺度问题：矿物的组成、性质、含量；矿物的分布、胶结情况；矿物间的孔隙度及孔隙流体等。

推论：岩石的物理性质与测量的尺度有关2、分类：矿物尺度：研究各个矿物的性质、矿物与矿物之间相互的接触几何等岩石尺度：研究由多个矿物组成的岩石，在此尺度下，矿物的性质被平均掉了，取而代之的是岩石的性质岩体尺度：研究不仅包括了完整的岩石，而其还包括了岩石的组合，包括岩石的节理等间断面地质尺度：为各级尺度性质的高度且复杂的综合。

而地质现象是由矿物、岩石、岩体和构造运动的总体所决定的。

第二章基础知识和基础概念第一节矿物学和岩石学基础1、矿物：在地质作用下形成的天然单质或化合物，具有相对固定的化学成分、物理性质和结晶构造，是岩石和矿石的基本组成部分。

2、矿物的特点：天然产出、无机作用形成、均匀的固体（具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和分子结构，其均匀性表现在不能用物理的方法把其分成在化学上互不相同的物质，这是矿物与岩石的根本区别。

）3、粘土：是一种颗粒非常细的天然沉积物或软岩石，由直径小于0.05mm的颗粒组成。

4、骨架：泛指岩石中除泥质之外的固体部分第二节多空介质及其描述一、比面1、定义：单位体积的岩石内，骨架（或叫颗粒）的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。

S=A/Vｂ2、实质：反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小。

反映了岩石骨架的分散程度，比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细，渗流阻力越大。

3、影响因素：颗粒大小、形状、排列方式、胶结物含量颗粒越小 S越大孔隙度越大 S越小胶结物含量越高 S越小二、曲折度三、压缩性系数第三节岩石的孔隙度一、孔隙度1、孔隙度是表征岩石储集特征或能力的参数2、孔隙分类：（1）按大小：超毛管、毛细管、微毛细管（2）按连通状况：连通孔隙、孤立孔隙-死孔隙（3）按储渗性能：有效孔隙、无效孔隙只有相互连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙是有效的油气储渗空间，微毛细管孔隙和死孔隙都是无意义的3、孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的外表体积之比4、孔隙度分类：绝对孔隙度有效孔隙度流动孔隙度绝对 > 有效 > 流动二、双重孔隙度1、定义：含有裂缝-孔隙或溶洞-孔隙的储层岩石称为双重孔隙介质，简称双重介质。

岩石基本物理力学性质PPT课件

岩石基本物理力学性质PPT课件

岩石的变形指标
E
弹模
含或水E率t
d d
泊松比
含水 x率 y
剪切模量：G E
2(1 )
拉梅常数：
E
(1 )(1 2)
E
体积模量： Kv 3(1 2)
23
第243页/共36页
1.5 影响岩石力学性质的主要因素
• 围压 •水 • 温度 • 加载速度（应变率）
24
第254页/共36页
围压对岩石力学性质的影响
岩块 非连续面
联合作用
岩体特性
岩块研究 成果丰硕
理论背景 试验基础
采样 试验设备
2
第32页/共36页
课程章节调整
岩石物理力学性质 岩石的本构模型与强度理论 岩体力学性质 地应力 三大岩石工程--洞、坡、基
3
第43页/共36页
岩石的物理性质（Physical Properties of rocks)
砂岩
4~25
玄武岩 10~30 闪长岩 10~25
砾岩
2~15
石英岩 大理岩 白云岩
10~30 7~20 15~25
安山岩 片麻岩 板岩
10~20 5~20 7~15
灰岩
千枚岩、 片岩
5~20 1~10
Rt
1 25
~
1 4
Rc
13
第143页/共36页
岩石的抗剪强度
基本概念—正应力条件下施加剪切力，岩石能抵 抗的最大剪力
D点以后：破裂后阶段
典型的应力-应变曲线 第221页/共36页
21
岩石变形性质-体积变形
岩石的扩容
岩石在荷载作用下发生破坏之前产生体积膨胀大于体积压缩的非线性体积变形

第四讲 岩石的物理及力学性质

第四讲 岩石的物理及力学性质

岩石、岩体的应力－应变曲线
岩体压力－变形曲线的三种基本类型
二、岩体的流变特征 蠕变：指在应力一定的条件下,变形随时间 的持续而逐渐增长的现象；松弛：变形保持一 定时，应力随时间的增长而逐渐减小的现象。 长期强度：出现蠕变破坏的最低应力值。
三 、脆性与塑性破坏岩体的剪应力－剪位移曲线 岩 体 的 破 坏 机 制
第一节岩石的物理力学性质概述
（3）、岩石的孔隙比与孔隙度 1、岩石的孔隙比kP：岩石中的孔隙体积VP与岩石中固相骨 架的体积Vc 之比
kP=VP/Vc
2、岩石的孔隙度P：岩石中的孔隙体积VP与岩石总体积V 的
百分比
P V P 100 % V V P 100 % Vc VP kP 1 kP 100 %
固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。 （3）硬度指标更接近于钻掘过程的实际情况。
第一节岩石的物理力学性质概述
3、影响岩石硬度的因素
（1）岩石中坚硬矿物愈多、胶结物的硬度越大、岩石的颗粒 越细、结构越致密，岩石的硬度越大。而孔隙度高、密度低、 裂隙发育的岩石硬度将会降低。 （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。层理对岩石硬度的 影响与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向，硬度值 最小； 平行于层理方向，硬度最大；两者之间可相差1.05～1.8倍。
在压头压入时首先产生弹性变形，然后塑性变形。至B点 载荷达P max 时突然发生脆性破碎。这时破碎穴面积也大 于压头的端面面积，而h/δ> 2.5～5，即小于第一类岩石。
第一节岩石的物理力学性质概述
3. 高塑性和高孔隙性岩石 （粘土、孔隙石灰岩、盐岩） 区别于前二类，当压头压入时，在压头周围几乎不形成圆 锥形破碎穴，不会在压入作用下产生脆性破碎 h/δ=1。计 算这类岩石的硬度时只能用P0代替公式中的P max。

1岩石力学-岩石物理力学性质

1岩石力学-岩石物理力学性质

d
s
A h
式中，γd为岩石的干密度（g／cm3）；gs为被测岩样在 105℃一110℃的温度下烘干24 小时的质量（g）；A为被测 岩样的平均断面积（cm2）；h为被测岩样平均高度（cm）。
38
一、岩石的质量指标 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（gs），再浸入水 中称其质量（gw） ，根据阿基米德原理计算出 不规则岩样的体积（V），即可计算出岩样密 度（γ）。 遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用此 法测其密度。
岩石力学
胶 结 连 结
二、岩石的常见结构类型
岩石中的微结构面，是指存在于矿物颗粒内 部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及 空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、 粒间空隙、微裂隙等。 岩石中的微结构面一般是很小的，通常需在 显微镜下观察才能见到，但它们对岩石工程性 质的影响却是相当大的。 有些专家认为缺陷是影响岩石力学性质的决 定性因素。
岩石力学
岩 浆 岩
三、岩石的地质成因分类
沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物 质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下 来，经胶结和成岩作用而形成的，其矿物成分主 要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等。
沉 积 岩
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
沉积岩具有层理构造，岩性 一般具有明显的各向异性。 沉 积 岩
变 质 岩
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
3、区域变质岩 这类变质岩分布范围较广，岩石厚度较大， 变质程度较为均一，最常见的有片麻岩、片岩、 千枚岩、板岩、石英岩和大理岩，混合岩是介 于片麻岩与岩浆岩之间的一种岩石。
变 质 岩
岩石力学

岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质

流变的种类：蠕变
松弛 弹性后效
应力不变，应变随时 间增加而增长
第十五页
流变的概念
流变现象：材料应力-应变关系与时间因素
有关的性质，称为流变性。材料变 形过程中具有时间效应的现象，称 为流变现象。
流变的种类：蠕变
松弛
弹性后效
应变不变，应力随 时间增加而减小
第十六页
流变的概念
流变现象：材料应力-应变关系与时间因素
l 破坏判断2个方面：一个是判断材料在何种应力环境下
破坏，二是判断破坏面的方位角。当然，这种判断是在材料特 征常数[ f, , c ]为已知的条(件)下去判断。
第三十页
三. 格里菲斯强度理论 （1920、1921）
1）基本假设（观点）：
①物体内随机分布许多裂隙；
②所有裂隙都张开、贯通、独立；
③裂隙断面呈扁平椭圆状态； ④在任何应力状态下，裂隙尖端产生拉应力集
抗冻性 膨胀性
崩解性
第一节 岩石的基本物理性质
一、岩石的容重：
岩石单位体积（包括岩石内孔隙体积）的重量称为 岩石的容重，容重的表达式为：
W /V
岩石的容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙发 育程度及其含水量。岩石容重的大小，在一定程度上 反映出岩石力学性质的优劣。根据岩石的含水状况， 将容重分为天然容重、干容重、和饱和容重。
有关的性质，称为流变性。材料变 形过程中具有时间效应的现象，称 为流变现象。
流变的种类：蠕变 松弛
弹性后效
加载或卸载时，弹 性应变滞后于应力 的现象
第十七页
流变学中的基本元件
（1）弹性元件（N）
本构方程：
K
E
注：将描述应力
-应变或与时间

岩石力学课件第一章 岩石物理力学性质.ppt

岩石力学课件第一章 岩石物理力学性质.ppt

在地壳中受到高温、高压或化学成分的渗入，在 变 基本保持固态的情况下使岩石的结构、构造或矿
质
物成分发生变 化，形成新的岩石。
岩 简单地说变质岩就 是由变质作用形成的
上。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
2、浅成岩
岩
成分一般与相应的深成岩相似，但其产状和
结构都不相同，多为岩床、岩墙、岩脉等小侵 浆 入体，岩体均一性差，岩体结构常呈镶嵌式结
岩
构，而岩石多呈斑状结构和均粒—中细粒结构， 细粒岩石强度比深成岩高，抗风化能力强，斑
状结构岩石则差一些。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
岩石结构连结类型：结晶连结和胶结连结。
岩石力学
二、岩石的常见结构类型
岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起，如
岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。
结 晶 连
晶体颗粒之间紧密接触，岩石强度一般较大，但 随结构的不同而有一定的差异。
等粒结晶结构一般比非等粒结晶结构的强度大， 细粒结晶结构比粗粒的强度高，细粒基质比玻璃
石膏质和泥质胶结的岩石强度较低，抗水性弱，
在水作用下可被溶解或软化。
基质胶结岩石较坚硬，透水性较弱；接触胶结
岩石强度较低，透水性较强。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
3、粘土岩 沉 包括两种类型：页岩和泥岩。 积 总的来说粘土岩的性质是较差的， 岩 特别是红色岩层中的泥岩，厚度薄，
抗水性差，强度低，易软化和泥化。
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
4、化学岩和生物岩 最常见的是碳酸盐类岩石，以石灰
沉 岩分布最广，石灰岩和白云岩结构致 积 密、坚硬、强度较高。 岩 在地下水的作用下能被溶蚀，形成

岩石物理基础

岩石物理基础
2.52～2.81
岩石名称 石灰岩
密度(g／cm3) 2.37～2.75
闪长岩
2.67～2.96
白云岩
2.75～2.80
辉长岩
2.85～3.12
片麻岩
2.59～3.06
辉绿岩
2.80～3.11
片岩
2.70～2.90
砂岩
2.17～2.70
大理岩
2.75左右
页岩
2.06～2.66
板岩
岩石物理基础
2.72～2.84
岩石物理基础
一）结构面的成因类型
地质成因类型
原生结构面 构造结构面 次生结构面
力学成因类型
张性结构面 剪性结构面
岩石物理基础
结构面的地质成因类型
1. 原生结构面：在岩石形成过程中形成的软弱面
岩浆岩的流动构造面、冷缩形成的原生裂隙面、侵入 体与围岩的接触面；
沉积岩体内的层理面、不整合面； 变质岩体内的片理面，以及片麻构造面等。
精品资料岩石物理基础精品资料本次课的课程提纲一岩石的组构特征二岩石中的结构面软弱面三岩石的四个性质四岩石的物理五岩石的水理性能精品资料1岩石的物质组成粘土矿物硅酸盐类矿物碳酸盐类矿物氧化物类矿物组成岩石的矿物组成岩石的矿物成分及其相对含量在一定程度上决定着岩石的力学性质二岩石的组构特征精品资料物质组成对力学性质的影响?一般硅酸盐矿物有石英长石角闪石辉石橄榄石粒状及云母和粘土矿物片状等?含硬度大的粒状矿物愈多岩石强度高花岗岩闪长岩玄武岩?含硬度小的片状矿物愈多岩石强度愈低粘土岩泥岩精品资料?碳酸盐类矿物主要包括石灰岩和白云岩类岩石的物理力学性质取决于岩石中的caco33及酸不溶物的含量?caco33含量愈高如纯灰岩白云岩强度高?泥质含量高的如泥质灰岩泥灰岩等力学性质差物质组成对力学性质的影响精品资料?碎屑岩的力学性质与胶结物成分的关系

初中物理岩石知识点总结

初中物理岩石知识点总结

初中物理岩石知识点总结岩石是构成地球外壳的重要物质，对于初中生来说，了解岩石的基本知识是物理和地理课程中的重要内容。

本文将总结初中物理课程中关于岩石的主要知识点。

# 岩石的定义岩石是固态的地球材料，由一个或多个矿物组成，具有特定的结构和性质。

它们是地球表层物质循环的关键组成部分，并且对地球的地貌形态和地质历史有着深远的影响。

# 岩石的分类岩石可以根据其成因分为三大类：火成岩、沉积岩和变质岩。

1. 火成岩：火成岩是由地球内部的岩浆冷却和凝固形成的。

根据岩浆冷却的位置，火成岩又分为两种：- 侵入岩：岩浆在地壳内部冷却形成，如花岗岩。

- 喷出岩：岩浆喷出地表后冷却形成，如玄武岩。

2. 沉积岩：沉积岩是由岩石碎片、矿物质或有机物质通过风、水、冰等自然力量搬运、沉积、压实和固结形成的。

常见的沉积岩有砂岩、页岩和石灰岩。

3. 变质岩：变质岩是在高温和高压的地下环境中，原有岩石的物理和化学性质发生变化而形成的新岩石。

例如，大理石是由石灰岩变质形成的。

# 岩石的组成岩石主要由矿物组成，矿物是自然界中具有固定化学成分和晶体结构的固体。

矿物的种类繁多，但常见的构成岩石的主要矿物有石英、长石、云母和方解石等。

# 岩石的性质1. 硬度：岩石的硬度是指抵抗外力刻划或磨损的能力。

石英是硬度较高的矿物，而石膏则相对较软。

2. 密度：岩石的密度是指单位体积岩石的质量。

不同岩石的密度不同，这也是区分岩石种类的一个重要指标。

3. 颜色和条痕：岩石的颜色和条痕可以提供关于其成分的线索。

例如，含铁矿物的岩石通常呈现红色或棕色。

4. 裂隙和层理：岩石的裂隙和层理是其形成过程中的自然现象，也是识别岩石的重要特征。

# 岩石的循环岩石循环，又称为地质循环，描述了岩石通过各种地质过程从一种形式转变为另一种形式的过程。

这个过程包括风化、侵蚀、沉积、压实、固结、熔融和变质等。

1. 风化和侵蚀：岩石在地表受到温度变化、水、冰、生物活动等自然力量的作用，会发生物理和化学风化，产生岩石碎片和矿物质。

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不规则，多呈折线或锯凿状。断面凹凸不平，粗
糙度大，破碎带宽度变化大，且易被岩脉、矿脉
充填，有时并有岩浆沿之入侵。张性破裂面常常
具有含水丰富，导水性强以及剪切强度高等特征
结构面的力学成因类型
剪性破裂面：是由剪应力而形成的，破裂面
两侧岩体沿破裂面切线方向发生有不同程度的
滑错位移。具有擦痕、共轭性、规律的位移方
变形性、渗透性，力学上的连续性及岩体应
力分布等都有显著影响。因此，在很多情况
下，软弱面是岩体力学问题的一个主要控制 因素。从本质上说，软弱面使岩体变得更加 软弱，更易于变形而且表现为高度的各向异 性。
三、岩石的不连续性、非均匀性、各
向异性和渗透性
岩石的不连续性
岩石中普遍存在的结构面，无论是物质分异面还是物
性质差
物质组成对力学性质的影响
碎屑岩的力学性质与胶结物成分的关系：
强度上：硅质>铁质>钙质>泥质
泥页岩的粘土矿物组成
蒙脱石
伊利石
粘土矿物
绿泥石
高岭石 伊蒙混层
力学性质
• 蒙脱石含量高→软，易变形，易水化
• 伊利石含量高→硬脆，不易变形，不易水化
二、岩石的组构特征
2 岩石的结构
sat=msat/V sat）和天然密
度（ρ ）之分，在未指明含水状态时一般 ρ =m/V
常见岩石的密度
密度 岩石名称 花 岗 岩 闪 长 岩 (g／cm3) 2.52～2.81 2.67～2.96 岩石名称 石 灰 岩 白 云 岩 2.37～2.75 2.75～2.80 密度(g／cm3)
辉 长 岩
积之比称裂隙率。
孔隙度与裂隙率含义相同，孔隙度多用于松散土、 石，裂隙率多用于结晶连接的坚硬岩石。 一般岩石的孔隙度在0.1-0.35之间
岩石的物理性质
孔隙比： 岩石中孔隙的体积与固体颗粒体积之比称 岩石的孔隙比(多以小数表示) 孔隙比和孔隙度可以互相换算：
n e 1 n
e n 1 e
1. 结构面的成因类型 2. 结构面的规模与分级 3. 结构面特征及其对岩石性质的影响
一）结构面的成因类型
地质成因类型
原生结构面 构造结构面 次生结构面
力学成因类型
张性结构面 剪性结构面
结构面的地质成因类型
1. 原生结构面：在岩石形成过程中形成的软弱面
岩浆岩的流动构造面、冷缩形成的原生裂隙面、侵入
所谓软弱面的力学成因类型，是指按照形成破裂面 的破坏应力的不同，所划分的破裂面的类型。根据 野外观察到的事实、大量岩体力学试验的结果以及 莫尔库伦破坏理论的分析，认为岩体的破坏只有剪 切破坏和拉断破坏两种类型。破裂面的力学成因， 应划分为剪性和张性两大类别。
结构面的力学成因类型
张性破裂面：是由张力形成的，在破坏过程中， 破坏面两侧岩体仅沿破裂面法向发生分离位移。 张性破裂面，一般张开度大，连续性差，形态多
辉 绿 岩 砂 页 岩 岩
2.85～3.12
2.80～3.11 2.17～2.70 2.06～2.66
片 麻 岩
片 岩
2.59～3.06
2.70～2.90 2.75左右 2.72～2.84
大 理 岩 板 岩
岩石的物理性质
孔隙度：岩石中孔隙体积与岩石总体积之比 (多用
百分数表示)。
裂隙率：岩石中各种节理、裂隙的体积与岩石总体
m w1 Wa 100% mw2
VVb dWa nb 100% dWa V w
（2）饱和吸水率
岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一般压力为 15MPa) 或真空条件下吸入水的质量 (mw2) 与岩样干质量 (ms)之比，用百分数表示，即
Wp m w2 1 0 0% ms
向以及断面比较光滑，是剪性破裂面共有的特
征，也是鉴定剪性破裂面的主要依据。
下盘上升
上盘下降
正断层——上盘相对下盘向下滑动的断层
三）结构面特征及其对岩体性质的影响
1. 产状
2. 连续性
3. 密度
4. 张开度 5. 形态 6. 充填胶结情况 7. 组合关系
软弱面的影响
岩石软弱面对岩体物理力学特性如岩体强度、
本次课的课程提纲
一、岩石的组构特征
二、岩石中的结构面（软弱面） 三、岩石的四个性质 四、岩石的物理 五、岩石的水理性能
二、岩石的组构特征
1 岩石的物质组成
硅酸盐类矿物
粘土矿物 组成岩石的矿物 碳酸盐类矿物 氧化物类矿物 组成岩石的矿物成分及其相对含量在一定程度上 决定着岩石的力学性质
物质组成对力学性质的影响
岩石的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排
列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映
在岩块构成上的特征。其中，粒间连结分结晶连结
与胶结连结
颗粒大小 颗粒形状 排列形式
强度： 粗粒<细粒 强度： 粒状、柱状>片状>鳞状 强度： 等粒>不等粒
二、岩石的组构特征
2 岩石的结构
微结构面：指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒间
cw KR c
cw)与
岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开空隙 较多，岩石的软化性较强，软化系数较小。
KR＞0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好
式中： Kd --单向裂隙（1/m）
d -- 结构面间平均间距(m)
岩石的不连续性
b、平面裂隙率
平面裂隙率KA是指岩石单位面积上诸裂隙所占有的面积总
和，亦即
式中：
li -- 第i条裂隙面长度(m)；
ti -- 第i条裂隙面的宽度(m)； A -- 性
不均匀性是指天然岩体的物理、力学性质随空间位置不同
碎屑岩
二、岩石的组构特征
岩石的主要胶结类型：
基底型：彼此不发生接触的矿物颗粒埋在玻璃体重， 这种情况下胶结程度很高，岩石强度与胶结物有关 接触型：仅仅在颗粒的接触点存在胶结物，这种胶结 程度低，岩石强度也不大 间隙型：矿物颗粒彼此直接接触，而颗粒的孔隙被胶 结物充填 溶蚀型：胶结物不仅充填在矿物颗粒之间，而且进入 到矿物颗粒本身中，胶结强度很高。
如风化裂隙面、卸荷裂隙面等。风化裂隙面发育深
度不大，方向紊乱，连续性很低。但可降低岩体的
强度和变形模量。卸荷裂隙是由于卸荷作用引起岩 体在垂直于卸荷自由面方向发生伸长而形成。卸荷 裂隙面基本上平行于岩体卸荷自由面。一般来说， 次生结构面主要影响地面附近岩体的稳定性。
结构面的力学成因类型
这里所说的结构面是指岩体中的破裂面而言
岩石径向渗透性试验原理
径向渗透试验时，其渗透系数计算
式中 P－试样外壁上的水压力(KPa)； L－试验段(小孔)长度(m)； R1－试件内半径(m)； R2－试件外半径(m)； π－圆周率。
四、岩石的物理性质
岩石和土一样，也是由固体、液体和 相组成的。 物理性质是指岩石由于三相组成的相对比例关 系不同所表现的物理状态。 气体三
质不连续面，都会使结构面两侧附近的岩石物理力学 性质呈现不连续变化。 对于裂隙性岩石，通常采用裂缝率作为定量评价岩石
被裂隙切割后破碎程度的指标。
岩石的不连续性
a、单向裂隙(或裂隙频率) 单向裂隙指一组结构面的法线方向上每单位长度(m)内， 法线与结构面的交割数目，以Kd(1/m)表示。即单向裂隙 率的倒数为成组结构面之间的平均间距，以d表示：
A）基底型
B）间隙型 C）接触型 D）溶蚀型
二、岩石的组构特征
3 岩石的构造
岩石的构造：岩石的构造是指岩石组成成分在空
间上相互排列及所占的位置。
岩浆岩的构造：块状构造、流纹状构造、气孔状
构造、杏仁状构造
沉积岩的构造：层理构造 变质岩的构造：片理构造
三、岩石中的结构面（软弱面）
结构面就是岩石内具有一定方向性、延展性 较大、厚度较小的两维面状地质界面，包括 物质的异面和不连续面（如层理、断裂面等）
一般硅酸盐矿物有石英、长石、角闪石、辉 石、橄榄石（粒状）及云母和粘土矿物（片 状）等
含硬度大的粒状矿物愈多，岩石强度高－花 岗岩、闪长岩、玄武岩
含硬度小的片状矿物愈多，岩石强度愈低－ 粘土岩、泥岩
物质组成对力学性质的影响
碳酸盐类矿物主要包括石灰岩和白云岩类， 岩石的物理力学性质取决于岩石中的CaCO3 及酸不溶物的含量 CaCO3含量愈高，如纯灰岩、白云岩强度高 泥质含量高的，如泥质灰岩、泥灰岩等力学
这类软弱面除了已经胶合者以外，绝大部分都是脱开的
规模较大的，多充填有厚度不等、类型和连续程度不同 的充填物，其中大部分已泥化，或者已变成了软弱夹层
就一般情况而言，除了部分构造裂隙以外，大部分构造 软弱面的特性都很坏，强度多接近于岩体的剩余强度， 往往导致复杂。
结构面的地质成因类型
次生结构面：岩体在外力作用下产生的软弱面
而异的特性。分析现场岩体试验资料时可采用综合性的统
计特征--偏差系数V(%)来估算岩体的不均匀性，即：
式中：
x --各观测值xi的算术平均值。
σ--标准差估计值。
式中：N -- 试验观测点(次)数。
岩石的各向异性
岩石各向异性是指天然岩体的物理力学性质随空间
方位不同而异的特性，具体表现在它的强度及变形 特性等各方面。在天然岩体条件下，使岩体具有各 向异性的基本原因是由于岩石内普遍存在着层理、 片理、夹层和定向裂隙（断层）系统所致。目前在
实际工程中对于成层岩体往往考虑其平行于层理和
垂直于层理方向的差异性。然而对于不具有层理的 岩体，则把它视为各自同性体。
岩石的渗透性
有压水可以透过岩石的孔隙、裂隙而流动， 岩石能透过水的能力称为岩石的渗透性。不 同岩石或裂隙性不同的岩石的渗透性不同， 渗透性的大小用渗透系数K表示。